地下建筑结构第五讲可靠度二

地下建筑结构可靠度分析地下建筑结构本讲内容—可靠度分析近似方法中心点法验算点法JC法结构体系的可靠度分析蒙特卡罗法应用举例1234561.

概述概述结构可靠指标的定义是以结构功能函数服从正态分布或对数正态分布为基础的，利用正态分布概率函数或对数正态分布函数,可以建立结构可靠指标与结构失效概率间的一一对应关系。但在实际工程中，我们所遇到的结构功能函数可能是非线性函数，而且大多数基本随机变量并不服从正态分布或对数正态分布。结构功能函数一般也不服从正态分布或对数正态分布，实际上确定其概率分布非常困难，因而不能直接计算结构的可靠指标。1.

概述概述但确定随机变量的特征参数（如均值、方差等）较为容易，如果仅依据基本随机变量的特征参数，以及它们各自的概率分布函数进行结构可靠度分析，则在工程上较为实用，这就是可靠指标的近似计算方法。本节重点介绍随机变量相互独立时的几种近似方法，即中心点法、验算点法、JC法、随机变量相关时的可靠度的分析方法以及蒙特卡罗模拟。1.

地下结构可靠度理论中心点法中心点法是结构可靠度研究初期提出的一种方法，其基本思想是首先将非线性功能函数在随机变量的平均值（也称为中心点）处作泰勒级数展开并保留至一次项，然后近似计算功能函数的平均值和标准差，再根据可靠指标的概念直接用功能函数的平均值（一阶矩）和标准差（二阶矩）进行计算，因此该方法也称为均值一次二阶矩法。1.

地下结构可靠度理论中心点法1.

地下结构可靠度理论中心点法1.

地下结构可靠度理论中心点法1.

地下结构可靠度理论验算点法1.

地下结构可靠度理论验算点法1.

地下结构可靠度理论验算点法验算点法无疑优于中心点法，因此，在工程实际可靠度计算中，验算点法是求解可靠度指标的基础，但这种方法求解的结果只有在统计变量是独立的正态变量和具有线性极限状态方程的条件下才是精确的。在地下工程中，随机变量并非都服从正态分布，有的服从极值I型或Г分布。对于这类极限状态方程的可靠度分析，一般要把非正态随机变量当量化或变换为正态随机变量，常采用的方法有3种，即当量正态化法、映射变换法和实用分析法。其中当量正态化法是国际结构安全度联合委员会（JCSS）推荐的方法，故简称为JC法。限于篇幅，这里对JC法做以介绍，其余两种方法可参考有关文献。1.

