防波堤的人工神经网络Monte Carlo法可靠性分析

防波堤建设费用巨大,且一旦遭到破坏,后果甚为严重,因此,如何准确地计算防波堤的可靠性意义重大.随着人工神经网络理论的快速发展,人工神经网络方法在结构可靠性分析中的应用逐渐得到重视.基于神经网络的Monte Carlo法计算直立式防波堤的可靠性,概率意义明确.以秦皇岛典型直立堤为算例,采用基于神经网络的Monte Carlo法对直立式防波堤进行可靠性分析时,将直立堤滑动破坏和倾覆破坏的极限状态方程中的所有参数均作为变量处理,并将计算结果与Monte Carlo模拟的直接抽样法、重要抽样法以及独立变量JC法的计算结果进行对比.结果表明:基于神经网络的Monte Carlo法和Monte Carlo模拟的直接抽样法、重要抽样法计算结果相近,而比独立变量JC法的计算结果略低.     

机场多普勒天气雷达双机备份技术及可靠性分析

为了提高天气雷达不间断运行的效率,满足保障航空飞行安全的需要,采用目前国际上最新且成熟的雷达技术、计算机技术和网络通讯技术,实现天气雷达主体部分双机互为冗余备份,使天气雷达系统达到的任务可靠性指标≥10000小时,较目前的机场多普勒天气雷达可靠性指标提高8倍以上,从而大大提高机场天气雷达的保障能力。     

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西安白鹿塬北缘黄土边坡稳定的可靠度分析

在西安白鹿塬北缘实测了14个黄土自然边坡断面,建立了地质模型,通过采样测试并收集已有的测试资料,获得了各时代黄土地层的物理力学参数,将Morgenstern-Price法稳定性计算公式作为极限状态方程,分别采用Monte-Carlo法和Duncan法进行了边坡稳定的可靠度分析。结果表明:采用Monte-Carlo法和Duncan法得到的14个边坡稳定系数分别为1.11～1.41和1.09～1.33,显示这些边坡处于基本稳定—稳定状态;采用上述两种方法得到的边坡可靠指标分别为0.56～1.79和0.39～1.60,得到的失效概率分别为3.4%～29.0%和5.5%～34.8%,并且共有75%的边坡失效概率大于10%,失效可能性较大。统计结果表明:白鹿塬区边坡的坡高和坡度存在负相关性。低而陡的边坡潜在最危险滑面剪出口较高,失效概率较小;坡高达到50m及以上时,边坡高而缓,剪出口较低,失效概率较大,其中河流下切深,有N2泥岩出露的极高边坡,稳定性最差。Duncan法求解的稳定系数略小于Monte-Carlo法求得的结果,而前者求解的失效概率略大于后者,两种方法计算结果较为接近。由于Duncan法理论简单,计算量小,更宜于在实际工程中应用。     

结节区视角下江苏省区域空间结构演化研究——对区域共振轴结构模式的探讨

长时间序列的区域空间结构的演化规律, 一直是空间结构模式分析中的薄弱环节, 而历史过程的长时段分析, 有助于对区域空间结构现状研判和对未来优化提供科学支撑。本文从结节区的视角, 对江苏省域地区过去2800 年间发展轴线产生、发展、主导、跃迁的全过程进行系统解析。选取春秋、隋、元、今4 个时点作点-轴、双核型空间结构的横向比较, 认为存在4 个发展阶段:春秋至南北朝、隋至南宋、元至清、民国至今;其中, 元至清和民国至今阶段, 分别发现区域发展中存在双核共振轴、港城共振轴现象。共振轴结构模式指区域中心城市(或市区)轴与门户港城(或港口县域)轴及其交通链接所形成的一种空间结构现象, 存在于过渡型区域发展背景下的沿江与沿海区域。最后, 从城市职能的变迁、点-轴型发展轴的跃迁、现代交通线的布局、相邻区域(上海)4 方面对江苏省区域空间结构的演化机理进行分析。     

重力坝层间抗滑稳定体系的动力可靠度分析方法

受明显的层状结构影响,加之材料参数和动荷载的双重随机性,动力条件下碾压混凝土重力坝的层间抗滑稳定可靠度问题值得关注。考虑地震波频谱特性、峰值加速度、坝体材料参数的随机性,统计概化出地震作用下坝体的潜在滑动失效路径;在特定地震动作用下,基于随机有限元分析结果,采用刚体极限状态判断准则和响应面法构建失效路径的动力抗滑稳定功能函数,进而求得其抗滑稳定可靠指标;接着考虑不同失效路径的相关性,用Ditlevsen窄界限公式估算体系的可靠度;最后,考虑地震动荷载的随机性,采用基于全概率公式的数值拟合积分方法求解大坝抗滑稳定体系的动力可靠度。研究结果表明,动力条件下,当水平地震系数大于0.2时,重力坝层间抗滑体系可靠度不再由建基面失效路径决定,而是由下游折坡处层面的失效路径决定。该方法数学意义明确,实用性强。     

