估计地下水流系统分布型确定性-随机性参数的耦合算法

提出一种估计地下水流系统分布型确定性 -随机性参数的方法 :有限元与卡尔曼滤波耦合算法。应用该方法对大庆西部地区地下水流系统进行了分析 ,结果表明 ,该方法可准确地估计地下水流系统分布型参数 ,包括确定性和随机性参数 ,并可给出参数估计的置信区间和精度 ;所估计的大庆西部地区地下水流系统分布型参数的可靠性达 90 %以上。

考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震动高效模拟方法

沉积盆地对地震波的散射导致盆地放大效应,增大结构震害。盆地的岩土参数通常具有显著的随机特征,导致盆地响应的可变性。旨在基于快速多极边界元法(FM-IBEM)和人工神经网络(ANN),提出一种考虑岩土参数不确定性的三维沉积盆地地震动有效模拟方法。首先,以岩土参数、入射波频率和地表位置为输入参数,以三维沉积盆地响应为输出参数,建立了人工神经网络模型。其次,利用蒙特卡罗模拟(MCS)来评估沉积盆地地面运动的随机性,并使用ANN模型和数据集中现有的结果来代替数值模拟来求解样本,通过减少计算时间来提高随机问题的计算效率。结果表明,该方法可用于求解和评估考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震响应,计算效率高。岩土参数的随机性对沉积盆地地震响应的影响不容忽视,沉积盆地地表响应的可变性与地表点的位置、入射频率和分布有关,表现出与均值分布非线性相关的特征。岩土参数的随机性对高频入射波作用下盆地地震动有显著影响,放大效应变异系数可达0.3,是岩土参数变异系数的3倍;与平均值相比,对应于95%置信水平的盆地峰值加速度增加了56%。

考虑参数随机性的约束阻尼结构振动特性分析

根据模态应变能理论建立约束阻尼结构有限元模型,基于粘弹性层的厚度和部分材料参数随机性分析,对约束阻尼结构的振动特性进行研究,分析粘弹性层的厚度和部分材料参数的随机性对约束阻尼结构模固有频率和模态损耗因子的影响。研究结果证明粘弹性结构参数随机性分析的必要性,分析方法和得出的相关结论对工程实践有一定参考。

地下水管理模型中的参数随机性问题

通过一假设的水文地质管理问题 ,建立了该问题的机会约束随机管理模型 ,利用Taylor展开法分别就渗透系数、弹性给水度、初始流场和边界水位的随机性对管理结果的影响进行了计算分析 ,得出了渗透系数和一类边界条件的随机性对管理结果的影响最明显 ,而弹性给水度的随机性对管理结果的影响很小 ,初始水位只影响疏干时间而对最终的稳定疏干水量没有影响等一般规律 ,并给出了理论分析 .

相邻结构减震体系参数随机性影响分析

根据黏滞阻尼器连接相邻结构减震体系的2-DOF模型,以平稳白噪声为地震激励,建立了结构振动能量表达式,分别以单体塔楼和整体结构的振动能量最小为控制目标,建立了优化连接阻尼参数理论表达式。分析了结构频率比和质量比的随机性对优化连接阻尼、结构减震效果的影响以及连接阻尼参数随机性对减震效果的影响。最后对某工程算例进行了位移反应分析,对比了减震效果。结果表明,依据简化模型得到的优化连接参数可以适用于多自由度体系,两结构频率比的随机性对优化连接参数及减震效果有一定影响,质量比的随机性对二者影响较小,而优化连接阻尼随机性对减震效果的影响则可以忽略不计。

参数随机性对公路边坡结构安全指标的影响分析

利用概率理论和随机摄动理论研究了土体粘聚力、摩擦系数和重度随机变化时对边坡结构安全系数和可靠指标的影响规律。结果发现,随着这三个参数变异性的增大,安全系数具有线性变化规律,且摩擦系数的变异性对安全系数的影响最大,粘聚力次之,重度最小;而可靠指标却具有先陡降后缓降的变化趋势,且粘聚力和摩擦系数向负方向扰动时对可靠指标的影响比其向正方向扰动时大,但重度对可靠指标的影响规律与前者相反。

