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基于响应面法的混凝土重力坝可靠度分析

作　者: 范武强
导　师: 陈健云
学　校: 大连理工大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 重力坝可靠度响应面法失效路径失效模式
分类号: TV642.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 8次
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内容摘要

目前重力坝安全度评价基本上是基于对坝安全系数的估计，然而安全系数只是一个由确定信息得到的定值，它未能考虑水位变化幅度、材料弹性模量、材料强度等随机变量客观存在的变异性，其计算结果难以合理反映大坝实际状态。而用概率统计的方法定量考虑这些不确定性因素，用严格的概率来推求大坝的可靠性指标，可以较好地反映大坝的安全程度。计算可靠性指标需要有明确的功能函数，而由于重力坝体系的复杂性，其响应函数属高度非线性，难以得到精确的显式表达式，给可靠性指标计算带来困难。本文运用响应面法对重力坝的功能函数进行拟合，只需较少次数的确定性试验即可得到较精确的结果，文中算例验证了该方法的有效性。本文对重力坝体系的失效路径、失效模式和体系可靠度进行了探讨，提出依据承载能力极限状态和正常使用极限状态划分的重力坝三种失效模式——强度安全失效模式、抗滑稳定失效模式及闸门启闭失效模式，认为每条失效路径均要考虑对不同失效模式的影响。本文还对重力坝抗震动力可靠度分析中的几个基本问题进行了论述，即地震作用下重力坝可靠度计算公式、地震发生概率的估计方法以及大坝经历一次地震作用的抗震动力可靠性计算等，使抗震动力可靠分析得到合理的简化，只需计算在某一烈度下大坝经历一次地震下的可靠度即可近似得到大坝在设计基准期内的抗震动力可靠度，概念明确，简单易行。为了更合理地考虑地震作用，本文引入改进的拟静力法，运用自编可靠性指标通用计算程序，以金沙江龙开口碾压混凝土重力坝为例，对该坝挡水坝段静、动力工况体系可靠度进行了计算与对比。最后，对重力坝可靠度进一步工作方向进行了讨论。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 立题背景及意义  8-9
  1.2 可靠性研究现状  9-11
  1.3 重力坝可靠度分析研究现状  11-13
  1.4 本论文主要工作  13-14
2 结构可靠度基本理论  14-31
  2.1 结构可靠度基本概念  14-19
    2.1.1 结构分析中的不确定性  14-15
    2.1.2 结构分析中的随机变量  15-17
    2.1.3 结构可靠度  17
    2.1.4 极限状态与极限状态方程  17-18
    2.1.5 结构的失效概率与可靠概率  18-19
    2.1.6 可靠指标  19
  2.2 可靠性指标计算的常用方法  19-26
    2.2.1 JC法  19-21
    2.2.2 Monte-Carlo法  21
    2.2.3 响应面法  21-22
    2.2.4 一种可靠性指标计算的通用方法  22-26
  2.3 结构体系可靠度  26-31
    2.3.1 结构体系的基本模型  26-28
    2.3.2 系统失效模式识别的方法  28-31
3 龙开口重力坝有限元静动力分析  31-43
  3.1 工程概况  31
  3.2 基本计算资料  31-32
  3.3 线弹性有限元动力分析  32-43
    3.3.1 部分计算结果  36-41
    3.3.2 应力分析  41-42
    3.3.3 位移分析  42
    3.3.4 安全评价  42-43
4 混凝土重力坝静力工况可靠度分析  43-58
  4.1 混凝土重力坝失效路径和失效模式  43-48
    4.1.1 碾压混凝土重力坝可能失效路径及搜寻方法  43-45
    4.1.2 碾压混凝土重力坝可能失效模式  45-48
  4.2 混凝土重力坝体系可靠度  48-51
    4.2.1 结构系统可靠度特点  48-49
    4.2.2 重力坝系统简化形式  49-50
    4.2.3 重力坝体系可靠度计算公式  50-51
  4.3 算例  51-57
  4.4 小结  57-58
5 重力坝抗震动力可靠度分析  58-72
  5.1 抗震可靠度计算原理  58-60
    5.1.1 抗震可靠度计算公式  58-59
    5.1.2 地震发生概率估计  59-60
  5.2 地震作用下结构响应计算方法  60-63
    5.2.1 拟静力法计算原理  60
    5.2.2 时程法计算原理  60-61
    5.2.3 反应谱法计算原理  61-62
    5.2.4 本文采用的计算方法  62-63
  5.3 算例  63-71
    5.3.1 拟静力法计算重力坝地震作用下可靠度  63-69
    5.3.2 关键部位抗裂时程可靠性指标计算  69-71
  5.4 小结  71-72
6 总结与展望  72-74
  6.1 总结  72
  6.2 展望  72-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间科研项目以及发表学术论文情况  77-78
致谢  78-79

基于响应面法的混凝土重力坝可靠度分析

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