锚杆挡土墙可靠度分析与计算方法

提出了锚杆挡墙中肋柱锚杆体系的串-并联模型。将肋柱视为连续梁,锚杆视为弹性支座,引入锚杆与锚固段周围岩土体的复合刚度系数,用位移法导出了各根锚杆所受荷载的统一计算公式。考虑各功能函数之间的相关性,运用系统可靠性理论,提出了单根锚杆3种破坏模式的串联系统与多根锚杆并联系统的体系可靠度计算方法,并编制了计算程序。对一工程实例进行计算,并对计算结果进行了分析,发现单根锚杆的3种失效模式并非相互独立,每种失效模式对锚杆可靠度的影响也不一样,而3根锚杆并联系统的失效概率近似等于在其他锚杆均未破坏的条件下每根锚杆单独失效概率之和。     

基于SPA的喀斯特地区水安全评价——以贵州省为例

根据目前公认的水安全内涵,将水安全分为三个子系统。水资源子系统、水环境子系统和水灾害子系统。三者相互联系、相互作用,形成了复杂、时变的水安全系统。基于水安全的基本原理和喀斯特区域特有的水循环机理,依据 “驱动力（D）—压力（P）—状态（S）—影响（I）—响应（R）”模型建立了贵州省喀斯特区域水安全评价指标体系。基于集对分析理论,引入能够体现系统确定性和不确定性的同异反联系度计算公式,建立了城市水安全的评价模型。将集对分析法运用到水安全的评价中, 可以先通过计算评价样本与评价指标之间的联系度对样本作初步的排序, 再对样本作进一步的同一、差异、对立的集对分析,以判断出评价样本的等级。研究结果表明:（1）在水资源安全状态方面,贵州省9个州市中4个处于安全状态,2个处于基本安全状态,2个处于不安全状态,1个处于危机状态;（2）在水环境安全状态方面,2个处于安全状态,4个处于基本安全,3个处于不安全;（3）在水灾害安全状态方面,1个处于非常安全,4个处于安全,1个处于基本安全,2个处于不安全,1个处于危机;（4）在水安全综合状态下,有3个处于安全状态,有4个处于基本安全状态,有2个处于不安全状态,没有处于非常安全和危机状态。      

双差精密定轨中地面站的选取方法

针对目前全球的地面测站数量多、测站观测数据质量参差不齐及测站地理分布不均的问题,总结了一种测站选取方法。利用该方法编制的测站选取软件对IGS站进行了选择,并根据选得的测站设计了几种定轨试验。结果显示,利用由本文的测站选取方法得到的70个基准站进行定轨时,得到的卫星位置与IGS精密星历在径向、切向、法向偏差均方根分别为1.11、2.19、1.72cm。验证了本文选站软件的可靠性,避免了选站过程中过多的人为因素,并且在保障精度的前提下提高了定轨效率。     

Calibration of resistance factor for design of pile foundations considering feasibility robustness

The resistance factor for pile foundations in load and resistance factor design (LRFD) is traditionally calibrated considering target reliability index (β_T) and statistics of load and resistance bias factors. However, the resistance bias factor is hard to quantify statistically. Consequently, the design obtained using the calibrated resistance factor can still miss β_T if the variation in resistance bias factor has been underestimated. In this paper, we propose a new resistance factor calibration approach to address this dilemma by considering “feasibility robustness” of design in the calibration process. Herein, the feasibility robustness is defined as a probability that the β_T requirement can still be satisfied even in the presence of uncertainty or variation in the computed bearing capacity. For illustration, LRFD approach for pile foundations commonly used in Shanghai, China is examined. Emphasis is placed on re-calibration of resistance factors at various feasibility robustness levels, with due consideration of the variation in the resistance bias factor. A case study is presented to illustrate the use of the re-calibrated resistance factors. The results show that the feasibility robustness is gained at the expense of cost efficiency; in other words, the two objectives are conflicting. To aid in the design decision-making, an optimal feasibility robustness level and corresponding resistance factors are suggested in the absence of a designer’s preference.