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基于可靠度的结构风险分析及其在南水北调工程中的应用研究

贾超  
【摘要】: 近年来,随着人们对各种建设工程引发的环境和安全等问题的关注,工程中因各种不确定因素引起的风险正日益受到重视,相关的工程风险分析和风险管理也正在成为一项新兴的技术和行业,并逐渐应用于工程实际当中。本文以概率论及可靠度理论为基础,以南水北调中线工程为背景,从工程角度针对当前工程风险分析及风险决策领域的热点和难点进行了研究,主要工作内容如下: 1、分析了南水北调中线工程中的风险因素,及可能采取的应对措施。 2、介绍了可靠度领域及工程风险分析决策领域的国内外研究进展状况。对其理论进行了简要的描述。 3、引进了“效益”的概念,提出了在工程结构风险分析中应用最大期望效益准则(EUV)的方法,使经济价值因素和非经济价值因素得到统一。 4、提出了基于可靠度理论的工程风险决策分析方法,可以在一定程度上消除人为因素的影响,使决策更具科学性。并在方法中引进了决策树模型等系统工程的方法。 5、研究了用方向加速法来进行结构可靠指标的计算方法,该法可以避免对功能函数进行导数计算,并已算例说明该方法的正确性。 6、研究了边坡在随机水位及随机地震力共同作用下的滑动风险问题。 7、将地震力效应以水平地震加速度的形式引进土坡的可靠度风险分析中,探求动力作用下土坡的动力安全系数与相应条件下的静力安全系数的关系,并以安全系数来表征土坡的可靠度。在地震加速度为随机的情况下,导出土坡在地震效应下的失效概率的数学表达形式。通过实例计算表明地震效应是显著的。 8、建立了工程结构的风险损失模型。另外,回顾现有结构维护时间决策的准则问题,一般是偏向于从工程经济角度考虑问题,而对结构使用的安全性考虑的较少,针对上述决策准则的不足之处,本文从工程力学的角度出发,综合考虑了结构的安全性和风险,提出了以正常使用极限状态的可靠指标作为维护时间的决策准则,并以南水北调工程丹江口水利枢纽的右联混凝土坝为例进行了维护时间的决策分析。并进行了随机有限元分析,指出了该坝需要维护的关键部位。 9、进行了南水北调澧河渡槽的力学风险分析,研究了渡槽各部位的破坏模式,建立了相应的失效模式功能函数,计算了各部位的可靠指标,随后运用非线性随机有限元理论详细分析了渡槽整体结构,得出了一些有益结论。 中文摘要 10、从工程及非工程角度探讨了降低工程结构风险的一些对策。


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