Determination of Partial Safety Coefficients of Structural Reliability Based on Contaminated Distribution

Partial safety factors must be evaluated precisely for the given target reliability index to ensure the certain level of structural reliability due to uncertain factors.The current studies of partial safety factors do not consider human error in construction for structural reliability.A mathematically model should be improved to simulate the partial safety coefficient concerned uncertainty factors which concern the effect of human error in construction.We employ the contaminated distribution to obtain the realistic mean value and standard variance of variable of structural parameters which coexist with random error human error.The reasonable partial safety coefficient can be calculated based on the realistic value of structural parameters concerned the effects of random error and gross error.

边坡稳定安全系数及其与土性参数及失效概率关系研究

借助土性参数,对边坡稳定性分析两大评价体系(安全系数法与可靠指标法)的联系及差异性进行了对比分析.对于简单均质土坡的圆弧形滑裂面,利用积分思想推导了有、无被动土体两种情况下安全系数的精确解析表达式.其中,视被动土体的贡献为减少滑动力矩,采用分段圆弧法推导.以该解析式为基础,利用土体粘聚力与容重的比值将这两个变量归一为变量Hc,以纯黏性土、均质边坡不同坡角时的确定性模型为对象,深入研究了不同的确定性模型情况下,Hc的概率分布类型、均值变化与边坡稳定安全系数的关系及变异特征对边坡失效概率和可靠指标的影响作用等.结果表明:土性参数变异性较强时,安全系数法作为一种定值方法,可能会做出严重背离实际的评判,而可靠指标法则更为科学合理;Hc为正态分布或对数正态分布时,其平均值及变异系数的不同取值会对失效概率(及可靠指标)的计算值以及失效概率(及可靠指标)与安全系数关系曲线中的交汇点位置产生明显的影响.

基于可靠度理论的滑坡稳定性及其影响因素分析

基于可靠度理论,利用Morgenstern-Price法、Ordinary法、Bishop法和Janbu法等4类极限平衡方法对台州市北水南调工程朱溪引水段Ⅷ号滑坡的稳定性进行了分析,设计了最不利组合、最有利组合、平均值组合的确定性分析方案,目的是为可靠度计算结果提供对比基准;设计了Monte-Carlo循环次数为5 000,50 000,500 000,5 000 000次等4种计算工况,岩土参数的概率分布函数为正态分布、三角形分布和均匀分布等3种情况,方差等于0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0倍初始实验方差等6种计算方案,岩土参数间相关性在-1.0～1.0间按0.25等幅变化的9种情况。研究发现,循环次数仅对安全系极值有较大影响,对可靠度指标影响不大;分布函数和数据离散性均会对结果精度造成影响;参数相关性仅对失效概率造成较大影响。

结构可靠性优化中概率约束的等价显式处理

根据结构可靠性优化中概率约束函数的不同类型，分别提出了将概率约束等价显式化处理的３ 种方法：分布函数法、可靠性安全系数法和分离函数法．通过等价显式化处理，使原可靠性约束从形式上转变为常规约束，为基于可靠性的结构优化设计提供了方便．两个实例表明了这种方法的可行性和有效性．

对数正态分布下边坡稳定性二元指标体系研究

安全系数不能考虑边坡系统中实际存在的不确定性,可靠性理论缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立传统安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值。设安全系数服从对数正态分布,取系列的最大可能安全系数(中值安全系数)和变异系数,计算得到最大可能安全系数及在不同变异系数下的破坏概率Pf。从而可由最大可能安全系数和可靠性(R=1-Pf)共同度量边坡的稳定性。将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数。根据折减后安全系数的极限状态,可计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率。根据不同最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘出边坡稳定性分区图,并建立安全系数和破坏概率相结合的边坡稳定性判别的二元指标体系。文中提供了小样本条件下,利用3倍方差原理估计参数方差的计算方法,并给出了边坡稳定性二元指标体系的研究实例。

基于安全系数解析式的边坡稳定评价体系研究

以简单土坡的圆弧面滑动为研究对象,将滑动土体分为主动区域和被动区域,视被动土体作用为增加抗滑力矩,采用积分方法推导抗滑力矩及滑动力矩的解析表达式,进而得到安全系数解析式;依托该解析式建立了可靠性分析的功能函数数学模型,并采用Monte Carlo法求解失效概率和可靠指标。借助纯黏性土、均质边坡的确定性模型,将黏聚力与重度、坡高的比值作为随机变量,分析了其概率分布类型及变异特征对失效概率的影响规律,以及安全系数和失效概率的相互关系。结果表明:该安全系数解析式是精确的;参数变异性的影响不容忽视,当参数变异性较大时,传统的安全系数法不能给出切合实际的评判,而可靠指标法则更合理;对于不同的参数变异性情况,安全系数与失效概率(或可靠指标)关系曲线中呈现明显的交叉点,且其位置与参数分布类型有关。

