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1.
《岩土力学》2016,(1):193-202
研究了基于Copula函数的抗剪强度参数联合分布模型对岩土结构物系统可靠度的影响规律,揭示了抗剪强度参数间相关结构对岩土结构物系统可靠度影响的过程。介绍了不完备概率信息条件下基于Copula函数的抗剪强度参数联合分布模型构造方法,提出了Copula理论框架下岩土结构物系统失效概率计算的蒙特卡罗模拟方法,以典型岩土结构物如挡土墙和岩质边坡为例研究了Copula函数对系统可靠度的影响。结果表明:Copula函数为不完备概率信息条件下抗剪强度参数联合分布模型的构建提供了一种有效的工具。不完备概率信息条件下岩土结构物系统可靠度不唯一,不同Copula函数计算的系统失效概率差别非常大,这种差别在实际工程可靠度设计中应该引起重视。Copula函数对系统可靠度的影响分为两个机制不同的阶段,首先是参数间相关结构对系统中单一失效模式可靠度的影响,其次是每一个失效模式对系统可靠度的影响。 相似文献
2.
小样本容量岩土体参数最优联合概率分布模型的识别是一个富有挑战性的问题。基于Bootstrap提出了小样本容量岩土体参数最优边缘分布函数和最优Copula函数识别方法。简要介绍了岩土体参数联合概率分布函数构造的Copula方法,采用AIC准则识别最优的边缘分布函数和Copula函数。将识别结果表示为不同备选边缘分布函数和Copula函数为最优边缘分布和最优Copula的权重系数集合,以基桩荷载-位移双曲线参数试验数据为例证明了所提方法的有效性。结果表明：基于小样本容量岩土体参数试验数据估计的样本均值、标准差和相关系数具有较大的离散性,这种离散性进一步导致了统计量AIC值存在较大变异性。提出的基于Bootstrap的最优边缘分布函数和最优Copula函数识别方法不仅可以有效地考虑统计量AIC值的变异性,而且能够综合地反映不同备选边缘分布函数和Copula函数为最优边缘分布和最优Copula函数的概率,为小样本容量岩土体参数最优边缘分布函数和最优Copula函数的识别提供了一条有效的途径。 相似文献
3.
水平荷载下桩的可靠性分析 总被引：3，自引：3，他引：0
由于桩及桩周土的材料性能参数的不确定性,桩的响应也是不确定的。在考虑桩的水平荷载、桩周土反力及桩的刚度等不确定因素情况下,采用一阶可靠度分析方法对水平受荷桩的最大弯矩及桩顶的最大位移进行了可靠性分析,进 而,考虑分布参数的不确定性,用点估计法预估桩的失效概率,对给定的p-y曲线进行桩的可靠性分析。研究表明,在失效概率相对较低的情况下,水平荷载下基桩的失效概率与随机变量的分布类型假定有较大关系,随机变量分布参量的不确定性只会对桩的失效概率产生较小的影响。 相似文献
4.
戈壁地基扩底掏挖基础抗拔试验及其位移计算 总被引：1，自引：0，他引：1
在甘肃和新疆7个戈壁碎石土场地完成了46个扩底掏挖基础抗拔现场试验,分析了基础抗拔荷载-位移曲线的阶段特征,应用L1-L2方法确定了所有基础抗拔承载力和位移。采用归一化荷载-位移双曲线模型对实测荷载-位移曲线进行拟合,得到了各试验基础归一化荷载-位移双曲线模型拟合参数取值及其统计规律,给出了同时考虑抗拔基础极限承载力计算理论模型误差和归一化荷载-位移双曲线模型不确定性时基础荷载和位移的计算方法。结果表明：戈壁碎石土扩底掏挖基础抗拔荷载-位移曲线呈初始弹性直线段、弹塑性曲线过渡段和直线破坏的3阶段变化规律,归一化荷载-位移双曲线模型可较好拟合基础实测荷载-位移曲线,归一化荷载-位移双曲线模型不确定性可转化为该双曲线模型拟合参数的不确定性,基于强度和变形统一的工程设计更有利于工程安全。 相似文献
5.
