基于Kriging模型的重力坝非概率可靠性分析

为解决概率可靠性方法分析受限于重力坝不确定参数的统计信息较难获取,及其功能函数高度非线性且较难用显式解析表达式给予刻画等问题,构建了基于不确定参数界限的重力坝单元非概率可靠性(Non-probabilistic Reliability,N-PR)指标计算模型,在此基础上,融合Kriging模型较强预测和拟合优势,发展了一种基于Kriging模型的重力坝N-PR指标计算方法。经实例考证,所给模型与方法可有效规避概率可靠性分析中要求不确定参数随机变化且计算结果对参数高度敏感的局限,较好适应了重力坝功能函数高度非线性甚至难以显式表达的特点,可较深入分析重力坝可靠性。     

基于概率—模糊—区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法

借助传统概率模型评估重力坝服役安全需明确参数的概率分布,而非概率区间模型所得结论难以准确度量重力坝服役可靠程度,因此,本文提出了基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法。基于原型、室内试验成果与安全监测资料,结合参数时变模型和区间反演分析方法,建立综合考虑随机变量、模糊变量和区间变量的重力坝可靠性分析混合模型;利用信息熵法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件解耦混合模型,通过基于当量正态化法的验算点法(JC法)计算可靠指标;对传统分枝限界法加以改进搜索主要失效模式,采用Ditlevsen窄界限法计算体系可靠度,综合评估重力坝整体服役安全。工程实例分析表明,本文方法可求解多种不确定因素共存的重力坝可靠性分析问题,适用范围较广;计算结果仍为概率可靠指标,表明在符合重力坝运行规律的前提下所选定坝段存在滑动失稳的可能性,与大坝的实际服役情况相吻合。此外,建立的可靠性分析混合模型,经一定的改进和拓展后,亦可用于其他结构工程的可靠性分析。     

基于DE算法的重力坝坝基多斜面抗滑稳定可靠度研究

根据可靠指标的几何涵义可将可靠度计算问题作为求极小值的优化问题求解,借此引入改进的差分进化(DE)算法对某重力坝多斜面的抗滑稳定可靠指标进行计算。工程实例研究及随机参数敏感性分析表明,与工程中通常采用的蒙特卡洛(MC)方法相比,该方法的计算结果合理且效率较高,可处理可靠度计算中极限状态方程为复杂隐式非线性方程组的情况,为重力坝可靠度分析提供了新的有效的计算方法。     

重力坝可靠度分析方法探讨

重力坝可靠度分析,文献[1]、[4]等已有论述,现已进入初步实用阶段。本文以重力分析法理论为基础,对重力坝可靠度计算结果加以分析,以说明大坝的安全度。结构可靠度分析方法主要分三部分: (1)列出极限状态方程。结构的极限状态以功能函数描述。当有n个随机变量影响结构的可靠度时,结构的功能函数Z=g(x_1,x_2,……,x_n),极限状态方程为g(x_1,x_2,……x_n)=0。 (2)通过极限状态方程,求出结构的可靠指标β_0以β作为统一的尺度来衡量结构的安全     

地震动和结构参数双重随机的重力坝抗滑稳定可靠度分析

地震动和坝体结构参数的随机性均对重力坝抗滑稳定可靠度有重要影响。首先建立了重力坝建基面抗滑稳定极限状态方程,将坝体水平和竖向惯性力随机过程的最大值作为随机变量,根据随机过程参数获得此随机变量的均值和方差,实现了将地震荷载和结构参数双重随机性问题统一到随机变量模式下;然后采用JC法分析了某实际工程重力坝建基面抗滑稳定可靠度,并结合地震发生的概率分析了该重力坝抗滑稳定的失效概率;最后采用正交试验法分析了各结构随机参数对可靠度和失效概率的敏感性。结果表明：本文提出将随机过程最大值作为随机变量的方法可以用于地震动和结构参数双重随机情况下的重力坝抗滑稳定可靠度分析;实例工程混凝土重力坝沿建基面抗滑稳定可靠指标为4.23,失效概率为0.001 17%;坝体材料密度、地基泊松比以及建基面黏聚力系数和摩擦系数对可靠度计算结果影响较为显著。     

基于有限元响应面法的重力坝抗拉可靠度分析

采用有限元方法计算坝体内的应力,以可能的拉应力范围作为作用效应,容许的拉应力范围作为抗力,建立了与重力坝设计规范中有限元分析结果相对应的抗拉极限状态方程.由于此极限状态方程为隐式,故采用一阶响应面法求解可靠度,并运用正交试验设计方法减少有限元分析次数.本文以龙滩碾压混凝土重力坝为例,给出了实例计算分析结果.     

基于差分原理的重力坝深层抗滑稳定可靠度研究

为分析重力坝双斜面深层抗滑稳定可靠度,依据刚体极限平衡等安全系数法建立的极限状态方程为隐式且非线性程度较高,传统验算点法难以直接应用,采用基于差分原理的二次二阶矩(SORM)可靠度方法有效解决了该问题并计算出单一双斜面滑移通道的可靠指标;当重力坝基岩地质条件复杂、存在多条滑移通道,且滑移通道间存在共结构面的关联性,则基岩整体构成一个失稳的串联系统,在前述方法的基础上采用体系可靠度宽窄界限法,提出了重力坝基岩整体抗滑稳定可靠度计算方法。结合重力坝典型工程案例,应用该方法研究了坝基深层各单一滑移通道的可靠度以及基岩整体稳定可靠度,并采用蒙特卡罗法(MC)验证了该方法的精度和适用性。     

基于线弹性随机有限元的重力坝抗压可靠度分析

本文研究分析了当采用线弹性随机有限元方法计算重力坝抗压可靠度时,由于坝趾应力的奇异性,提出对坝趾附近的单元进行不同网格尺寸的加密,找出建基面上抗压可靠指标对网格不敏感并距坝趾最近的点,取该点对应的抗压可靠指标作为重力坝抗压可靠指标.以龙滩碾压混凝土重力坝为例,给出了实例分析结果.     

基于材料参数区间反演下的大坝安全稳定性分析

基于Monte-Carlo和蒙特卡洛法,将时变效应引入大坝的安全评估计算当中,建立起材料参数区间反演下碾压混凝土重力坝的安全分析模型,并对某碾压混凝土重力坝进行了安全可靠度的计算分析。经计算分析表明:大坝在正常服役22年后的失效概率值均较小,目前处于安全稳定的状态;未来五十年,大坝的强度指标随时间呈线性降低,抗滑可靠指标呈"缓降-急降-缓降"三阶段特征;大坝再服役10―22年,需要对其进行一次维修加固,以延缓大坝进入损伤状态;大坝再服役37.6年后,大坝将出现结构性损伤,需要重点关注。     

混凝土损伤对重力坝可靠度的影响

混凝土重力坝运行若干年后或多或少都会出现一定的损伤,可能会严重影响重力坝的结构可靠度。基于混凝土损伤的基本原理,引入了损伤变量、有效应力和混凝土损伤模型等基本概念,利用材料力学原理建立了重力坝沿建基面的抗滑稳定、坝趾抗压强度和坝踵抗拉强度的功能函数,结合混凝土损伤及重力坝功能函数建立了极限状态方程。运用JC法对某一典型混凝土重力坝进行了实例分析,并针对坝高做了敏感性分析,得到了较为满意的结果。