岩土工程可靠性分析方法及应用发展现状.pdf

《岩土工程可靠性分析方法及应用发展现状.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、岩土工翠程可鲤靠性信分析方法及应用发展现状张启兵(安徽省水利水电勘测设计院勘测分院，安徽蚌埠233000)摘要：可靠性分析已经比较成熟地应用于工程结构设计当中，由于和水准Ⅲ。岩土工程自身的特点，岩土工程可靠性分析的应用发展较为缓慢。文水准I也称半概率设计法，在荷载和材料强度上章简单介绍了可靠度设计标准、失效概率、可靠指标以及可靠指标的考虑了概率原则，不从结构的整体性出发考虑工程结计算方法，分析了岩土工程存在的不确定性特点，并指出我国岩土工构的可靠度，无法确定工程结构的失效概率，且各分程可靠性分析的发展现状和存在的问题。

2、关键词：岩土工程；失效概率；可靠度；一次二阶矩方法；正态分布项安全系数主要根据工程经验确定。中图分类号：TU43文献标识码：B水准Ⅱ也称近似概率设计法，运用了概率论和数文章编号：1007—7359(2016)04-0154-03理统计的方法，对“可靠概率”做出较为近似的相对估DOI：10．16330~．cnki．1007-7359．2016．04．061计，但该方法只是一各近似的概率方法，是目前国际上已经进入实用阶段的概率设计方法。0引言水准Ⅲ也称全概率设计法，将影响工程结构可靠度的所有因素用随机变量的概率模型描述，还

3、考虑了可靠性基础理论研究已有较长时间，早在上世纪时间因素，以失效概率作为工程结构可靠度的直接度20年代，国际上就已经开始了这方面的研究；二战后量，是一种完全的、真正的概率设计方法。该方法要达可靠性理论得到了进一步完善和发展。早期主要应用到实用阶段还要很长时间。于军事和工业生产，后来逐步应用于工程领域，在土木工程结构方面的应用也较早。2可靠度与失效概率工程结构的可靠性是指安全性、适用性和耐久性的总称。工程结构在规定的时间内，在规定的条件下，可靠度是评价工程可靠性的指标，常用P，表示，若其安全性、适用性和耐久性均得到保证，

4、则表明工若在规定的时间和条件下，结构不能完成预定的功程结构是可靠的，完成预定功能的概率称为工程结构能，相应的概率则称为失效概率，用P，表示。的可靠度。本文对可靠性分析基本概念的阐述和计算假定抗力和荷载Is为两个独立的随机变量，方法介绍都基于土木工程结构设计。服从某种分布形式，且均为连续型随机变量，其概率密度函数分别为．(S)和．(R)，那么当小于S时则1可靠度设计水准认为发生失效。可用下式表示：尸，=P(R≤)=P(R—S0)=P(g／s1)(1)工程结构设计方法可分为经验安全系数法和概用概率理论来研究工程结构的可靠性

5、，综合考虑率设计法。经验安全系数法是将影响工程结构安全的投资风险和社会、经济后果，当失效概率小到人们可各种参数按经验取值，一般为平均值或标准值，考虑以接受的程度，就认为结构是可靠的，这是概率极限这些参数的变异性对安全性的影响。概率设计法将影状态设计的基本思想。响工程结构安全的各种参数作为随机变量，用概率论和统计学来分析参数，或用可靠度分析工程结构在使3可靠指标用期限内满足基本功能要求的概率。现在工程结构设计领域已逐步由经验安全系数法向概率设计法转变。3．1可靠指标的表示方法国际上将可靠度设计分为三个水准，水准I、水准Ⅱ

6、工程中引用可靠指标的概念，设抗力R和荷载．s都服从正态分布，其平均值和标准差分别为和作者简介：张启兵(1977一)，男，安徽蚌埠人，本科，高级工程师，主要从orR、ors，且极限状态方程为z_R—S=O。则Z也服从正态Im事水利水电工程勘察工作。分布。有：法进行简单介绍。一次二阶矩方法的基本原理是：假定功能函数￡~f2-zcreXpdZ(2)Z=g(X，X：，⋯，)是基本变量置=(1，2，⋯，n)的线z将的正态分布Ⅳ(，)转化为标准正态分布Ⅳ性函数，XF(1，2，⋯，n)服从正态分布或对数正态(0，1)，引入标准化随机

7、变量t(=0，O"t=1)，即分布，且各变量之间相互独立，则可以由XF(i=1，2，Z一：⋯，n)的一阶矩、二阶矩计算z的均值和标准差．—一，得出：o-Z，进而确定可靠性指标值。对于非线性功能函数，Cj=将z简化成XF(1，2，⋯，n)的线性函数，计算出JBE王=去ec一值。如基本变量为非独立和非正态变量，需先对其进刚-：(3)行相应的处理，再计算JB值。该方法可分为均值一次二阶矩方法(中心点法)、改进的一次二阶矩方法(验式中：(·)为标准正态分布函数值。引人，令算点法)和JC法等。oluz_uR一,Us‘一一刊：，可

8、得出()，P，：()，通常4．1均值一次二阶矩方法(中心点法)‘均值一次二阶矩方法(中心点法)的可靠性指标称为“可靠指标”。确定过程如下。3．2可靠指标与安全系数的关系若功能函数可以表示为荷载效应Js与抗力的用安全系数进行工程设计，传统设计可靠性用安线性关系，荷载效应s与抗力均服从正态分布时，全系数来表示。安全系数K定义为：K=‘