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水利工程论文-防洪堤的可靠性设计方法探讨.doc

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水利工程论文-防洪堤的可靠性设计方法探讨.doc

水利工程论文-防洪堤的可靠性设计方法探讨摘要:基于可靠性理论,提出了防洪堤的概率设计方法。按照堤防设计规范,建立典型斜墙式防洪堤漫顶、渗透稳定、边坡滑动稳定的极限状态方程,采用MonteCarlo法计算相应的可靠性指标。进而通过变动堤防几何参数(堤顶高程、顶宽和坡比)和土工参数,探讨了堤高与漫顶可靠性、堤防几何参数的变化对堤基渗透稳定的可靠性、坡率对边坡失稳可靠性的影响。结果表明:随着堤高的增加,堤防漫顶的可靠性指标逐渐增大;堤防坡率、堤顶宽度、堤基粘土层厚度、前滩地宽度、堤后压盖厚度和宽度等变量的增大,将使堤基渗透稳定的可靠性指标增大;堤基粘土层和砂土层渗透系数的增加,将使堤基渗透稳定可靠性指标减小;堤防上、下游坡率的增加,堤坡稳定可靠性指标增加。关键词:堤防可靠性变异性分析可靠性设计由于受到堤身断面形状、堤身填土性质、堤基地质、水文、地形和施工条件等诸多因素的影响,堤防在汛期往往出现漫顶、堤身(基)渗透破坏、堤身滑坡等险情。依据堤防的设计与使用要求,在使用年限内应充分考虑影响这些险情的因素,以满足渗透稳定和堤坡整体稳定的要求。按照现有的堤防设计规范,设计方法是基于极限平衡分析的安全系数(或分项安全系数)法,它无法给出工程可靠性的评价指标。概率设计方法将结构的多种参数作为随机变量,可根据不同堤防结构重要性程度采取相应设计,无疑有其先进性和科学性。因此,以概率理论为基础的可靠性设计方法在国内外均得到较快的发展,这为岩土工程的设计开辟了新的领域。荷兰的堤坝和护岸工程的一些设计导则中提出了概率设计和风险分析方法[1]。国内一些学者[2-4]对边坡等工程的可靠性设计方法进行了系统研究。结合防洪堤的结构特征与材料组成特点,综合考虑多种失稳因素,提出简便实用的可靠性设计方法是值得深入探讨的课题。作者采用MonteCarlo法,以二元结构堤基的斜墙式典型堤防为算例,探讨几何设计参数和土工参数对堤防漫顶、渗透稳定、岸坡稳定可靠性指标的影响,并提出堤防结构可靠性设计方法。这将有助于完善现有堤防设计规范,最终与穿堤建筑物、防渗墙和防浪墙等可靠性研究共同实现堤防工程系统设计方法向概率型转变。1可靠性的计算原理工程结构可靠性常用的计算方法,主要有验算点法和MonteCarlo法。验算点法是在设计验算点处泰勒级数二项式展开,把非线性函数简化为线性函数,故计算精度不高,对非线性函数存在收敛性

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