土工可靠度分類

可靠性用可靠度來(lái)度量，常用的可靠度指標(biāo)是可靠概率、失效概率和可靠指標(biāo)。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使土工結(jié)構(gòu)物滿足下列功能要求：

①能承受正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用（荷載、外加變形或約束變形），即工程的安全性。

②正常使用時(shí)具有良好的工作性能，即工程的適用性。

③在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能，即工程的耐久性、安全性、適用性和耐久性總稱為結(jié)構(gòu)物的可靠性。

土工可靠度是指土工結(jié)構(gòu)物在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率。

長(zhǎng)期以來(lái)，工程界習(xí)槚采用安全系數(shù)的概念，并把計(jì)算安全系數(shù)的各個(gè)參數(shù)作為定值來(lái)設(shè)計(jì)工程。由于各個(gè)計(jì)算參數(shù)都存在不同程度的不確定性，故定值設(shè)計(jì)不能正確評(píng)價(jià)工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。如設(shè)計(jì)土工結(jié)構(gòu)物時(shí)，會(huì)遇到土層分布和地下水位不確定；取土樣數(shù)量不足，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分散性大；各種不可避免的試驗(yàn)誤差；現(xiàn)場(chǎng)孔隙水壓力難以準(zhǔn)確測(cè)定；土體上作用力的大小和分布不明確；計(jì)算模式中存在各種偏離實(shí)際的假設(shè)或簡(jiǎn)化等。由于以上各種不確定性，用定值概念計(jì)算得出的安全系數(shù)往往會(huì)出現(xiàn)假象。

中國(guó)在80年代初開(kāi)始這方面的研究和應(yīng)用，取得的進(jìn)展可歸納為兩個(gè)方面：

①土體概率統(tǒng)計(jì)參數(shù)的估計(jì)研究，例如土性指標(biāo)的概率統(tǒng)計(jì)，軟土性質(zhì)的概率統(tǒng)計(jì)特征，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，地基土力學(xué)指標(biāo)概率分析，以及砂土、多層土地基沉降的概率分析等。

②初步應(yīng)用于土坡和土壩的穩(wěn)定分析、堤壩的滲流分析、碼頭地基的承載力和抗穩(wěn)定分析、樁基的承載力分析等土工結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)中，為設(shè)計(jì)提供有益的參考信息 。2100433B

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我國(guó)已采用以概率理論為基礎(chǔ)并通過(guò)分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在這一點(diǎn)尚未統(tǒng)一。應(yīng)用概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法是方向。由于巖土工程的特殊性，巖土工程應(yīng)用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)在技術(shù)上還有許多有待解決的問(wèn)題。目前要根據(jù)巖土工程特點(diǎn)積極開(kāi)展巖土工程問(wèn)題可靠度分析理論研究，使上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法盡早統(tǒng)一起來(lái)。

《巖土工程可靠度理論》系統(tǒng)地介紹了巖土工程可靠度分析和設(shè)計(jì)的基本概念和主要方法。首先簡(jiǎn)要介紹巖土工程的研究范疇以及巖土工程可靠度和風(fēng)險(xiǎn)分析的基本概念，以便學(xué)生理解可靠度分析的目的和意義；之后對(duì)概率和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行回顧，為介紹可靠度分析的具體方法做鋪墊；接下來(lái)分別對(duì)可靠度分析的幾種重要方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，包括一次二階矩法、MonteCarlo模擬、響應(yīng)面法以及系統(tǒng)可靠度分析法；最后介紹了巖土工程可靠度設(shè)計(jì)原理，并給出了可靠度分析的應(yīng)用案例。

前言

1　緒論

1.1　巖土工程的范疇和特點(diǎn)

1.2　巖土工程的不確定性

1.3　巖土工程的可靠度分析

2　概率與統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)知識(shí)

2.1　概述

2.2　概率論的基本概念

2.2.1　概率基本公理

2.2.2　獨(dú)立性

2.2.3　條件概率

2.2.4　全概率公式和貝葉斯公式

2.3　隨機(jī)變量及其分布

2.3.1　隨機(jī)變量

2.3.2　隨機(jī)變量的函數(shù)

2.3.3　聯(lián)合分布、條件分布及邊緣分布函數(shù)

2.4　隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)特性

2.4.1　矩

2.4.2　均值、眾數(shù)、中位數(shù)和分位數(shù)

2.4.3　方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)

2.4.4　偏度系數(shù)和峰度

2.4.5　協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)