桩基结构与材料参数的随机性及分析方法

总结了工程结构相关参数的随机性问题及桩基随机参数问题的研究现状,重点结合桩基工程,分析了桩基施工和设计中存在的各种不确定性因素,并对桩基参数随机性分析的蒙特卡罗分析法、随机摄动法和随机有限元方法等进行了探讨。

带参数的风险型决策分析

本文在自然状态下风险型决策分析的基础上，研究了带随机性参数和模糊性参数的风险型决策问题，并对参数的价值和决策的风险价值作了初步的评估。

渡槽在复合随机作用下的输水功能可靠性研究

钢筋混凝土渡槽结构在各类随机因素影响下的可靠性对调水工程的安全运行至关重要。本文基于结构随机动力学与损伤破坏分析领域的最新成果,提出了渡槽结构的复合随机动力分析方法,能够将来自渡槽结构参数的随机性和地震激励的随机性进行合理统一考虑。进一步提出渡槽输水功能可靠性指标,建立其在复合随机作用下的输水功能可靠性计算方法。以运行中的关帝庙渡槽为例,系统开展了渡槽在考虑不同随机因素影响下的输水功能可靠性研究。结果表明,钢筋混凝土渡槽在复合随机作用下的随机动力响应与仅考虑地震激励随机性的计算结果相比具有更显著的变异性,同时钢筋混凝土渡槽可靠性水平分析结果也有所降低;地震激励随机性对渡槽结构响应和可靠性的影响明显大于材料参数随机性的相应影响;在计算渡槽结构输水功能可靠性时全面考虑以上两种随机因素的复合影响是十分必要的。

非参数模型:药物体内释放/溶出与(或)表观吸收速率估计的理论研究

目的:建立基于概率论的估算药物体内释放/溶出与(或)表观吸收速率的非参数随机性模型(NPSM),并探讨NPSM与基于线性时不变系统输入-输出原理的非参数确定性模型(NPDM)的相互关系。方法:药物分子从给药部位释放/溶出与(或)表观吸收或直接输入血液循环及从血液循环处置的过程为相互独立的随机过程。同一药物的受试制剂(TP)总驻留时间(TTP)与参比制剂(RP)总驻留时间(TRP)之差为随机变量即TP释放/溶出与(或)表观吸收所需时间(T),将非负、独立且连续型随机变量T和TRP定义在同一概率空间,则(T,TRP)为2维随机向量。设TTP和TRP分别服从可直接由TP和RP药时数据求得分布函数或概率密度函数的数值解的某一未知概率分布,从而有积分方程即药物体内释放/溶出与(或)表观吸收的速率估算的NPSM。结果:NPSM与NPDM可相互转化,结果一致。结论:NPSM用于药物体内释放/溶出与(或)表观吸收动力学研究有一定理论意义。可从随机性与确定性两方面认识药时曲线下面积。

基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法研究

为研究岩质边坡岩体参数变化时的稳定性,提出一种基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法。首先,针对边坡工程中广泛存在的隐式极限状态函数可靠性问题,定义极限状态函数为滑体极限状态下抗滑力与下滑力的差值,考虑黏聚力及内摩擦角作为随机变量并且服从独立正态分布,求出极限状态方程中随机变量的偏导数;然后,根据改进一次二阶矩法编写了求解边坡失稳概率和可靠指标的计算程序;最后,通过算例验证了所提方法的适用性。某库岸边坡可靠性分析结果表明,该方法具有计算流程简单、便于开展、节省机时、计算精度高的优点。

