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本文首先讨论了结构可靠度常用的几种计算方法,包括一次二阶矩法,蒙特卡罗法,积分法等,详尽分析了JC法中几何法的原理,并指出各自的适用范围。文章重点论述了随机有限元理论及计算方法,包括Taylor展开法、摄动法、Neumann展开Monte-Carlo随机有限元等。文中采用JC法与几何法相结合通过叠代来计算结构的可靠指标,将基本随机变量在各自的均值点处进行Taylor展开并带入到有限元支配方程中求偏导。在混凝土失效模式的选取上,针对大体积复杂水工结构的特点文中采用混凝土四参数准则作为失效准则并引入压碎系数a,根据压碎系数的值来判断结构为纯断裂失效,纯压碎失效还是拉压混合型失效,以考虑随机有限元计算模式不定性的四参数准则为功能函数来计算水工结构的点可靠度,并完善了相应的程序,该程序考虑了随机变量为标准正态分布时可靠指标的计算,对于非标准正态分布通过当量正态化处理化为标准正态分布。程序经检验具有足够的精度。
论文通过对故县水库坝体可靠度的计算验证了随机有限元法计算大体积水工复杂结构可靠度的合理性。该实例采用ANSYS建模与随机有限元可靠度程序相结合的方法,通过提取单元节点信息输入程序计算各单元的可靠指标,通过降低靠近坝基岩体的弹性模量对坝体可靠度的影响进行可靠度敏感性分析。并绘制了可靠指标等值线图。