用有限元法求解边坡的可靠度

边坡的设计参数是随机变量，在评估边坡的安全性时应充分考虑设计参数的变异性。用基于可靠性方法的可靠度来评价边坡的安全水平，用有限单元法来模拟边坡的破坏过程。通过三组参数分别计算边坡的安全系数和可靠度，计算结果表明设计参量的变异性是影响边坡安全性的重要因素、用可靠度评价边坡安全度是合理的。     

基于模型修正的空间变异边坡可靠度分析方法

空间变异边坡可靠度计算需要进行多次重复性边坡稳定性分析,常用的边坡稳定性分析极限平衡方法（LEM）计算效率较高而有限元方法（FEM）可捕捉真实的边坡失效机制,边坡可靠度评价中如能充分利用这两者的优势将具有重要的工程价值。该文在发展考虑参数空间变异性边坡可靠度分析的一阶可靠度方法（FORM）基础上,提出基于模型修正的空间变异边坡可靠度分析方法,引入一修正系数将基于LEM的简化极限状态面逐渐修正为基于FEM的准确极限状态面,最后基于修正系数和LEM安全系数计算公式采用线抽样法计算边坡失效概率。通过一个考虑参数空间变异性的摩擦/粘性土坡算例验证提出方法的有效性,并探讨土体参数空间变异性和黏聚力与内摩擦角之间互相关性对边坡可靠度的影响。结果表明:提出方法的边坡可靠度计算精度与基于FEM子集模拟方法一致,但是计算效率远远大于后者,尤其对于低概率水平边坡可靠度问题,从而为解决考虑土体参数空间变异性的低概率水平边坡可靠度问题提供一条新的途径。     

土质边坡的单元失效概率与失效模式研究

土质边坡系统失效概率与土体抗剪强度参数以及地下水位息息相关，在传统边坡可靠度分析中一般只考虑了土体抗剪强度参数的变异性，忽略了地下水位随机性带来的影响。该文将有限元离散技术、上限法理论、相关非高斯随机场模拟方法以及随机规划理论结合起来研究随机地下水位作用下考虑参数空间变异性的边坡系统失效概率。采用有限单元离散边坡土体，将边坡地下水位作为随机变量并考虑土体抗剪参数的空间变异性，基于塑性极限分析上限法构建边坡可靠度分析的随机规划模型；采用基于蒙特卡洛的迭代方法进行求解，得到边坡稳定性系数和速度场；根据边坡中单元的失效信息首次采用AP聚类分析方法来估算边坡的系统失效概率，发展了边坡系统可靠度分析理论。对一个经典的边坡算例进行了系统分析并与极限平衡分析方法、有限元方法结果进行对比，结果表明：随机地下水位作用下考虑参数空间变异性时，边坡存在多种失效模式，AP聚类分析方法可以根据失效单元的位置信息识别出边坡所有失效模式以及对应的失效概率；基于Matlab编制了高效的上限法并行程序，大大提高了计算效率。     

基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法

传统的蒙特卡罗模拟方法在分析由于参数不确定性修正而引起的可靠度修正问题时效率较低。为此,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法,该方法主要包括2个关键步骤:1)根据参数初始分布利用蒙特卡罗模拟方法计算边坡的失效概率,并输出蒙特卡罗模拟的失效样本;2)利用参数统计特征值修正后的联合概率密度函数和蒙特卡罗模拟失效样本计算修正后边坡的失效概率。以两个边坡问题为例说明了所提方法的有效性。结果表明:所提出的方法在计算修正的失效概率过程中无需重新执行蒙特卡罗模拟,计算过程简单、计算效率高。此外,所提方法能够适用于隐式表达功能函数的边坡可靠度修正问题,并能够有效地解决单变量和多变量修正的边坡可靠度修正问题。     

岩质边坡稳定的体系可靠度分析及工程应用

对岩质边坡存在多个滑动面时的体系可靠度进行分析,可以对边坡的稳定性作出更加合理的评价。采用非线性有限单元法,通过降低岩体的强度参数,寻找边坡的潜在滑动面,并定义滑动面上所有单元同时破坏时,作为边坡的失稳模式;针对岩体破坏的特点,按Druker-Prager屈服准则和单轴抗拉强度准则构建失稳模式中单元的功能函数,再采用响应面法和蒙特卡罗法计算单元的可靠指标和相关系数;单一失稳模式是由滑动面上的单元组成的并联体系,为此,研究了一种逐步等效线性化求交法用于计算单一失稳模式的可靠指标;最后,用Ditlevsen窄界限公式估算由各失稳模式组成的串联体系的可靠指标。上述方法得到的可靠指标可用于边坡的稳定性评价。作为工程实例,对某水电站左岸坝肩边坡的体系可靠度进行了分析和评价,验证了本方法的合理性和可行性。     

柔性桩沉降的可靠性分析

本文应用随机场理论建立了土体参数的随机场模型，推导了计算参数空间变异性的方差折减系数公式，运用较为简单的桩体沉降计算模式构造极限状态方程，采用一次二阶矩法计算可靠度指标，分析了桩土刚度比，桩的长径比，相关距离和土体变形模量变异性等因素对柔性桩沉降可靠度的影响。     

浅谈系统的结构可靠度

可靠度的研究对既有结构体系的安全性评价和结构的设计优化具有重要意义,基于概率论研究系统可靠性问题时需要大量的样本数据,着重讨论关于可靠度计算问题中的系统可靠度的计算.     

