地下结构可靠性的区间分析方法

论文摘要

近年来,国内外大量的地下工程建设对地下结构的可靠性研究提出了要求。现有的传统概率方法和模糊方法,主要是在已通过大量调查获得了关于荷载和结构抗力的统计资料,并建立了相应的概率分布模型的基础上,分析结构服役期间的可靠度。但是,影响地下结构可靠性的因素很多,包括了许多随机性、模糊性和不确定性因素,很难用传统的数学、力学模型模拟。因此,现有的方法显然难以满足地下结构可靠性分析的要求。基于以上现状,本文提出了一种基于区间模型的非概率可靠性度量及分析方法。它只需知道不确定参量的界限,而不要求其具体的分布形式。因而,可大大降低对原始数据的要求和整个计算工作量。并且由于区间分析方法不涉及概率的概念,可在一定程度上克服概率可靠性所存在的缺陷。在所掌握的原始数据较少的情况下,它为结构的可靠性计算提供了一种可能的选择。本文主要介绍了区间数学的概念和区间分析的计算方法,总结了不同情况下计算非概率可靠指标的多种方法。并且把区间分析方法与传统概率方法和模糊方法进行了对比,通过算例分析和数据分析,得出区间分析方法与其它两种方法在判断结构可靠性方面基本一致的结论。在实例分析中,通过厦门东通道隧道衬砌可靠度计算这一工程实例证明了区间分析方法在可靠度分析中的有效性和实用性。最后总结了本文的主要工作内容,并对今后的研究提出了一些建议。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概率结构可靠性
• 1.1.1 发展概况
• 1.1.2 概率可靠性的特点
• 1.2 非概率结构可靠性
• 1.3 地下结构可靠性
• 1.3.1 研究现状
• 1.3.2 地下结构可靠性的特点
• 1.3.3 地下结构可靠性分析方法
• 1.4 本文研究内容和目的
• 第二章 区间数学与区间分析方法
• 2.1 区间数学基础
• 2.1.1 区间数的基本概念
• 2.1.2 区间运算法则
• 2.1.3 线性功能函数的区间运算
• 2.1.4 非线性功能函数的区间运算
• 2.2 结构可靠度的区间分析方法
• 2.2.1 可靠性度量
• 2.2.2 只含两个区间变量的线性功能函数可靠性指标
• 2.2.3 多区间变量的线性功能函数可靠性指标
• 2.2.4 非线性功能函数的可靠性指标
• 2.2.5 区间变量相关时的可靠性指标
• 2.2.6 其他计算方法
• 第三章 区间分析方法与传统概率方法的比较
• 3.1 传统概率方法
• 3.1.1 基本公式法
• 3.1.2 一次二阶矩方法（FORM）
• 3.1.3 蒙特卡洛模拟法（Monte-Carlo）
• 3.2 关系与区别
• 3.2.1 分类讨论
• 3.2.2 结果分析
• 3.2.3 算例
• 第四章 区间分析方法与模糊方法的比较
• 4.1 模糊方法
• 4.1.1 基本概念
• 4.1.2 模糊事件的概率
• 4.1.3 结构破坏隶属函数的确定
• 4.1.4 结构模糊可靠度
• 4.2 区别与联系
• 4.2.1 算例
• R= σ（Z）, d_S= σ（Z）'>4.2.2 d_R= σ（Z）, d_S= σ（Z）
• 4.2.3 结构抗力变异系数对可靠指标的影响
• 4.2.4 荷载效应容差和结构抗力容差的变化对可靠指标的影响
• 第五章 实例分析—厦门东通道隧道衬砌可靠度计算
• 5.1 工程概况
• 5.2 不良地质条件处隧道可靠性分析
• 5.2.1 Monte Carlo 法分析
• 5.2.2 区间分析
• 5.3 一般地质条件处隧道可靠性分析
• 5.3.1 Monte Carlo 法分析
• 5.3.2 区间分析
• 5.4 结果分析
• 5.4.1 分析
• 5.4.2 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献