2.5　常用的離散型隨機(jī)變量

2.5.1　伯努利試驗(yàn)與二項(xiàng)分布

2.5.2　幾何分布

2.5.3　泊松（Poisson）分布

2.6　常用的連續(xù)型隨機(jī)變量

2.6.1　正態(tài)分布

2.6.2　對(duì)數(shù)正態(tài)分布

2.6.3　Gamma分布

2.6.4　Beta分布

2.6.5　極值分布

2.7　Excel和Matlab的統(tǒng)計(jì)函數(shù)

2.7.1　統(tǒng)計(jì)特性函數(shù)

2.7.2　隨機(jī)變量概率分布函數(shù)

習(xí)題

3　可靠度的基本概念

3.1　概述

3.2　荷載和抗力

3.3　功能函數(shù)

3.4　可靠度指標(biāo)和失效概率

3.5　巖土抗力的統(tǒng)計(jì)特征

3.5.1　土體性質(zhì)的空間變異性

3.5.2　實(shí)測(cè)土體性質(zhì)的變異性

3.5.3　常見(jiàn)土工指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)

3.6　荷載的統(tǒng)計(jì)分析

3.6.1　結(jié)構(gòu)荷載的概率模型

3.6.2　荷載的各種代表值

3.6.3　荷載效應(yīng)及荷載效應(yīng)組合

習(xí)題

4　一次二階矩法

4.1　概述

4.2　中心點(diǎn)法

4.3　設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)法

4.3.1　獨(dú)立正態(tài)分布隨機(jī)變量

4.3.2　非正態(tài)分布隨機(jī)變量

4.3.3　相關(guān)隨機(jī)變量

4.4　數(shù)據(jù)表法

4.5　小結(jié)

習(xí)題

5　蒙特卡羅方法

5.1　概述

5.2　隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生

5.2.1　逆變換法

5.2.2　舍選法

5.2.3　隨機(jī)向量的生成方法

5.3　蒙特卡羅法

5.4　重要性抽樣法

5.5　拉丁抽樣法

5.6　小結(jié)

習(xí)題

6　響應(yīng)面法

6.1　概述

6.2　響應(yīng)面

6.3　多項(xiàng)式RSM逼近技術(shù)

6.4　抽樣求解響應(yīng)面函數(shù)

6.4.1　取樣點(diǎn)設(shè)計(jì)與響應(yīng)行為

6.4.2　中心復(fù)合設(shè)計(jì)取樣

6.4.3　解方程求解待定系數(shù)

6.4.4　最小二乘法求解待定系數(shù)

6.5　響應(yīng)面法的迭代求解方案

6.6　利用向量投影取樣點(diǎn)的響應(yīng)面法

6.7　小結(jié)

習(xí)題

7　系統(tǒng)可靠度

7.1　概述

7.2　簡(jiǎn)單系統(tǒng)的可靠度計(jì)算

7.3　系統(tǒng)可靠度的寬界

7.4　系統(tǒng)可靠度的窄界

7.5　小結(jié)

習(xí)題

8　巖土工程可靠度設(shè)計(jì)原理

8.1　概述

8.2　容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法及其局限性

8.2.1　容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法的原理

8.2.2　容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法的局限性

8.3　極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法

8.4　荷載抗力系數(shù)設(shè)計(jì)方法

8.4.1　荷載抗力系數(shù)設(shè)計(jì)方法的基本原理

8.4.2　基于容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法的荷載抗力系數(shù)校準(zhǔn)

8.4.3　基于FOSM方法的荷載抗力系數(shù)校準(zhǔn)

8.4.4　目標(biāo)可靠度指標(biāo)的確定

8.5　地基基礎(chǔ)規(guī)范的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法

8.5.1　抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值和地基承載力的特征值的確定

8.5.2　地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的荷載效應(yīng)組合的確定

習(xí)題

9　可靠度分析的工程實(shí)例

9.1　概述

9.2　堤壩安全性評(píng)價(jià)實(shí)例分析

9.2.1　工程概況

9.2.2　可靠度指標(biāo)的計(jì)算

9.2.3　安全性評(píng)價(jià)中的不確定性變量

9.2.4　不同堤壩方案的安全性評(píng)價(jià)

9.2.5　三種堤壩的安全性評(píng)價(jià)結(jié)果

9.3　土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠度分析

9.3.1　土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)

9.3.2　工程概況

9.3.3　破壞形式

9.3.4　功能函數(shù)的建立

9.3.5　土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性的可靠度分析

9.4　小結(jié)

名詞中英文對(duì)照

參考文獻(xiàn)2100433B