重力式挡土墙稳定性可靠度计算及其系统分析-论文.pdf

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1、第27卷第4期四川JE：r-学院学报(自然科学版)Vo1．27No．4文章编号：1673-1549(2014)04-0073-05DOI：10．11863／j．suse．2014．04．18重力式挡土墙稳定性可靠度计算及其系统分析周桂梅，付长凯(长安大学公路学院，西安710064)摘要：通过建立计算分析模型，采用“一次二阶矩中心”法，计算了重力式挡土墙倾覆和滑移两种失稳模式的可靠度指标。并将计算结果与“安全系数”法的验算结果进行了对比，得出重力式挡土墙结构在满足“安全系数”法验算条件下，仍存在一定的失效概率。此外，基于系

2、统分析法得出，滑移稳定性失效的概率近似于整个系统稳定性失效的概率，建议在设计验算中注重考虑重力式挡土墙的滑移稳定性。关键词：重力式挡土墙；稳定性；可靠度分析；系统分析中图分类号：TU432文献标志码：A挡土墙结构稳定性的可靠度分析模型，对重力式挡土墙引言的稳定性进行了可靠度及使用参数的敏感性进行了分重力式挡土墙由于其取材方便，构造简单，经济效析。2008年杜永峰等人采用中心矩验算点法(Jc法)益好，被广泛应用于公路建设中，但挡土墙作为防止沿对重力式挡土墙的两种失稳模式进行了可靠度计算，同线土体坍塌滑落的土工构筑物，其稳定

3、性直接影响沿线时通过建立串联系统，计算了设计挡土墙结构体系的失各类工程的安全与正常使用¨引。根据研究，重力挡土效概率。此外，王良、刘芳等人均采用一次二阶矩中墙失稳模式主要表现为倾覆失稳和滑动失稳，工程中为心法，通过建立分析模型，对重力式挡土墙稳定性可靠避免挡土墙出现失稳破坏，设计主要以安全系数进行控度进行了分析圳。制。但实际工程表明，当挡土墙的抗滑安全系数K≥大量的现场调查和研究表明，挡土墙的破坏属于多1．3，抗倾覆安全系数K≥1．6时，挡土墙发生失稳破坏重破坏模式系统，且该系统属于无冗分量系统，任何一的概率仍较高，其原

4、因在于挡土墙设计计算中涉及参数个破坏的发生即可导致整个系统失效。本文除对重力较多，且存在不同程度的不确定性。因此，挡土墙的稳式挡土墙稳定性可靠度进行分析外，在此基础上运用系定性与安全性不仅需要用安全系数进行控制，还应考虑统分析法，对稳定性分析中两种失效模式影响的重要性其结构可靠度。进行了探讨。鉴于“安全系数”法未能考虑实际中的不确定性，不1结构可靠度的分析能有效地对挡土墙的稳定性行进控制，1994年彭胤宗等人通过分析，采用一次二阶矩当量正态分布法对不同基在对结构进行可靠度分析时，一般将结构的极限状底形状的挡土墙抗滑移稳定

5、性进行了分析，并通过编制态方程表示为判断可靠度的功能函数，其表达形式为：计算程序，验证了分析结果与程序计算结果的可靠Z=G(1，2，⋯，)性。1997年张建仁采用一次二阶中心矩法，通过建立其中，随机矢量X(，，，⋯，)表示结构理论计算中的收稿日期：2014-03-09作者简介：周桂梅(1989一)，女，福建龙岩人，硕士生，主要从事公路岩土工程方面的研究，(E—mail)zgm001@sina．cn74四川理工学院学报(自然科学版)2014年8月不确定参数，如土体的性质参数，结构的几何参数等。AB此外，结构要满足安全性、适

6、用性及耐久性要求，结构可靠度的功能函数可表示为三种状态：(1)当Z=G(，，，⋯，)>0，结构处于安全状态。(2)当Z=G(。，：，⋯，)=0，结构处于极限状态。(3)当Z=G(，，⋯，)<0，结构处于失稳或破坏状态。目前，工程结构分析中普遍采用可靠度分析法，其图1重力式挡土墙分析计算模型中“中心点”法分析最为常用，虽然此法存在一定缺点倾覆力矩：(如未能充分考虑随机变量的分布概型，尤其是将非线=×Zcos(8一)(3)性功能函数在随机变量的平均值处展开，忽视了函数的厶根据式(1)、式(2)及式(3)可得，重力式挡土墙抗复

7、杂性与特殊性；假定平均值在极限状态曲面上，并以倾覆稳定可靠度计算的功能函数为：平均值作为验算点代入计算；以及计算的结果比较粗糙等)，但此法计算简便，不需进行繁琐的数值计算，且计Zl=y1(MR，Ms)=M一Ms=Gzc+1y盯2Kב算精度可满足可靠度验算要求。因此，本文即采用厂Ⅱ[Zysin(一)一Zcos(8一Ot)](4)“中心点”法对重力式挡土墙稳定性的可靠度进行分析2．2重力式挡土墙抗滑移稳定性分析计算。挡土墙的滑移破坏是指在土压力的作用下，挡土墙2重力式挡土墙稳定性分析有可能沿基础底面发生滑动。即当滑动力大于

8、抗滑力时，挡土墙则会发生滑移失稳，其极限状态方程为：2．1重力式挡土墙抗倾覆稳定性分析Z2=F1一F2=l，(t，2，⋯，)=0(5)重力式挡土墙发生倾覆破坏多数是由于墙后土压因此，对于重力式挡土墙抗滑移稳定性验算，要求力过大。在如图1所示的分析模型中，重力式挡土墙在基底抗滑力应该大于其滑动力。根据图1建立的主动土压