可靠度理論與Matlab的隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

針對(duì)隨道圍巖力學(xué)參數(shù)中有許多為隨機(jī)變量和其極限狀態(tài)功能函數(shù)高度非線性的特征,應(yīng)用工程結(jié)構(gòu)可靠性理論,在matlab優(yōu)化工具箱中采用最優(yōu)化化方法計(jì)算了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的可靠度.結(jié)果表明:用該方法計(jì)算隨道襯砌結(jié)構(gòu)可靠度,編程簡單,準(zhǔn)備工作量少,無需將狀態(tài)函數(shù)線性化,計(jì)算速度快,精度高.

針對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)的隨機(jī)性、分布的多樣性與極限狀態(tài)功能函數(shù)高度非線性的特征,運(yùn)用最大熵原理對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行估計(jì),得到符合實(shí)際的參數(shù)估計(jì)值;然后,根據(jù)隧道襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的極限狀態(tài)方程,從結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)的幾何涵義出發(fā),建立其可靠度指標(biāo)計(jì)算的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并運(yùn)用microsoftexcel工作表中的規(guī)劃求解功能得到其可靠度指標(biāo)。結(jié)合工程實(shí)際,給出具體算例,且指出提高隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠度的途徑。研究結(jié)果表明:該方法用于計(jì)算工程結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)無需將狀態(tài)函數(shù)線性化,不受基本變量維數(shù)限制,收斂速度快,計(jì)算效率高,且與蒙特卡羅100萬次直接抽樣法計(jì)算結(jié)果相比,具有很高的精度,能廣泛適用于隧道及地下工程領(lǐng)域的可靠度計(jì)算和分析。

為了研究寒區(qū)隧道在運(yùn)營階段襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性,考慮到凍脹力、圍巖壓力和結(jié)構(gòu)自重應(yīng)力對(duì)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)的影響,以昆侖山寒區(qū)隧道工程為背景,采用ansys中的pds(概率設(shè)計(jì))模塊和蒙特卡洛拉丁超立方抽樣方法,對(duì)影響寒區(qū)隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠性的主要因素以及保證隧道結(jié)構(gòu)安全的可靠性指標(biāo)進(jìn)行研究。結(jié)果表明:基于ansys數(shù)值模擬,通過研究凍土圍巖溫度場和應(yīng)力場的耦合結(jié)果,得到凍脹對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最不利的位置;以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方式,對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)最不利位置的可靠性進(jìn)行定性和定量的分析,得到襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性指標(biāo);蒙特卡洛法中的拉丁超立方抽樣提高了抽樣概率的精確性,概率設(shè)計(jì)的敏感性和設(shè)計(jì)變量之間的散點(diǎn)圖分析,有利于確定影響襯砌結(jié)構(gòu)可靠性的主控因素,進(jìn)而針對(duì)可控因素采取措施,以此提高襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性。

為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作有良好的可靠度；應(yīng)認(rèn)識(shí)到建筑節(jié)設(shè)計(jì)工作對(duì)于建筑物整體質(zhì)量的重要性；并能結(jié)合建筑物建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作特點(diǎn)以及需要；對(duì)影響建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響進(jìn)行對(duì)比分析.本文就建筑結(jié)構(gòu)其設(shè)計(jì)可靠度的影響因素進(jìn)行了對(duì)比分析.

本文主要就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度影響因素進(jìn)行探討,并比較分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度水平,以期能夠進(jìn)一步提高建筑施工質(zhì)量,滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在當(dāng)前城市功能建設(shè)環(huán)境中具備提供穩(wěn)定功能框架的條件,并依據(jù)相應(yīng)空間需求賦予穩(wěn)定和安全的實(shí)施環(huán)境同時(shí),為后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)在履行自身架構(gòu)定位條件提供了協(xié)調(diào)平臺(tái),也為后續(xù)多元化功能型建筑的構(gòu)架提供扎實(shí)且穩(wěn)定的基礎(chǔ)。本文依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深入工作開展的特性討論影響建筑功能可靠度的因素,通過具備比較性的案例和理論,確定現(xiàn)有環(huán)境中常見的隱患問題。期望為后結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)和施工提供參照條件,以完善工程體系的搭建。