考虑土体参数空间变异性边坡失稳风险定量评估

边坡失稳风险定量评估是制定滑坡风险防治措施和建立滑坡风险预警体系的重要前提,然而目前方法不能有效地解决考虑土体参数二维空间变异性的边坡失稳风险定量评估问题,该文在蒙特卡洛模拟（MCS）和极限平衡分析框架下提出了一种有效的考虑参数二维空间变异性的边坡失稳风险定量评估方法,依次从土体参数二维空间变异性模拟、空间变异边坡稳定性分析、边坡代表性滑动面识别和边坡失稳风险定量分析这四个方面对提出方法进行了详细介绍。最后通过对3种工况下两层不排水饱和黏土边坡的失稳风险定量分析验证了提出方法的有效性。结果表明:该文提出方法具有以下优势:1）可以有效地识别空间变异边坡代表性滑动面,即边坡关键破坏模式;2）具有较高的边坡失稳风险评估计算效率,可为解决考虑参数二维空间变异性的低概率水平边坡失稳风险定量评估问题提供一个有效的工具;3）可以定量地计算每个关键破坏模式对边坡失效概率和失稳风险的贡献权重,从而可为制定有效的滑坡风险控制措施提供重要的参考依据。     

岩体空间变异性对边坡可靠性的影响研究

岩体特性研究是边坡稳定性研究的前提和基础,岩体力学参数取值合理与否,直接关系到工程的安全性和经济性。本文应用地质统计学的理论和方法,对现场实测的岩体强度参数进行了分析,求出了反映岩体性质的参数：相关距离和相关函数,并将其用于边坡的稳定性分析中。结果表明,考虑岩体强度的空间变异性可提高边坡的可靠性指标。     

基于整体可靠度的隔震结构参数优化分析

为了研究隔震结构关键设计参数对其在地震作用下整体可靠度的影响,将隔震结构简化的两质点计算模型,隔震层采用Bouc-Wen模型来模拟,上部结构采用刚度退化的Bouc-Wen模型来模拟,建立了隔震结构的运动方程,结合虚拟激励法与可靠度理论,分析了隔震结构在不同周期比、屈重比与阻尼比下的平稳随机地震响应与动力可靠度。并以整体可靠度为目标,对隔震结构的设计参数进行优化选取。将上述理论运用于设防烈度为8度的某隔震结构,分析了隔震层与上部结构的层间位移峰值的随机地震响应,并计算了隔震结构的整体可靠度。研究结果表明,隔震结构的周期比、屈重比及阻尼比的适当选取,能使隔震结构的隔震层与上部结构位移响应均较小,从而使隔震结构整体可靠度较高。从整体可靠度的角度对隔震结构的安全性进行评估,对隔震结构的合理设计及性态控制有指导意义。     

“叠合悬臂梁”模型在层状反倾岩石边坡计算中应用的探讨

层状反倾岩石边坡的破坏模式以倾倒折断破坏为主,目前在进行边坡设计和稳定性评价时,一般依据各向同性介质理论,采用极限应力法确定近似圆弧滑面,作为边坡稳定性计算和设计参数选择的依据,这种计算方法用于层状反倾岩石边坡显然是不合适的。本文建立"叠合悬臂梁"计算模型,来对层状反倾边坡进行分析,得出了增大反倾岩层层面之间的粘聚力和内摩擦角,以及增大层状岩体的层厚,均可增大反倾边坡的稳定性的结论,并结合具体的工程案例进行初步计算,给出了初步估算反倾边坡发生倾倒折断破坏的方法,从而为定量的分析层状反倾边坡的破坏机理及影响因素提供了参考依据。     

基于响应面法和Morgenstern-Price法土坡可靠度计算方法

基于响应面法,建立了一种高效的边坡可靠度指标和失效概率近似计算方法。该法在构造响应面函数时,抽样点计算采用Morgenstern-Price法取代传统费时的有限单元法,大大降低了计算工作量。利用Monte-Carlo随机抽样原理,提出了一种能同时确定边坡最危险非圆弧滑动面和最小可靠度指标的随机搜索新算法。该文给出的两个算例验证了方法的实用性和可靠性,其计算结果同时表明:当分别以最小可靠度指标和最小中值安全系数为目标函数时,搜索到的边坡最危险滑动面相差较大。最后,探讨了土性指标(c,φ)的分布概型及相关性对边坡可靠度计算结果的影响。     

