基樁承載力的可靠度分析及可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、樁基是土木工程中的重要結(jié)構(gòu)形式之一?？紤]不確定因素的影響，是基樁可靠度分析和可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要課題。盡管目前諸多學(xué)者對(duì)基樁承載力和沉降的可靠度開展了大量的研究，但這些工作對(duì)不確定因素的研究有待完善，且這些工作對(duì)基樁可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)和群樁可靠度研究很少。本文著眼于克服這些研究的缺陷，對(duì)基樁承載力的可靠度分析方法和可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　基于最大熵原理提出了一種改進(jìn)的可靠度指標(biāo)計(jì)算方法。采用最大熵原理將可靠度指標(biāo)的迭代計(jì)

2、算轉(zhuǎn)化為熵密度函數(shù)的計(jì)算。在計(jì)算熵密度函數(shù)時(shí)采用Newton迭代法，同時(shí)證明了Newton迭代法的局部收斂性，避免了計(jì)算中可能產(chǎn)生的計(jì)算迭代不收斂的情況。為了提高計(jì)算效率和計(jì)算精度，在進(jìn)行Newton迭代時(shí)，采用Newton下山法進(jìn)行迭代計(jì)算。為了驗(yàn)證該方法的計(jì)算精度，采用蒙特卡洛模擬法對(duì)各種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。最后通過兩個(gè)實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　針對(duì)樁基工程中由于數(shù)據(jù)較少導(dǎo)致無法精確研究模型不確定性這一問題，基于數(shù)理

3、統(tǒng)計(jì)理論和貝葉斯統(tǒng)計(jì)，提出了樁基工程數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化方法。利用該方法對(duì)打入樁和灌注樁承載力的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和優(yōu)化。同時(shí)利用中心點(diǎn)法、驗(yàn)算點(diǎn)法和蒙特卡洛模擬法計(jì)算出承載力的可靠度，根據(jù)計(jì)算結(jié)果和美國橋梁荷載抗力設(shè)計(jì)規(guī)范給出了抗力系數(shù)的建議值。最后，研究了參數(shù)和模型的不確定性對(duì)基樁承載力的影響，引入修正因子，修正了承載力的試計(jì)比和變異系數(shù)，給出了修正后可靠度指標(biāo)的計(jì)算方法。
　　利用概率理論，詳細(xì)地分析了基樁完整性抽樣檢測的概率分

4、布，建議將總體不合格率作為整批樁質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?；谪惾~斯統(tǒng)計(jì)，推導(dǎo)出總體不合格率的先驗(yàn)分布和后驗(yàn)分布都服從Beta分布。利用先驗(yàn)分布的期望和方差與后驗(yàn)分布的期望和方差的關(guān)系建立了總體不合格率的動(dòng)態(tài)評(píng)估模型。同時(shí)，利用可靠度理論，給出了基樁完整性檢測的可靠度控制模型，使樁基質(zhì)量控制和結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)達(dá)到了統(tǒng)一。
　　提出了考慮基樁完整性的群樁可靠度分析方法。利用貝葉斯統(tǒng)計(jì)，推導(dǎo)出缺陷樁的概率分布。同時(shí)利用單樁承載力的折減系數(shù)和群樁效

5、應(yīng)推導(dǎo)出缺陷樁群樁的可靠度計(jì)算公式和完整樁群樁的可靠度計(jì)算公式?；谌怕世碚?，推導(dǎo)出含有缺陷樁的群樁承載力的失效概率，并通過算例證明了該方法的有效性。另外，整理了國內(nèi)外確定單樁極限承載力的失效準(zhǔn)則，以國內(nèi)習(xí)慣采用的s-lgt失效準(zhǔn)則為基準(zhǔn)，定義其他失效準(zhǔn)則的偏差系數(shù)。同時(shí)利用群樁效應(yīng)和偏差系數(shù)給出了不同失效準(zhǔn)則下群樁可靠度的計(jì)算方法，為統(tǒng)一評(píng)價(jià)樁基安全提供了理論依據(jù)。最后利用偏差系數(shù)給出了不同失效準(zhǔn)則條件下目標(biāo)可靠度和安全系數(shù)的計(jì)算方