基于隨機(jī)有限元的隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠性分析 海洪 (沈陽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院,沈陽110168) 　 郭鵬 (石家莊鐵道學(xué)院高專分院,石家莊050043) 王新萬明富張兆杰 (遼寧省交通勘測設(shè)計(jì)院,沈陽110005) 　　摘　要　結(jié)合廣州地鐵三號(hào)線大塘站～瀝窖站區(qū)間盾構(gòu)隧道的實(shí)際情況,采用荷載-結(jié) 構(gòu)模式與蒙特卡羅-有限元法,選取不同的隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)特征,進(jìn)行了隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠性分 析,得出了隧道襯砌各截面處的抗壓可靠指標(biāo)與抗裂可靠指標(biāo)。研究結(jié)果表明:拱頂處的軸力 對(duì)上部水壓最為敏感,彎矩對(duì)側(cè)壓力系數(shù)最為敏感,工程的支護(hù)體系能夠滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)要 求,具有足夠的安全儲(chǔ)備。 　　關(guān)鍵詞　盾構(gòu)隧道　隨機(jī)有限元　可靠度　數(shù)值模擬 1引言 采用傳統(tǒng)的有限元方法進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)分析時(shí), 材料性能、幾何參數(shù)、邊界條件和荷載等都是確定 的

結(jié)合廣州地鐵三號(hào)線大塘站~瀝窖站區(qū)間盾構(gòu)隧道的實(shí)際情況,采用荷載-結(jié)構(gòu)模式與蒙特卡羅-有限元法,選取不同的隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)特征,進(jìn)行了隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠性分析,得出了隧道襯砌各截面處的抗壓可靠指標(biāo)與抗裂可靠指標(biāo)。研究結(jié)果表明:拱頂處的軸力對(duì)上部水壓最為敏感,彎矩對(duì)側(cè)壓力系數(shù)最為敏感,工程的支護(hù)體系能夠滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)要求,具有足夠的安全儲(chǔ)備。

本文介紹了蒙西華中鐵路某標(biāo)段內(nèi)隧道的工程概況,并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求設(shè)計(jì)該隧道的襯砌臺(tái)車.利用有限元軟件midas/civil建立了襯砌臺(tái)車整體模型,并根據(jù)施工要求分析了澆注工況.結(jié)果表明,襯砌臺(tái)車整體結(jié)構(gòu)受力滿足設(shè)計(jì)要求,剛度變形在2cm以內(nèi),模板相對(duì)變形在1mm變化范圍內(nèi).

現(xiàn)在中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和建筑行業(yè)不斷發(fā)展,很多地方都取得了很大的進(jìn)步,但在建筑領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有很多的問題,它設(shè)計(jì)的可靠性將直接影響施工,而建筑設(shè)計(jì)的安全性對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有重要的影響,因此要提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可靠性。本文分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度和影響因素。

現(xiàn)在中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和建筑行業(yè)不斷發(fā)展,很多地方都取得了很大的進(jìn)步,但在建筑領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有很多的問題,它設(shè)計(jì)的可靠性將直接影響施工,而建筑設(shè)計(jì)的安全性對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有重要的影響,因此要提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可靠性.本文分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度和影響因素.

本文結(jié)合參考文獻(xiàn),首先介紹了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的相關(guān)概念,然后闡述了四種結(jié)構(gòu)可靠度的分析方法,主要包括一次二階矩陣法和二次二階矩陣法等基本方法。最后重點(diǎn)介紹了外加載荷的變化對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的影響,并對(duì)比分析了中國和美國在結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)方面的差異。

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平得到了很大的提高，對(duì)建筑的性能和舒適性的要求也越來越高，所以這也就要求建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要更加安全、可靠。因?yàn)榻陙砦覈ㄖI(yè)安全問題常有發(fā)生，使人們對(duì)建筑物可靠度以及對(duì)建筑行業(yè)的施工水平產(chǎn)生信任危機(jī)，所以，想要進(jìn)一步推動(dòng)我國建筑業(yè)的發(fā)展，細(xì)致性分析影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度因素是非常有必要的。

在當(dāng)前的社會(huì)中,建筑行業(yè)迎來了一個(gè)大發(fā)展的契機(jī).這主要是因?yàn)槌鞘胁粩鄶U(kuò)大范圍,讓農(nóng)村不斷的納入其中,就導(dǎo)致城市人口越來越多.因此,城市就要進(jìn)行大量的建筑.但是在建筑的同時(shí),由于我國建筑行業(yè)中設(shè)計(jì)能力不夠,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題.但是在當(dāng)前看來,最需要解決的就是對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題.如果建筑結(jié)構(gòu)不可靠,建筑就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題.本文就針對(duì)影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的因素進(jìn)行討論,來得出如何在設(shè)計(jì)中提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度.