基于多重非线性管-土耦合模型的管道应变设计方法

基于应变的管道设计方法是利用位移控制思想实现管道的极限状态设计,是管道设计的发展方向。考虑材料非线性和载荷非线性建立管-土耦合模型进行基于应变的管道设计,以设计应变作为可靠度评价指标,建立埋地管道可靠度评价分析模型,通过对不同断层参数和管道参数的分析,得出定量的管道可靠度结果。结果表明:管道的轴向最大拉伸应变和轴向最大压缩应变随断层错距与土壤内摩擦角增大而增加;壁厚、径厚比、埋深对跨断层埋地管道极限应变状态影响很大,参数敏感性最大的是径厚比;敏感性分析的结果可以作为埋地管道完整性评价模型的状态变量。研究结果可为跨断层埋地管道完整性评价及管道安全测试方法提供思路参考。     

HT-7U真空抽气系统设计的可靠性分析

本文运用可靠性原理,对设计的HT-7U真空抽气系统的组成和工作流程的可靠度进行计算,获得了系统设计的可靠度参数,并结合计算结果深入分析,提出了通过更改设计和改变运行模式提高系统可靠性的具体措施.     

汽车后桥的非保守模糊可靠度计算公式分析

汽车后桥工程中非保守模糊可靠度设计，一般是指把模糊概率统计这一基本数学原理运用到对汽车零件可靠度进行评价及设计之中。这一设计原理是将模糊可靠度的基本概念引入其中，抛弃了传统的、固有的安全系数法。这样以来，对汽车后轿的设计结果就能同实际情况更加符合。为了更好的实现这种设计，就应该使其强度同应力之间的关系符合正态分布的关系、让隶属函数同k次抛物线分布相符合，在这基础上推导和完善汽车后桥的非保守模糊可靠度的公式，同时将这些公式通过VB编程来完成对其相应解及数值的计算。     

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范“三水准设防标准”条件下的地震可靠度。计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。     

考虑载荷作用次数的机械零部件可靠性灵敏度分析方法

 为了研究载荷多次作用时,机械零部件的可靠度及可靠性灵敏度变化规律,从灵敏度角度修改零件的设计参数,降低制造成本,建立一种可靠性模型结合了随机摄动法、Edgeworth级数技术,并考虑了载荷的作用次数．摄动法和Edgeworth级数可以在基本随机参数的前4阶矩已知的情况下,研究具有任意分布参数的机械零件的可靠性灵敏度设计问题,顺序统计量理论考虑了载荷作用次数在可靠度和灵敏度计算中的影响．使用这种模型计算出的可靠度会随着载荷作用次数而变化,这与静态的可靠度计算方法存在差别．以某一型号的螺栓为算例,应用此模型计算了其可靠度、随机变量均值和方差的可靠性灵敏度．由提出的方法得到了可靠度和可靠性灵敏度值及其随载荷作用次数变化的曲线．可靠度及可靠性灵敏度随载荷作用次数变化的规律是：载荷作用次数增加,可靠度值降低,变化趋势单调;载荷作用次数达到最大时,可靠度达到最小;随机变量均值和方差的灵敏度随载荷作用次数变化出现不同的变化趋势,其中螺栓截面直径的均值和方差灵敏度随载荷作用次数的变化最大,随作用次数的增加,螺栓截面直径的参数将对螺栓的可靠性起主要的决定作用．     

随机结构动力可靠度计算的条件概率方法

针对复合随机可靠度问题,基于动力响应跨越过程的Markov假设基础上,建立了条件概率求解的两种方法:一是基于泰勒展开法推导了随机结构动力可靠度计算的2阶近似表达式;二是基于数理统计概念建立了基于Kriging模型的数值抽样法。其中,Kriging抽样法通过Kriging插值模型来拟合动力可靠度与结构随机参数间的非线性关系,因此可以直接利用有限元结果分析随机结构参数对动力可靠度的影响,避免了理论推导的繁琐和困难。数值算例结果表明,基于Kriging模型的数值抽样法不仅对变异系数大小不敏感,在计算精度和计算效率方面也更具优势。     

爆破震动对边坡稳定性影响分析

采用GEO-SLOPE分析软件的SLOPE/W程序和QUAKE/W程序,结合露天矿边坡爆破震动实测数据,对边坡稳定性进行计算.以计算结果为参照来分析、评价爆破震动对边坡稳定性的影响.计算并分析爆破震动对边坡位移、加速度和稳定性系数的影响.     

车辆荷载作用下的大跨旧桥动力可靠度分析研究

本文基于多自由度体系的随机过程分析的振型分解法,首先推导了结构动力可靠度分析相关参数的计算公式,据此采用Fortran程序设计语言,编制《PMDK动力可靠度分析程序》,其次采用无约束的规划求解方法,推导了车辆荷载概率分布模型的参数求解方法,并结合某大跨旧桥实际车辆分布具体观测数据,得到了本文计算的概率模型。最后运用《PMDK动力可靠度分析程序》计算了该桥在实际车辆荷载作用下的可靠度,研究了动力可靠度与位移之间的关系,以及不同截面位置的动力可靠度的变化规律,研究了阻尼和弹性模量变化对大跨旧桥动力可靠度的影响,研究了时间变化对其的影响、结构单侧及双侧可靠度的变化规律,并且通过蒙特卡罗法的分析,验证了上述结论的准确性。