复合地基承载力可靠性分析与设计的研究
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摘要
复合地基是目前应用较为普遍的一种地基处理方法，它是指天然地基在地基处理的过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。
可靠度的研究早在30年代就开始，在结构设计中的应用大概从40年代开始，在岩土工程中的应用则要更晚一些。由于在岩土工程中存在大量不确定和不确知因素，应用可靠度理论解决岩土工程问题是工程可靠度分析研究中一个比较困难的问题。可靠度设计是一种比传统的定值设计法更为科学的设计方法，然而，目前对复合地基可靠度的研究并不多。
本文通过现有的研究成果和统计资料，根据复合地基极限承载力公式建立了各类型复合地基承载力极限状态方程，并依据可靠指标计算方法(蒙特卡洛法和最优化法)应用FORTRAN90编制了相应的计算程序，通过已有工程实例和模拟算例计算可靠指标，说明了可靠性分析的过程。同时提出了基于可靠度分析的复合地基参数设计反推法，并且考虑了不同随机变量对复合地基可靠性的影响不同，做出可靠指标与随机变量均值关系图，提出了能够反映随机变量对可靠指标影响程度的敏感指标，为可复合地基靠性设计建立了理论框架。
Composite foundation is a method of foundation treatment was used widespeead nowadays.It means in the process of foundation treatment a part of natrual foundation was strengthed,or repalced,or palced reinforced materials. The consolidate area is artificial foundation that include original mass(natrual ground soil or improved ground soil)and strengthed mass.
The research of reliability started as early as 30's,which was applied in structure design about 40's and later in geotechnical engineering.Bacause of so many uncertian and unkonw factors in geotechnical engineering the application of reliability theory in resolving geotechnical engineering problem is more difficult in the research of engineering reliability analysis.However,the research on reliability of composite foundation is not so much.
This paper formulate limite state equation of different composite foundation by the formula of limit bearing capacity of composite based on research result and statistical data.Compile the carresponding program with FORTRAN90 based on the computational method. of reliability index(Monte carlo method and optimize method).Compute the reliability index based on practical engineering example and mock example and show the process of reliability analysis.The method to design the parameter of composite foundation based on reliability analysis was given in the paper.Draw the relation map of reliability index and mean-value of random variables,considering the difference influence degree about different random variables to reliability of composite foundation.The sensitivity coefficient that can reflect the influence degree about random variables to reliability was given and set up the theory frame for design of composite foundation based on reliability.
可靠度的研究早在30年代就开始，在结构设计中的应用大概从40年代开始，在岩土工程中的应用则要更晚一些。由于在岩土工程中存在大量不确定和不确知因素，应用可靠度理论解决岩土工程问题是工程可靠度分析研究中一个比较困难的问题。可靠度设计是一种比传统的定值设计法更为科学的设计方法，然而，目前对复合地基可靠度的研究并不多。
本文通过现有的研究成果和统计资料，根据复合地基极限承载力公式建立了各类型复合地基承载力极限状态方程，并依据可靠指标计算方法(蒙特卡洛法和最优化法)应用FORTRAN90编制了相应的计算程序，通过已有工程实例和模拟算例计算可靠指标，说明了可靠性分析的过程。同时提出了基于可靠度分析的复合地基参数设计反推法，并且考虑了不同随机变量对复合地基可靠性的影响不同，做出可靠指标与随机变量均值关系图，提出了能够反映随机变量对可靠指标影响程度的敏感指标，为可复合地基靠性设计建立了理论框架。
Composite foundation is a method of foundation treatment was used widespeead nowadays.It means in the process of foundation treatment a part of natrual foundation was strengthed,or repalced,or palced reinforced materials. The consolidate area is artificial foundation that include original mass(natrual ground soil or improved ground soil)and strengthed mass.
The research of reliability started as early as 30's,which was applied in structure design about 40's and later in geotechnical engineering.Bacause of so many uncertian and unkonw factors in geotechnical engineering the application of reliability theory in resolving geotechnical engineering problem is more difficult in the research of engineering reliability analysis.However,the research on reliability of composite foundation is not so much.
This paper formulate limite state equation of different composite foundation by the formula of limit bearing capacity of composite based on research result and statistical data.Compile the carresponding program with FORTRAN90 based on the computational method. of reliability index(Monte carlo method and optimize method).Compute the reliability index based on practical engineering example and mock example and show the process of reliability analysis.The method to design the parameter of composite foundation based on reliability analysis was given in the paper.Draw the relation map of reliability index and mean-value of random variables,considering the difference influence degree about different random variables to reliability of composite foundation.The sensitivity coefficient that can reflect the influence degree about random variables to reliability was given and set up the theory frame for design of composite foundation based on reliability.