地震时饱和砂土的失效概率

用Excel 2 0 0 0中的规划求解软件对大量的液化和未液化数据做了可靠度计算。由可靠性分析所得的液化概率 ,本文将其定义为失效概率Pf。以这些分析结果为基础讨论了加速度变量的分布和它的变异系数对失效概率的影响。对于给定的概率分布 ,失效概率在很大程度上与它的变异系数有关 ;但是 ,似乎与其分布关系不大 (随机变量的变异系数保持不变 )。同样 ,也以这些分析结果为基础 ,讨论了失效概率函数Pf=f(Fs)。Fs 为安全系数。本文着重指出 ,基于饱和砂土极限状态函数的可靠度分析 ,如果对随机变量的不确定性做了合理的考虑 ,则由可靠度分析所得的失效概率函数Pf=f(Fs)和Juang等人用Bayesian定理所得的液化概率函数PL =f(Fs)几乎是一样的。液化概率函数可为场地液化势的合理评估和工程风险设计决策提供依据。

土坡稳定分析最小折减安全系数评价体系研究

借助简单均质土坡安全系数精确解析式,采用最优化方法的枚举法搜索最小可靠指标βmin和安全系数Fsmin(及对应的可靠指标βFmin)。对安全系数法和可靠指标法两大评价体系以及βmin和βFmin的相互关系和差异性等方面进行了例证比较分析,同时揭示了传统条分法(GLE法)计算值的保守性以及在某些滑弧出现反翘(即存在被动土体区域)情况下对滑弧形状的判断失误。考虑土性参数分布类型及变异特征的影响,利用Monte-Carlo法求解各个假想滑弧的安全系数Fsi和失效概率Pfi,并以Pfi对Fsi进行折减(定义为折减安全系数FsRi=Fsi(1-Pfi))建立了以最小折减安全系数FsR=min(FsRi)为评价标准的边坡稳定联合评价体系。通过典型算例证明该评价体系与文献中的二元指标体系有很好的一致性。

基于非线性随机有限元的堤坝边坡可靠度分析

针对边坡稳定性分析中土体力学参数存在空间变异性的问题,提出了计算堤坝边坡安全系数分布的随机有限元方法,以及求解边坡可靠度的蒙特卡罗(MC)强度折减联合法与MC直接法。以各向同性二维边坡为例,首先抽样得到相应的材料特性随机场,随后求得边坡位移、应力及塑性区;然后在对随机场进行NMC次抽样的基础上采用以下方法得到边坡的失效概率并对可靠度指标进行求解分析:(1)联合法(M1),通过强度折减法得到各样本条件下的折减系数及其分布;(2)MC直接法(M2),利用黏塑性方法直接求解并判断边坡的失稳情况,对所有样本条件下的失稳情况进行统计。结果表明:考虑材料特性随机场的边坡稳定分析,通过边坡安全系数的均值、方差、分布及可靠度指标对边坡安全进行综合评价,能够得到可靠的边坡稳定分析结果。

利用应力、强度模型确定安全系数

提出一种通过可靠性分析计算安全系数的方法 .它不仅适用于应力、强度正态分布 ,也适用于应力、强度非正态分布 ,但必须利用应力、强度的分布干涉理论 ,将分布曲线干涉部分转化为等值的正态分布 .通过举例 。

公路混凝土桥涵设计规范设计表达式可靠指标的误差及改进

我国现行公路桥梁结构设计规范采用分项系数法。用几个分项系数建立的设计表达式在不同材料、受力状态、荷载比等条件下的最小可靠指标与目标值间有不同误差。该文用一次可靠度方法(FORM)计算了现行规范的各类构件各种设计表达式的最小可靠指标,发现对不同材料、受力状态、荷载比的误差达2.98,此误差还受材料等级、配筋率、偏心距的影响。因此它们不能用来评定即有桥梁结构,也不能做出具有均衡安全度的加固设计。该文全面考虑上述6项因素的影响,细化回归了各分项系数,使可靠指标误差在±0.1范围内。使用新的分项系数,这些设计表达式可以用于评定和加固旧桥。

60年基准期钢结构构件可靠度分析

在现有规范分项系数设计表达式的基础上,首先依据可靠度理论校核规范实际隐含的可靠指标,并以此为依据确定目标可靠指标;其次通过引入荷载等超概率原则,分别计算出60年基准期下几种可变荷载的统计参数;最终在假定恒载、抗力分项系数不变的前提下,通过调整可变荷载分项系数、组合值系数来达到预定的目标可靠指标。修正后的60年设计基准期下的分项系数设计表达式在形式上与现有规范相协调,方便工程应用。