CFG桩(cement-fly ash-gravel pile)复合地基是一种重要的地基处理形式,在日益增加的大面积住宅和商业开发中作用越来越突出,然而该种桩型的加卸荷-沉降变形特性仍然需深入研究,尤其在概率评估方面。根据北京星光影视股份有限公司生产科研基地项目工地中的21根CFG桩单桩静载试验和32个复合地基静载试验的原位加卸载测试成果,采用两参数的双曲线或幂曲线回归拟合了每一条加荷-变形曲线。由于土体的内在各向异性和其强度的变异性,评估整个场地的加荷-变形曲线时,其回归参数表现出了较大的离散性。将一个场地的多组回归参数组成一个随机向量,其加载-位移曲线的不确定性可由简单的两变量随机向量体现,引入双变量联结函数（Copula）描述随机回归参数间的相依性。最后,考虑正常使用极限状态,采用基于Copula函数的模拟模型计算了CFG桩复合地基的可靠度指标。研究结果有助于改进CFG桩复合地基的概率设计与评估。 相似文献
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7.
基于国内103个水利水电工程1 174组岩基抗剪强度试验数据,采用Copula函数研究岩基抗剪强度参数联合分布模型,探讨水利水电工程中岩基抗剪强度参数联合分布模型构建方法。利用最小二乘法求出岩基抗剪强度参数试验数据的相关统计参数,基于AIC准则识别出岩基抗剪强度参数边缘分布。选择4种Copula函数构造岩基抗剪强度参数二维分布模型,探讨了基于Copula函数的岩基抗剪强度参数二维分布模型的优越性。结果表明：水利水电工程岩基抗剪强度参数存在明显的统计负相关性。Copula方法能够构造具有任意边缘分布和任意相关结构的岩基抗剪强度参数联合分布模型,它为构造抗剪强度参数联合分布模型提供了一种简便的工具。已知岩基抗剪强度参数的边缘分布函数和相关系数不能唯一确定岩基抗剪强度参数的联合概率分布模型,在抗剪强度参数边缘分布函数和相关系数完全相同的前提下,不同Copula函数建立的抗剪强度参数联合概率分布模型差异显著。与常用的抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于Copula函数的抗剪强度参数二维分布模型具有较强的灵活性,它能更好地拟合原始观测数据。水利水电工程中惯用小值平均法确定标准值,当摩擦系数取较小值时,不同Copula函数构造的黏聚力的条件累积分布函数差异显著,这将对抗剪强度参数标准值的选取以及相应的设计方案具有明显的影响。 相似文献
8.
洪水过程由多个特征变量组成,各变量之间存在正相关性,应进行多变量联合分析。但随着变量的增多,在相同样本条件下,多维联合分布具有更大的抽样不确定性。将历史洪水纳入多维联合频率分析,以提升各特征变量边缘分布和Copula函数相关性参数的准确性。以分层Archimedean Copulas函数为基础,构建了考虑历史洪水不确定性的多维联合洪水频率分析层次模型,将多维联合分布分解成为若干个二维Copula函数的多级层叠形式,并结合极大似然法,选用遗传算法求解特征变量边缘分布及各层Copula函数的相关性参数。长江流域宜昌站的应用结果表明,考虑历史洪水不确定性的多维联合洪水频率分析层次模型能够完整地描述整个洪水过程,考虑洪水过程特征变量之间的相关性,也能够有效利用历史洪水,改善样本的代表性,Copula函数的相关性参数符合实测序列峰量之间的相关关系。 相似文献
9.