地下结构可靠度理论JC法1.地下嘴结构蓄可靠婆度理钉论JC法1.地下黄结构旺可靠能度理罪论JC法验算抱点法诉和JC法中线，功跑能函慈数中膛各基浆本变杠量之昂间相析互独遭立。但在芝实际玩地下亿建筑超结构阔工程锻问题铅中，态影响渗结构摇可靠佳性的兄随机苏变量约间可繁能存在元相关碧性，如夜土的升粘聚坟力与截内摩傲擦角含之间非负相请关，圣容重跨与压疏缩模异量、枝内聚芽力之命间等壮正相腥关。随机江变量劳间的水相关职性对掏结构络的可窑靠度柿有明父显的红影响息，在异结构集可靠女度分扑析中漫应予骗以充蜓分考把虑。一般茎采用委协方羊差矩算阵将笨相关稍变量邀空间条转化撑为不锹相关森的变落量空絮间，烂针对尸应用职最广短泛的JC法，乔考虑顺随机馒变量贝的分长布类骄型和椒变量闯之间不的相绑关性兼，可网采用克改进妄的JC方法堪进行党可靠幕度的董分析殿，具寺体请俱参考诵相关尖文献油。1.地下翠结构避可靠僵度理闷论结构例体系毕的可壶靠性练分析地下咏建筑沸结构朋，结需构构腾成非替常复章杂，屿从构割件的绢材料绕来看年，有糖脆性雅材料逐、有碌延性礼材料贝，有欣单一酬材料祸、有沈多种诊材料萍；从失菠效的择模式垫上有吓多种零，例薪如，肠挡土愈结构绿的单索一失斜效模铅式有拖：倾亮覆、钳滑移怒和承大载力厅不足映三种眨，或泛者同懒时由尺这三佩者的刺组合落。从结细构的贝构件格组成尿的系络统来侮看，份有串勤联系春统、姿有并搁联系订统、向也有赚混联合系统午等。让例如支对有课支撑之的基爸坑围甜护结品构，蚕如支午撑体穿系中狮一根范支撑撑破坏滔，很膝有可妹能导锣致整呼个基矛坑的叨失稳帖，基涝坑的厦支撑争系统钱就是落串联黄系统摇。1.地下锅结构剖可靠课度理遵论结构波体系除的可范靠性功分析（一召）烤基本至概念1．结旅构构刺件的林失效气性质构成迅整个眼结构醉的诸弃构件兰（连狼接也疗看成丸特殊泉构件剑），海由于遗其材乔料和喇受力急性质扑的不哭同，贪可以煮分成现脆性兰和延桃性两跟类构蹈件。脆性摩构件沈是指淘一旦社失效奏立即栏完全脊丧失摘功能胞的构揉件。偷例如味，隧绳道工蹦程中坝采用富的刚未性一作旦破卡坏，絮即丧贺失承牙载力鹿。延性旗构件孩是指属失效害后仍近能维障持原恢有功累能的奴构件谦。例沸如，亲隧道愉工程签中采边用的分柔性递衬砌病具有胜一定惭的屈屿服平恶台，乱在达全到屈沉服承伸载力客能保既持该宽承载患力而甩继续你变形灭。构件带失效园的性倚质不富同，研其对兴结构录体系加可靠份度的娱影响粮也将悠不同末。2．结嫩构体跳系的傻失效领模型结构凑由各袍个构号件组陈成，已由于旱组成弹结构济的方辨式不艺同以助及构摆件的堂失效埋性质终不同盼，构活件失尚效引梦起结婶构失抚效的比方式渐将具壤有各却自的很特殊绕性。壶但如般果将螺结构虫体系约失效睛的各帽种方撑式模旬型化阔后，弯总可管以归脊并为在三种讽基本盟形式泪，即劣：串帽联模妇型、粗并联店模型爪和串-并联袄模型桐。1.地下剩结构惧可靠鸭度理上论结构句体系震的可震靠性哈分析（1）串猛联模载型若结膀构中满任一僵构件蝇失效桑，则详整个泡结构浩也失培效，冷具有练这种廉逻辑中关系偷的结勺构系端统可巾用串锄联模诉型表温示。所有术的静第定结蹄构的便失效爸分析废均可蹦采用岭串联滥模型劣。例盈如一线个隧挠道，新各个通管片笨可看聪一个卧串联踏系统逐，其啄中每盖个管激片均枕可看炮成串哪联系拍统的腿一个足元件答，只柜要其插中一福个元决件失掘效，证整个配系统擦就失多效。球对于灰静定漂结构社，其锣构件誓是脆述性的撇还是暂延性委的，捡对结译构体记系的饱可靠适度没号有影茂响。康图5-恶6是串趟联元愈件的难逻辑屈图。1.地下剖结构科可靠偏度理晨论结构河体系啊的可仆靠性芽分析（2）并蛮联模堤型若结晋构中赠有一圣个或咏一个你以上遍的构描件失出效，筛剩余兼的构晴件或计与失旦效的刺延性衔构件蹄，仍店能维袍持整应体结荷构的功功能武，则墨这类题结构陡系统栗为并贿联系蒜统。超静凭定结假构的兽失效顷可用木并联悟模型袄表示姨。图5-昼7并联政元件感的逻译辑图注。在使输入王与输岗出之月间有k条路纷径，腊只有术在全洲部路候径都卖被堵皇塞时剑，整发个系驳统才伙破坏津。对魄于并傅联系目统，毫元件献的脆燃性或准延性酷性质钻将影轿响系搏统的驶可靠专度及隆其计须算模其型。夕脆性圾元件惭在失抚效后迷将逐粥个从唱系统姐中退衡出工瞎作，疫因此屠在计沸算系上统的另可靠朋度时队，要料考虑升元件岩的失惧效顺诉序。栋而延灰性元茫件在篇其失模效后笼仍将慰在系疼统中蚀维持蓄原有游的功负能，复因此翼只要结考虑醋系统夕最终史的失议效形酒态。1.地下滩结构耳可靠失度理碌论结构丸体系画的可浓靠性坡分析（3）混叠合联光合模届型在延错性构姨件组楚成的早超静礼定结部构中裤，若学结构计的最宪终失姻效形交态不僚限于赴一种怕，则虫这类取结构年系统犹可用吹串-并联骨模型独表示狮。1.地下汗结构房诚可靠翠度理扛论蒙特漠卡罗喇法1.地下具结构纲可靠并度理零论蒙特泡卡罗桶法（二切）随秒机变栗量的貌抽样蒙特杯卡罗箩方法石计算辰的基称础是貌对任赶意已监知分瞒布的溜数学鼠抽样颤，即兄是求极任意全已知春分布象的随肾机变尘量的洒随机棚数。求为了薯快速活、高红精度诵地产托生随皱机数牺，通梁常要饭分两护步进鸭行。条首先穴产生存在开马区间萝（0，1）上态的均闲匀分境布随胞机数袍，然膝后在扮此基膀础上嘉再变锯换成强给定果分布极变量险的随易机数前。1.伪随徒机数甜的产料生和烛检验产生篮随机很数的彻方法炼一般喘有利拾用随痰机数及表、取物理话方法拜和数冒学方烂法这杯三种持方法钩。其拾中，蔽数学普方法蚁以其远速度桨快、透计算叛简单讨和可笔重复竖性等给优点竟而被停人们转广泛肺地使背用。读用数享学的垮方法受产生泪的随惩机数狂数列惯，是疼根据薄确定斩的算栽法推吵算出沙来的妨，严面格说牢并不接是随扯机的唇，因秘此称赖为伪码随机像数。着但只屈要这宇种数餐列通枝过检卵验符钻合一厉些统宁计要口求，榆如均漏匀性霸、抽写样的牛随极甩性等绕，就悉可以振当成容真正妥的随影机数蒜列。从理撞论上及讲，唉只要素有了守一种需连续神分布宅的随骆机变庭量，施就可恩以通饿过变教换或揉运算耳产生朗其它剑任意涝分布述的随炼机变姥量。垃而（