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随机有限元法及结构可靠性分析方法在大坝中的应用

黄炎生  
【摘要】:本文在对目前用于大坝安全可靠性评估方法进行系统评述的基础上,提出采用随机有限元法结合结构可靠性分析的方法来计算大坝的可靠度,并就随机有限元分析方法和结构可靠性分析方法进行了系统的研究. 一、作者提出用基于Karhunen-Loeve展开式的谱分解法离散随机场,该方法的优点是收敛速度快、精度较高,并不受随机变量分布形式的限制。 二、作者在比较了可靠度方法、摄动法、谱分解法及蒙特卡洛法各自的优缺点的基础上,对Neumann法进行了改进,并把该方法应用到非线性分析,计算结果表明,这种方法有较快的收敛速度,计算精度也基本满足要求(与Monte Carlo法比较)。 三、提出用最大熵法计算大坝的可靠度,并推导了相应的计算公式。该法较之常用的可靠度计算方法有较大的优点,其计算结果不依赖于随机变量极小概率尾区的分布,这特别适合于那些不知道基本随机变量准确分布的情况。 四、探讨了上游坝踵的应力奇异问题,应用Bazant的断裂应变能原理,推导了混凝土开裂后的本构模型。提出了混凝土重力坝抗拉强度、抗压强度和抗滑稳定的极限状态方程,并应用前述方法对一座拟建的混凝土重力坝进行了随机有限元分析和可靠度分析. 五、用FORTRAN语言编制了适合在微机上运行的程序,该程序可进行静力(线性和非线性)、动力和随机有限元分析。


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