本文選題：樁基礎(chǔ)　切入點(diǎn)：承載能力極限狀態(tài)　出處：《華中科技大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：較高的承載力和較小的沉降是保證樁基安全的基本要求。由于樁基工程中存在大量的不確定性,使得利用安全系數(shù)法進(jìn)行樁基安全性分析與設(shè)計(jì)并不合理,因此,應(yīng)代之以可靠度方法。樁基可靠度分析與設(shè)計(jì)的內(nèi)在本質(zhì)是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)分析與設(shè)計(jì)。樁基極限狀態(tài)主要包括承載能力極限狀態(tài)(ULS)和正常使用極限狀態(tài)(SLS)兩種形式。當(dāng)前,有關(guān)樁基正常使用極限狀態(tài)可靠度分析與設(shè)計(jì)的研究還比較少。本文基于國內(nèi)外樁基可靠度分析與設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀,對(duì)樁基正常使用極限狀態(tài)可靠度分析與可靠度設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下： (1)考慮承載力計(jì)算模型和荷載不確定性,利用可靠度分析方法和概率統(tǒng)計(jì)理論,分別推導(dǎo)了單樁承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)可靠度指標(biāo)計(jì)算公式,得到了兩種極限狀態(tài)下可靠度指標(biāo)之間的線性關(guān)系式。并利用單樁荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù),研究了土體條件和樁型對(duì)單樁承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)模型因子特征參數(shù)的影響,分析了承載力計(jì)算模型、荷載以及容許沉降不確定性對(duì)單樁正常使用極限狀態(tài)可靠度分析結(jié)果的影響。 (2)為進(jìn)行單樁正常使用極限狀態(tài)可靠度設(shè)計(jì),考慮單樁承載力、荷載以及荷載-沉降模型不確定性,推導(dǎo)出利用均值一次二階矩(MVFOSM)法計(jì)算正常使用極限狀態(tài)可靠度指標(biāo)的公式,同時(shí)給出了利用Monte Carlo模擬(MCS)法進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)可靠度分析的極限狀態(tài)函數(shù),并綜合兩種可靠度分析方法提出了一種確定單樁正常使用極限狀態(tài)目標(biāo)可靠度指標(biāo)的方法。利用已有單樁荷載測(cè)試資料進(jìn)行可靠度分析,根據(jù)MVFOSM法和MCS法計(jì)算的單樁正常使用極限狀態(tài)可靠度指標(biāo),在給定的安全系數(shù)和容許沉降條件下,確定了單樁正常使用極限狀態(tài)目標(biāo)可靠度指標(biāo)建議值。 (3)基于單樁承載能力極限狀態(tài)可靠度分析與設(shè)計(jì)原理,考慮正常使用極限狀態(tài)條件,提出了一種進(jìn)行單樁可靠度分析與設(shè)計(jì)的新方法。可靠度分析和抗力系數(shù)計(jì)算的過程,分別采用MVFOSM法、改進(jìn)的一次二階矩(AFOSM)法和MCS法等3種方法進(jìn)行。利用已有的單樁荷載試驗(yàn)資料,依據(jù)可靠度指標(biāo)計(jì)算結(jié)果,考慮單樁正常使用極限狀態(tài)條件,分析了由MVFOSM法、AFOSM法和MCS法等3種方法計(jì)算的可靠度指標(biāo)和抗力系數(shù)結(jié)果的差異性,并研究了土體性質(zhì)、樁型以及容許沉降條件等因素對(duì)該差異性的影響。利用AFOSM法和MCS法計(jì)算的抗力系數(shù)結(jié)果,給出用于單樁可靠度設(shè)計(jì)的抗力系數(shù)建議值。最后,討論了不考慮容許沉降條件與考慮不同容許沉降條件時(shí)的單樁可靠度設(shè)計(jì)水平之間的相關(guān)性。 (4)研究了失效準(zhǔn)則和沉降控制條件對(duì)單樁可靠度分析結(jié)果的影響。以s-1gt失效準(zhǔn)則為基準(zhǔn),定義了搜集到的7種失效準(zhǔn)則的偏差系數(shù),并結(jié)合承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)模型因子給出了考慮失效準(zhǔn)則、模型不確定性和沉降控制條件等因素的可靠度綜合分析方法。研究了容許沉降隨機(jī)性對(duì)單樁可靠度分析結(jié)果的影響。建議將失效準(zhǔn)則和沉降控制條件結(jié)合起來綜合評(píng)價(jià)單樁的安全性。 (5)考慮樁承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)模型和參數(shù)的不確定性,利用可靠度理論,給出兩種極限狀態(tài)下單樁可靠度指標(biāo)間的線性關(guān)系式。并結(jié)合群樁承載能力極限狀態(tài)可靠度分析方法,考慮群樁效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)之間的相關(guān)性,提出了群樁正常使用極限狀態(tài)可靠度評(píng)估方法。利用試樁資料,研究了群樁效應(yīng)與系統(tǒng)效應(yīng)之間的相關(guān)性、樁長(zhǎng)徑比以及容許沉降對(duì)群樁正常使用極限狀態(tài)可靠度分析結(jié)果的影響。
[Abstract]:Because of the large amount of uncertainty in the pile foundation engineering , the analysis and design of the pile foundation ' s safety analysis and design is based on the theory of probability . The limit state of the pile foundation mainly includes the limit state of bearing capacity ( ULS ) and the normal use limit state ( SLS ) .

( 1 ) Considering the bearing capacity calculation model and the load uncertainty , using the reliability analysis method and the probability statistics theory , the linear relationship between the limit state of the bearing capacity of the single pile and the reliability index of the normal use limit state are derived respectively , and the influence of the soil condition and the pile type on the limit state of the bearing capacity of the single pile and the characteristic parameters of the normal use limit state model factor are obtained by using the single pile load test data , and the influence of the bearing capacity calculation model , the load and the allowable settlement uncertainty on the reliability analysis result of the normal use limit state of the single pile is analyzed .

( 2 ) To design the limit state reliability index for single pile normal use limit state , a formula for calculating the reliability index of normal use limit state using mean time second order moment ( MVFOSM ) method is derived , and a method for determining the reliability index of normal use limit state of single pile is derived by using Monte Carlo simulation ( MCS ) method .

( 3 ) Based on the reliability analysis and design principle of the limit state of single pile bearing capacity , a new method for analyzing and designing the reliability of single pile is put forward in consideration of the condition of limit state of single pile .

( 4 ) The influence of failure criterion and settlement control condition on the reliability analysis of single pile is studied . Based on the criterion of the failure criterion , a comprehensive analysis method of reliability degree considering the failure criterion , model uncertainty and settlement control condition is given by combining the limit state of bearing capacity and the normal use limit state model factor . The influence of allowable settlement randomness on the reliability analysis of single pile is studied . It is suggested that the failure criterion and settlement control condition should be combined to evaluate the safety of single pile .

( 5 ) Considering the limit state of pile bearing capacity and the uncertainty of normal use limit state model and parameter , the linear relationship between the reliability index of single pile under two limit states is given by using reliability theory .

【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU473.1

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本文編號(hào)：1676647