受工程勘察成本及试验场地限制,可获得的试验数据通常有限,基于有限的试验数据难以准确估计岩土参数统计特征和边坡可靠度。贝叶斯方法可以融合有限的场地信息降低对岩土参数不确定性的估计进而提高边坡可靠度水平。但是,目前的贝叶斯更新研究大多假定参数先验概率分布为正态、对数正态和均匀分布,似然函数为多维正态分布,这种做法的合理性有待进一步验证。总结了岩土工程贝叶斯分析常用的参数先验概率分布及似然函数模型,以一个不排水黏土边坡为例,采用自适应贝叶斯更新方法系统探讨了参数先验概率分布和似然函数对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新的影响。计算结果表明：参数先验概率分布对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新均有一定的影响,选用对数正态和极值I型分布作为先验概率分布推断的参数后验概率分布离散性较小。选用Beta分布和极值I型分布获得的边坡可靠度计算结果分别偏于保守和危险,选用对数正态分布获得的边坡可靠度计算结果居中。相比之下,似然函数的影响更加显著。与其他类型似然函数相比,由多维联合正态分布构建的似然函数可在降低对岩土参数不确定性估计的同时,获得与场地信息更为吻合的计算结果。另外,构建似然函数时不同位置处测量误差之间的自相关性对边坡后验失效概率也具有一定的影响。 相似文献
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考虑参数和模型不确定性的基桩正常使用极限状态可靠度分析 总被引：1，自引：0，他引：1
考虑承载力计算模型和荷载不确定性,利用可靠度分析方法和概率统计理论,推导出承载能力极限状态（ULS）和正常使用极限状态（SLS）下可靠度指标的计算公式,给出了两种极限状态下可靠度指标间的线性关系式,研究了桩顶容许沉降 随机性对正常使用极限状态可靠度分析结果的影响。研究结果表明,土体类别和桩型对正常使用极限状态模型因子影响很小;正常使用极限状态下基桩可靠度指标随承载力计算模型和荷载不确定性的增大而减小,但减小幅度逐渐降低,且可靠度指标总变化量不大,工程应用中可忽略承载力计算模型和荷载不确定性在可靠度分析中的影响; 随机性对正常使用极限状态可靠性分析结果的影响很大,随 的增加,正常使用极限状态模型因子和可靠度指标逐渐增大,而模型因子变异性逐渐减小,但桩本身性质并没有任何改变,只是所允许的沉降条件不同。研究结果可为规范修订和工程应用提供参考。 相似文献
11.
Dian‐Qing Li Xiao‐Song Tang Kok‐Kwang Phoon Yi‐Feng Chen Chuang‐Bing Zhou 《国际地质力学数值与分析法杂志》2013,37(6):597-617
This paper aims to propose a procedure for modeling the joint probability distribution of bivariate uncertain data with a nonlinear dependence structure. First, the concept of dependence measures is briefly introduced. Then, both the Akaike Information Criterion and the Bayesian Information Criterion are adopted for identifying the best‐fit copula. Thereafter, simulation of copulas and bivariate distributions based on Monte Carlo simulation are presented. Practical application for serviceability limit state reliability analysis of piles is conducted. Finally, four load–test datasets of load–displacement curves of piles are used to illustrate the proposed procedure. The results indicate that the proposed copula‐based procedure can model and simulate the bivariate probability distribution of two curve‐fitting parameters underlying the load–displacement models of piles in a more general way. The simulated load–displacement curves using the proposed procedure are found to be in good agreement with the measured results. In most cases, the Gaussian copula, often adopted out of expedience without proper validation, is not the best‐fit copula for modeling the dependence structure underlying two curve‐fitting parameters. The conditional probability density functions obtained from the Gaussian copula differ considerably from those obtained from the best‐fit copula. The probabilities of failure associated with the Gaussian copula are significantly smaller than the reference solutions, which are very unconservative for pile safety assessment. If the strong negative correlation between the two curve‐fitting parameters is ignored, the scatter in the measured load–displacement curves cannot be simulated properly, and the probabilities of failure will be highly overestimated. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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This article focuses on the statistical characterisation and stochastic modelling of the load-displacement behaviour of shallow footings on cohesionless soils and on the probabilistic estimation of settlement for serviceability limit state design (LSD). The study relies on a field database of 30 full-scale footings subjected to vertical loading with cone penetration testing data available for each site. The performance of three load-displacement models in replicating field data is assessed comparatively through statistical analysis. Load-displacement uncertainty is subsequently modelled probabilistically to perform Monte Carlo Simulation (MCS)-based estimation of footing settlement using the best-performing power law model. The dependence among load-displacement model parameters is investigated and replicated using copula theory. Samples are generated to account for parametric uncertainties in model inputs. The simulation output samples of settlement are examined statistically in order to assess the relevance of parametric and load-displacement uncertainties in settlement estimation, as well as the importance of accounting for correlation between power law model parameters. A simple analytical model for the estimation of settlement at any target reliability level is obtained on the basis of the outputs of MCS. The model can be practically implemented in geotechnical LSD at serviceability limit states. 相似文献
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Drilled shafts are, typically, designed by considering the axial ultimate limit state. In this design methodology, the axial
displacement requirements are verified once the design is completed. As an alternative, drilled shafts may be designed by
considering the axial service limit state. Service limit state foundation design is more efficient when done using the load
and resistance factor design (LRFD) approach. Furthermore, reliability may be rationally incorporated into the design process
that utilizes the LRFD method. In this paper, we develop probabilistic approaches for axial service limit state analysis of
drilled shafts. The variability of shaft-soil interface properties is modeled by lognormal probability distribution functions.