地闪近地面形态特征的数值模拟

该文在已有闪电随机放电参数化方案的基础上，截取近地面区域，保持闪电其他基本参数不变，通过改变闪电的空间形态，对同一背景下的闪电进行多次模拟，研究闪电近地面空间形态的差异对闪电击地点位置、上行先导长度、上行先导触发时下行先导的尖端位置及连接过程形态等参数的影响，并探索闪电参数之间的相关性。结果显示：闪电近地面空间形态会使上行先导长度在77-609m区间内变化，大部分集中在100200m，也会使上行先导触发时下行先导的尖端位置分布在建筑物上空的一个椭球形空间内。同时，闪电近地面空间形态的差异也会使地闪连接形态呈多样性。另外，近地面闪电下行先导长度与上行先导长度有一定的线性相关性，而其他闪电参数相互之间的相关性较弱。这不仅可以加深对闪电空间形态不确定性的理解，同时也对以后的模式建立有一定借鉴意义。

Safe retaining pressures for pressurized tunnel face using nonlinear failure criterion and reliability theory

Based on the active failure mechanism and passive failure mechanism for a pressurized tunnel face, the analytical solutions of the minimum collapse pressure and maximum blowout pressure that could maintain the stability of pressurized tunnel faces were deduced using limit analysis in conjunction with nonlinear failure criterion under the condition of pore water pressure. Due to the objective existence of the parameter randomness of soil, the statistical properties of random variables were determined by the maximum entropy principle, and the Monte Carlo method was employed to calculate the failure probability of a pressurized tunnel. The results show that the randomness of soil parameters exerts great influence on the stability of a pressurized tunnel, which indicates that the research should be done on the topic of determination of statistical distribution for geotechnical parameters and the level of variability. For the failure probability of a pressurized tunnel under multiple failure modes, the corresponding safe retaining pressures and optimal range of safe retaining pressures are calculated by introducing allowable failure probability and minimum allowable failure probability. The results can provide practical use in the pressurized tunnel engineering.

基于可靠度分析的树根桩承载能力安全性评估——以某隧道软弱围岩基底加固工程为例

树根桩承载能力的计算通常采用确定性安全系数法,计算过程中未能考虑材料、几何特性的随机性。鉴于此,为了更加科学合理地评估树根桩承载能力的安全性,利用可靠度反分析方法,对某隧道工程中影响安全系数的主要因素进行参数敏感性分析。研究结果表明:(1)考虑了参数随机性的可靠度模型安全系数计算结果小于确定性安全系数法的计算结果,树根桩的承载能力可靠度评估结果偏于安全;(2)桩的倾斜角度对树根桩承载能力的影响随斜桩倾斜度的增大而降低;(3)随机变量的变异性对树根桩的承载能力影响较大。因此,在实际工程中应尽可能对树根桩进行参数测试和分析,确定符合工程实际的概率分布参数。为了保障树根桩的施工质量,确保树根桩的安全性,应采取有效的控制措施降低树根桩施工过程中的风险和随机性。

浆体管道输送设计流速在运行中的可靠性分析

给定条件下的设计管道输送流速在运行中由于实际参数值的随机波动 ,可能引起所需运行流速有时会超过设计流速 ,带来运行的不可靠性。本文推荐了一种供需型的可靠性分析模型 ,并采用中心点泰勒级数展开近似法来估算其运行可靠性。给出了算例以供设计计算时参考。

基于对数回归模型的结构易损性分析

综合考虑结构物理参数的随机性和响应的统计相关性,提出了基于对数回归模型的结构易损性分析方法。以蒙特卡罗模拟和随机时程分析法考虑物理参数的随机性,采用β-二项分布探讨响应统计相关性,并建立对数回归模型计算结构易损性。以某一钢筋混凝土两跨连续梁高速公路桥为算例,根据设计图获取其物理参数作为均值,选取合适的标准差做蒙特卡罗模拟,随机采样得到参数样本,通过随机时程分析获得最大响应样本,利用矩估计、最小二乘分别求得β-二项分布和对数回归模型未知参数,最终获得各等级破坏状态下的易损性曲线,并与提出的基于累积极限状态阈值的结构易损性相比较。结果表明:所提出的易损性分析方法,能够达到对结构易损性的保守估计,保证预测结果的合理性,为检测桥梁构件是否过度老化或意外损坏提供理论依据。