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)可靠性是適用性、安全性以及耐久性的總稱。而建筑結(jié)構(gòu)可靠度指的是建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)（設(shè)計(jì)工作壽命=50年），在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價(jià)投資越大。本文主要闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度和可靠性的內(nèi)涵以及建筑結(jié)構(gòu)可靠度的影響因素，并且闡述了建筑結(jié)構(gòu)可靠度的鑒定。

隨著我國經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論和水平將面臨著新的挑戰(zhàn).本文將要介紹的是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的基礎(chǔ)以及其影響因素,對(duì)比了我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度與國外建筑設(shè)計(jì)的可靠度.

經(jīng)濟(jì)增長速度逐漸加快,有效推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展.在建筑行業(yè)快速發(fā)展的過程中,其質(zhì)量安全性問題引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注.在建筑項(xiàng)目數(shù)量持續(xù)增多,項(xiàng)目規(guī)模不斷擴(kuò)大的過程中,建筑安全事故時(shí)有出現(xiàn).在保障建筑建設(shè)質(zhì)量安全性的基礎(chǔ)上,提高建筑結(jié)構(gòu)可靠性已經(jīng)成為整個(gè)行業(yè)研究的重點(diǎn)課題.確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠,才能夠保證建筑安全.本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素與比較進(jìn)行分析.

隧道施工過程中圍巖變形引起襯砌結(jié)構(gòu)的不均勻沉降,威脅著隧道的安全運(yùn)行。為全面分析地鐵隧道襯砌特性,采用有限元法,通過大型有限元軟件ansys,結(jié)合荷載結(jié)構(gòu)法,對(duì)地鐵明挖隧道進(jìn)行仿真分析。同時(shí),對(duì)明挖隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行力學(xué)分析,通過對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)變形圖、剪力圖、彎矩圖、軸力圖的分析以及對(duì)變形、襯砌結(jié)構(gòu)混凝土的驗(yàn)算等,評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全性,并提出相應(yīng)的構(gòu)造處理措施。

在寒區(qū)冬凍夏融周期變化的環(huán)境下,凍害問題常影響到隧道結(jié)構(gòu)及運(yùn)營安全.為提高寒區(qū)隧道設(shè)計(jì)水平,節(jié)約工程建設(shè)成本,同時(shí)保證隧道安全正常運(yùn)營,本文提出了新的寒區(qū)隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路:在提出寒區(qū)隧道襯砌設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)上,給出了不同凍土段襯砌結(jié)構(gòu)選型的建議:凍巖隧道可采用三層復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu),工程凍土段隧道可采用柔性支護(hù)體系的復(fù)合式襯砌;系統(tǒng)總結(jié)了多年凍土段和工程凍土段的凍脹力控制措施;從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度,分析了鋪設(shè)保溫層的必要性取決于:凍脹力的量值和襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性;最后將提出的寒區(qū)隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于實(shí)際工程,定量評(píng)估了姜路嶺隧道圍巖凍脹力控制措施的效果,且目前隧道現(xiàn)場科研監(jiān)測未測到凍脹力;根據(jù)本文研究成果,優(yōu)化了白茫雪山1號(hào)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),考慮到保溫層鋪設(shè)成本較高且延緩了施工速度,調(diào)整了襯砌保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減少保溫層鋪設(shè)長度3810m.

地震作用下,工程結(jié)構(gòu)響應(yīng)的隨機(jī)性無法用確定性方法反映,將最大熵法引入可靠度理論,能在少量的已知條件下求得事件的最小有偏概率分布函數(shù)。本文基于最大熵法可靠度理論,提出了既能解決收斂問題,又能保證函數(shù)精度的控制方法。分析了樣本數(shù)量對(duì)概率密度函數(shù)、超越概率、可靠指標(biāo)精度的影響,給出了保證工程應(yīng)用精度的建議樣本個(gè)數(shù)。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素很多,其理論的全部實(shí)際應(yīng)用也具備一定的難度。我們可在綜合分析各類因素的情況下,加以總結(jié),再依據(jù)實(shí)際建筑工程做更好的改變。在不斷地實(shí)踐中尋找總結(jié)更合適更有效的方案,提高建筑物的可靠性和安全性,以此促進(jìn)建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

本文首先介紹了影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的因素,其次針對(duì)目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題提出提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的可靠度的措施,以供參考。