The probability distributions are combined with a closed-form analytical relationship of axial load-displacement curves for
drilled shafts. The closed-form analytical relationship is derived based upon the “t–z” approach. This analytical relationship
is used with the Monte Carlo simulation method to obtain probabilistic load-displacement curves, which are analyzed to develop
methods for determining the probability of drilled shaft failure at the service limit state. The developed method may be utilized
to obtain resistance factors that can be applied to LRFD based service limit state design. 相似文献
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针对特定场地下土工构筑物的正常使用极限状态,采用近年发展的几何可靠性方法计算了多种构筑物的可靠度指标。考虑同一场地下的钻孔灌注桩、抗浮锚杆和CFG桩单桩加载变形测试曲线的离散性,各曲线回归参数呈现差异并可作为随机变量,进而探讨了各曲线回归参数间的相关性及联合分布特性。基于这些回归参数的联合发散概率密度等值线,即随机变量刚好达到极限承载能力状态,该几何可靠性算法可在随机变量的原始空间求得土工构筑物的可靠度指标。通过比对该几何可靠度指标与常规的一次可靠性算法成果,验证了该几何可靠性计算技术的可行性。计算表明,几何可靠性评价模型实施简便,易于被工程技术人员接受。 相似文献
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随着西部电网建设的发展,越来越多的架空输电线路需经过黄土地区。输电线路杆塔基础抗拔能力通常是其设计控制条件。掏挖扩底基础因具有较好的抗拔承载性能而在黄土地区输电线路工程中得到广泛应用。根据甘肃黄土地区2个试验场地12个掏挖扩底基础实测上拔荷载位-移曲线,分别采用Chin双曲线模型以及初始直线斜率法、双直线交点法和L1-L2方法确定了基础抗拔极限承载力及其对应位移,得到了抗拔基础归一化荷载-位移曲线,采用归一化荷载-位移双曲线模型对试验结果进行拟合,给出了不同保证概率下基础荷载-位移预测曲线。结果表明：初始直线斜率法得到的承载力最小,双直线交点法次之,Chin数学模型法最大,宜采用L1-L2方法确定黄土地基掏挖扩底基础抗拔承载性能;荷载-位移曲线归一化处理可显著减小实测荷载-位移曲线的离散性,按双曲线拟合参数a、b均值确定的归一化荷载-位移曲线代表了试验平均值,而试验荷载-位移曲线刚度远大于95％保证概率的预测曲线。 相似文献
16.
In most limit state design codes, the serviceability limit checks for drilled shafts still use deterministic approaches. Moreover, different limit states are usually considered separately. This paper develops a probabilistic framework to assess the serviceability performance with the consideration of soil spatial variability in reliability analysis. Specifically, the performance of a drilled shaft is defined in terms of the vertical settlement, lateral deflection, and angular distortion at the top of the shaft, corresponding to three limit states in the reliability analysis. Failure is defined as the event that the displacements exceed the corresponding tolerable displacements. The spatial variability of soil properties is considered using random field modeling. To illustrate the proposed framework, this study assesses the reliability of each limit state and the system reliability of a numerical example of a drilled shaft. The results show the system reliability should be considered for the serviceability performance. The importance measures of the random variables indicate that the external loads, the performance criteria, the model errors of load transfer curves and soil strength parameter are the most important factors in reliability analysis. Moreover, it is shown that the correlation length and coefficient of variation of soil strength can exert significant impacts on the calculated failure probability. 相似文献
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依托上海虹桥综合交通枢纽工程开展了4组桩侧注浆抗拔桩的现场试桩试验,得到了各试桩各土层的桩侧摩阻力与桩土相对位移关系曲线（?-w曲线）。首先,对前述现场试桩试验得到的?-w曲线以及文献[1]中通过桩土接触面大型直剪试验得到的?-w曲线进行归一化处理,归一化参数为各土层极限侧摩阻力?ult及其相应的临界桩土相对位移wult;然后采用双曲线函数拟合归一化后的各土层?/?ult-w/wult曲线,得到一个统一的?/?ult-w/wult函数关系式;最后,将该双曲线函数应用到荷载传递法中,用于分析预测桩侧注浆抗拔桩的承载变形特性,可求得桩侧注浆抗拔桩桩身各处的荷载-位移曲线、桩身轴力分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。通过工程案例的验证表明,其计算结果与工程案例实测值较接近,在上海地区具有一定的适用性。 相似文献