文档介绍：摘要
以往传统的桩基设计方法,用确定性的力学模型进行计算,将采用的计算参数看作是确定的数值,然后根据经验确定的安全系数来度量桩基的安全度,得到的是一个比较确定的计算结果。而实际上只有当计算参数的变异性较小时,这种分析才能给出较为符合实际的结果。现阶段,在许多实际工程中将土工参数视为随机变量,这样的方法虽然取得了不少的成功的应用经验。但一些工程失效表明,现行的处理方法不能合理的描述土层中土工参数的分布,特别是没有考虑土性指标与其所处的空间位置关系。研究表明,仅把土性参数看成随机变量,用“点特性”进行可靠性分析,对大多数整体破坏的岩土工程问题是不适宜的。只有引进随机场理论,用“空间平均特性”分析岩土工程可靠性,才能得到实际的结果。
目前桩基设计主要是应用经验公式法,因此本人就针对经验公式中所涉及的不确定性参数对单桩承载力的极限状态方程和变形极限状态方程进行了确定性分析,归纳起来,本文所作的主要工作包括:
(1)介绍了可靠度分析方法的基本理论。
(2)针对经验公式中所涉及的不确定性参数对单桩承载力的极限状态方程和变形极限状态方程进行了确定性分析,讨论了桩侧土各土层的极限摩阻力、桩端极限承载力、荷载效应以及计算模式的不确定性对单桩承载力可靠指标的影响。
(3)进行了一个算例。
关键词:桩基极限承载力变形可靠性
目录
第一章绪论 1
第一节引言 1
第二节工程结构可靠度理论的发展 2
第二节岩土工程可靠度理论的发展及研究现状 3
第三节桩基可靠性的特点以及研究现状 3
第四节本文主要内容 4
第二章可靠性研究理论基础 5
第一节功能函数 5
第二节可靠指标 5
第三节可靠度分析方法 6
第三章桩基的可靠度分析 8
第一节竖向承载力极限状态方程的确定 8
第二节变形的可靠度分析 10
第四章案例分析 11
第一节设计资料 11
第二节桩基础资料 11
第三节承载力可靠度分析 12
第四节沉降可靠度分析 13
第五章展望 14
参考文献 15
桩基础可靠性研究与计算分析
第一章绪论
第一节引言
以往传统的桩基设计方法,用确定性的力学模型进行计算,将采用的计算参数看作是确定的数值,然后根据经验确定的安全系数来度量桩基的安全度,得到的是一个比较确定的计算结果。而实际上只有当计算参数的变异性较小时,这种分析才能给出较为符合实际的结果。但是,影响桩基安全度的基本因素,如荷载(包括恒载与活载等)、抗力(包括桩侧摩阻力与桩端阻力等)、材料特性、几何尺寸等都具有一定的随机性,是随机变量,简单的以一个安全系数来控制桩基的安全度显然是不科学的[1]。
现阶段,在许多实际工程中将土工参数视为随机变量,这样的方法虽然取得了不少的成功的应用经验。但一些工程失效表明,现行的处理方法不能合理的描述土层中土工参数的分布,特别是没有考虑土性指标与其所处的空间位置关系[2]。因为岩土的参数(包括岩石、土、软弱夹层等的弹模、粘聚力、内摩擦角)都具有明显的空间变异性。Vanmarcke、Shinozuka等人早期的研究成果对岩土、混凝土等材料的随机场特性进行了较好的描述,他们通过理论和试验实践总结出岩土、混凝土材料的随机特性,同时也说明了将岩土、混凝土等材料的物理参数视为随机场研究的重要性。
研究表明,仅把土性参数看成随机变量,用“点特性”进行可靠性分析,对大多数整体破坏的岩土工程问题是不适宜的。只有引进随机场理论,用“空间平均特性”分析岩土工程可靠性,才能得到实际的结果[2]。目前,在岩土工程可靠性分析中,美国Vanmarcke教授提出的土层剖面的随机场模型是分析计算土的“空间平均特性”的较好的数学工具,Vanmarcke教授提出的土层剖面随机场理论用一个折减系数把土的点变异性与空间变异性联系起来[1]。该理论的实质是用齐次正态随机场来模拟土性剖面,利用随机场的数字特征来描述土体变异性。
另一方面,随着科学技术的发展,尤其是可靠性理论研究的不断深入,以概率统计为基础的可靠性理论也逐渐成为土木工程领域设计的理论基础,同时在桩基的设计中也得以广泛的应用。自20世纪70年代以来,国际上以概率论和数理统计为基础的结构可靠度理论在土可靠度指标作为桩基可靠度的尺度比传统的安全系数更能符合桩基可靠度的客观实际。木工程领域已进入实用阶段,逐渐由现行的可靠度指标取代传统的安全系数K,作为结构可靠性的度量指标[3]。传统安全系数K的取值有两个弊端:一是没有定量考虑抗力和荷载效应的随机性,往往借助工程经验,从而借助工程经验,从而取值避免带有人为因素,甚至有主观臆断成分;而是安全系数只与抗力和荷载的相对位置有关,与抗力和荷载的离散程度无关。而可靠度指标能较好地解决上述两大弊端,从而较安全系数更能反映结构安全度的实质[4]。将随机场