某预应力排水渡槽结构设计及可靠度分析研究

某预应力排水渡槽结构设计及可靠度分析研究

雷杰[1]2003年在《某预应力排水渡槽结构设计及可靠度分析研究》文中进行了进一步梳理南水北调中线工程作为一项特大型的跨省市、跨流域调水工程,在新世纪的水利建设和国民经济发展中具有重要的战略地位。预应力下承式空腹桁架拱渡槽在总干渠排水建筑物中被广泛采用,其结构设计和安全可靠性是一个非常重要且值得深入研究的问题。 本文结合南水北调中线工程,对下承式空腹桁架拱排水渡槽的特点、结构计算以及结构的可靠性进行了较全面研究。首先通过对常用渡槽结构型式的对比分析,阐明该渡槽是一种可在软弱地基上修建的、能满足大跨度、大流量要求、适用于南水北调中线工程的排水建筑物,然后运用有限元分析程序Super Sap93对桁架拱空间结构进行了受力分析。 桁架拱结构是一个高次超静定的复杂叁维结构,构件的功能函数没有明确表达式。比较基于有限元分析的可靠度数值模拟方法(蒙特卡罗法、响应面法)和随机有限元法,认为响应面法(RSM)可较好地解决此类结构的可靠度分析问题。利用此方法,在对渡槽常遇荷载的不确定性分析和抗力不确定性分析的基础上,结合结构分析的确定性有限元法(FEM)及可靠度计算的一次二阶矩法(FORM),对桁架拱结构主要受力状态构件进行了可靠度分析,从而对结构的可靠性进行了评价。 计算结果表明,结构可靠度达到了目标可靠指标的要求,并有一定的安全储备,结构是安全可靠的。而本文的研究工作对南水北调中线工程其它排水建筑物的设计和可靠性研究也具有一定的借鉴意义。

王盛[2]2005年在《南水北调中线工程水工建筑物系统可靠度研究》文中指出随着科学技术的发展,传统的安全系数结构设计法逐渐被基于可靠度理论的结构设计法所替代,但由于种种原因,南水北调中线工程建筑物的初步设计仍采用的是单一安全数K的老规范,因此对此类水工建筑物进行可靠度分析研究是十分必要的。本文受水利部重点科技项目“跨流域长距离调水工程的系统风险和安全保障关键技术研究”课题资助,进行了大坝坝段和梁式渡槽的系统可靠度研究。并对直接积分法在系统可靠度计算中的应用进行了研究,编制了相应的分析程序。本文的研究对水工结构的系统可靠度分析具有一定的意义,同时对工程应用也有参考价值。 本文的主要工作如下: 通过对结构可靠度的基本概念、结构可靠度的计算方法以及结构系统可靠度的基本概念的认识、整理和研究,为后面章节的南水北调中线工程典型水工建筑物的可靠度分析研究及直接积分计算可靠度奠定了理论基础。 根据重力坝系统的特点,对服役重力坝的受力模型、失效模式、系统可靠度的分析方法进行了探讨。对南水北调工程丹江口水库左联混凝土坝第36坝段加高前后的系统可靠度进行了分析,得出了一些有意义的结果。 根据梁式渡槽的特点,结合南水北调中线工程总干渠河西沟排水渡槽的计算资料,逐一进行各种失效模式的分析,建立相应的功能函数并得出对应的可靠指标及系统可靠指标,本文所选的7个失效模式,体现了梁式渡槽主要的失效形式,可以作为对梁式渡槽结构进行可靠度评价的典型。 在计算过程中发现JC法在计算一些比较复杂的结构问题时有一定的局限性,特别是在计算非线性的极限状态方程和解决多模态相关问题的可靠性时,存在着较大的误差。因此本文依据直接积分的基本思想,通过理论分析解决直接积分法的几个关键问题,编制了能应用于可靠度计算的计算机程序,通过试题检验证明该法较JC法具有更高精确性,可用于结构系统可靠度计算。

曹可青[3]2011年在《渡槽结构时变可靠度研究》文中提出渡槽结构作为输水工程中重要的组成部分,其安全性至关重要。其结构在运行一段时间后会伴随着各种结构的损伤,性能不断劣化,导致结构的承载能力下降,其可靠度水平不断降低。因此,在此基础上对其可靠度水平随时间的变化进行定量分析就变得至关重要。渡槽时变可靠度的研究不仅是工程结构设计及维修管理优化的基础,而且对工程进行耐久性的评定和剩余寿命预测提供了有效的途径。其中,混凝土劣化预测及抗力衰减模型的建立是渡槽结构时变可靠度研究的基础。本文针对现有的某渡槽结构考虑因钢筋锈蚀导致的结构损伤,为此建立以时间为因素的抗力衰减模型,通过对渡槽结构各部位失效模式的分析建立其极限状态方程(即对具体的失效模式构建各时刻的抗力和荷载效应的具体表达式),进而计算可靠度随时间的变化。在此基础上,本文主要做了以下方面研究:(1)混凝土劣化各种原因分析及劣化预测模型的研究。(2)建立了基于微粒群算法(PSO)优化支持向量机(SVM)参数的混凝土结构劣化预测模型。(3)研究了常用可靠度及系统可靠度计算的一些基本方法,并对各种方法进行了分析比较。将蒙特卡罗模拟方法用于时变可靠度的分析。(4)建立了基于钢筋锈蚀引起的结构抗力衰减模型,在此基础上进行了某渡槽构件时变可靠度的计算。最终考虑其各构件的主要失效模式,得到了系统的时变可靠度。

参考文献:

[1]. 某预应力排水渡槽结构设计及可靠度分析研究[D]. 雷杰. 浙江大学. 2003

[2]. 南水北调中线工程水工建筑物系统可靠度研究[D]. 王盛. 浙江大学. 2005

[3]. 渡槽结构时变可靠度研究[D]. 曹可青. 河北农业大学. 2011

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