引文
[1] 吴世伟编，结构可靠度分析[M]，北京：人民交通出版社，1990
[2] Nowak,A.S.,lind,N.C.,Practical code calibration procedures, National Research Council of Canada, 1980
[3] Jack R.Benjamin & C.Allin cornell, Probaility、statistics、and decision for civil engineers, Mcgraw-Hill Book Company, 1970
[4] 冷伍明编，基础工程可靠度分析与设计理论[M]，长沙：中南大学出版社，2000
[5] 龚晓南编，复合地基理论及工程应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，2002
[6] 《地基处理手册》(第二版)编写委员会，地基处理手册(第二版)[M]，北京：中国建筑工业出版社，2000
[7] 《桩基工程手册》编写委员会，桩基工程手册[M]，北京：中国建筑工业出版社[M]，1995
[8] [日]松尾稔著，万国朝、李杨海等译，地基工程学可靠性设计的理论和实际[M]，北京：人民交通出版社，1990
[9] 殷宗泽、龚晓南主编，地基处理工程实例[M]，北京：中国水利水电出版社，2000
[10] 河海大学 钱家欢、殷宗泽主编，土工原理与计算[M]，北京：中国水利水电出版社，2000
[11] 袁聚云、李镜培、楼晓明等主编，基础工程设计原理[M]，上海：同济大学出版社，2001
[12] 中华人民共和国行业标准，建筑地基处理技术规范[J]，北京：中国工业出版社，2002
[13] 潭浩强、田淑清编，FORTRAN语言FORTRAN77结构化程序设计[M]，北京：清华大学出版社，1990
[14] 胡中雄编著，土力学与环境土力学[M]，上海：同济大学出版社，1997
[15] 王荣鑫著，数理统计[M]，西安：西安交通大学出版社，1986
[16] 刘景政、杨素春、钟冬波编著，地基处理与工程实例分析[M]，北京：中国建筑工业出版社，2000
[17] 高大钊主编，土力学与基础工程[M]，北京：中国建筑工业出版社，2002
[18] 中华人民共和国标准，建筑结构可靠度设计统一标准[J]’北京：中国建筑工业出版社，2002
[19] 中华人民共和国标准，建筑结构荷载规范[J]，北京：中国建筑工业出版社，2002
[20] 赵元海，黄土中刚性桩复合地基的性状及承载力研究，西安建筑科技大学，2001．5
[21] 郑俊杰，复合地基承载特性分析及设计方法研究，浙江大学，2001．5
[22] 陕西省建筑科学研究院 费鸿庆；西安高科(集团)电子园实业发展有限公司吴平会、刘天、王智刚，西安紫薇城市花园商住楼素混凝土灌注桩复合地基工程应用研究，2000
[23] 王卫中、马志锋，螺旋钻孔压灌混凝土成桩施工工艺[M]，河北建设科技，第三期(总第10期)1999．9
[24] 肖溟、龚晓南、黄广龙，深层搅拌桩复合地基承载力的可靠性分析[M]，浙江大学学报，Vol．34 No．4 2000．7
[25] 万来玉、杨永燃，关于复合地基承载力的计算公式问题[M]，土工基础，Vol．14 No．1，2000．3
[26] 邓志勇、陆培毅、王成华，钻孔灌注桩单桩承载力的可靠度研究[M]，岩土力学，Vol．24 No．1 2003．3
[27] 刘克玲、秦义滨，搅拌桩加固地基的可靠度分析[M]，天津城市建设学院学报，Vol．6 No．1 2000．3
[28] 熊启东，地基稳定的可靠性研究[M]，同济大学学报，Vol．26 No．3 1998．6
[29] 冷伍明，钻孔灌注桩承载力的可靠性分析[M]，铁道学报，1995年第2期
[30] 冷伍明等，用不求导数的最优化方法算可靠指标[M]，西南交通大学学报，1993年第3期
[31] 吴南群，工程勘察测试数据的可靠性检验[M]，岩土工程学报 Vol．13 No．3 1991
[32] 叶军、吴世伟，求解结构可靠度的蒙特卡罗法及其改进[M]，结构安全度与可靠度分析论文集，河海大学出版社，1988．1
[33] Palle Thoft Christensen and Michacl J. Baker, Structural reliability theory and its application[J], Springer-Verlag, 1982
[34] Meyerhof G G著 冷伍明译，岩土工程极限状态设计，Structural Sfety，1982(1)
[35] Ronold K O, Bjerager P. Model Ucertainty Representation in Geotechnical Reliability Analyses[J], Canadian Geotechnical Engineering Journal, Vol.29 1992
[36] 秦建庆，柔性桩复合地基的可靠性分析方法研究，同济大学，2000．12
[37] Palle Thoft-christensen and Yoshisada Murotsu, Application of structural systems reliability theory[J],Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1986
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