土钉墙三维稳定极限分析的可靠度计算

本文介绍了应用上限理论建立的土钉墙稳定性评估的三维极限分析模型。将该模型中的三个参数，土粘聚力、内摩擦角及土体与土钉表面极限摩阻力作为随机变量，采用可靠度分析方法，计算土钉墙失稳概率。通过在实际工程应用表明，与传统的用安全系数作为评判指标的计算方法相比，该方法具有可真实反映土性变化特征、计算工作量增加不多的优点。

公路桥梁板式橡胶支座的可靠性设计

本文用可靠度理论的验算点法校准计算了公路桥梁板式橡胶支座承压的可靠指标,在此基础上给出了目标可靠指标和分项系数。本文还提出了板式橡胶支座厚度设计及抗滑稳定性验算的可靠指标计算公式。

西藏江雄水库左坝肩山体稳定可靠性分析

通过运用概率评价中的Rosenblueth方法和定值法中的简布法相结合,对西藏江雄水库左坝肩山体蓄水前后的稳定性进行评价,得出失稳的可能性比较大,山体的加固处理是非常必要的结论。实践表明,该方法对西藏异常多变的高原气候下的边坡稳定性评价有重要的意义。

温度作用概率分布与可靠指标研究

选取中国六大区域的代表性城市,对1970年-2019年50年期间的气象温度记录进行统计分析,确定基本气温的概率分布。考察合龙温度的取值规律,确定合龙温度的允许波动区间。根据基本气温与合龙温度的概率分布函数确定正、负温差,通过数理统计方法得到温度作用的分项系数与组合值系数。针对各类结构构件不同受力状态,采用一次二阶矩法计算温度作用分项系数与组合值系数的可靠指标,考察温度作用分项系数与组合值系数取值的合理性。分析结果表明:中国最高温度月的月平均最高气温和最低温度月的月平均最低气温均服从极值I型分布。合龙温度宜接近常年平均气温,在允许的波动区间内近似为均匀分布。温度作用分项系数随着合龙温度区间加大而增大,组合值系数随着合龙温度区间加大而减小。随着温度作用增大,其分项系数的可靠指标先增大、后减小,组合值系数的可靠指标逐渐减小,分项系数取1.5、组合值系数取0.6时,可以满足相应可靠指标的要求。

c和φ相关性对滑坡稳定性计算的影响

结合工程实例，首先计算了Monte-Carlo循环次数为10000次时的稳定性，设计了c和φ相对系数在-1．0～1．0间以0．25递增的9种计算工况，考察了强度参数相关性对概率方法计算结果的影响，也研究了强度参数间的相关性。

基于污染分布可靠度分析中分项系数的确定

为研究人因误差影响下的结构可靠性设计分项系数,应用污染分布模型来确定随机误差和人因误差作用下的结构参数变量X的均值与方差.并在此定量分析的基础上合理地确定结构可靠度分析中的分项系数值.研究结果表明:目前的可靠度分项系数研究中没有考虑施工过程中人因误差这一不确定性因素的影响,其研究结果与实际情况存在偏差.在不确定性因素的影响下,为保证建筑结构可靠度达到即定的安全水平,在相应的目标可靠度指标β下,必须合理准确地确定其安全分项系数.

基坑支护体系概率极限状态设计中分项系数的研究

根据受力机理，建立了支护体系按概率极限状态设计的各种工况下的失效模式；并考虑支护结构自身的特点，提出了可靠度指标目标值［β］；以此为约束条件，反算其容许最大荷载值和分项系数等，最后优化所有工况下求得的分项系数，提出了一个合理的分项系数建议值。

荷载分项系数调整对砌体结构设计的影响

为了确定《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068)征求意见稿中的荷载分项系数调整对砌体结构设计安全性和材料用量的影响,以《砌体结构设计规范》(GB 50003–2011)中的无筋砌体和配筋砌体构件为研究对象,通过综合安全系数法和可靠指标法,分别计算荷载分项系数调整后砌体结构设计安全度的变化幅度.计算无筋砌体构件的横截面积增率和配筋砌体构件的配筋量增率,得到砌体结构设计材料用量的变化幅度.结果表明,荷载分项系数调整使砌体结构设计的综合安全系数提高5%,可靠指标提高5%~6.5%,无筋砌体构件的砌块材料用量提升6%~8%,配筋砌体构件的配筋量提升10%~23%.