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原文传递基于神经网络理论的直立堤可靠度计算

论文题名：	基于神经网络理论的直立堤可靠度计算
关键词：	直立式防波堤;人工神经网络;可靠度计算;失效概率;越浪量
摘要：	本文主要采用基于人工神经网络的一次二阶矩方法、二次二阶矩方法及Monte Carlo模拟三种基于人工神经网络的可靠度分析方法进行了直立式防波堤的抗滑、抗倾可靠性研究。　　早期的结构设计通常采用安全系数法，但该方法不够科学，存在诸多缺点。为完善结构的设计方法，人们开展了结构可靠度理论的研究。在进行复杂结构的可靠度分析时，通常会遇到结构的功能函数是隐含形式的情况。此时若通过数值计算或实验等方法获得有限的基本变量及其结构响应数据后，即可利用人工神经网络逼近结构的功能函数，进而完成结构可靠度计算。采用基于人工神经网络的可靠度分析方法，能够较为容易地解决隐式功能函数的问题，并且还能够大大减少数值计算或实验的次数，提高工作效率。　　在本文中进行直立式防波堤水平滑移、倾覆稳定的可靠度分析时，首先将直立式防波堤水平滑动破坏、倾覆破坏的极限状态方程中的所有参数均作为变量处理，然后分别运用基于人工神经网络的一次二阶矩方法、二次二阶矩方法以及Monte Carlo模拟三种方法进行秦皇岛港某典型直立式防波堤的抗滑、抗倾可靠性指标核算，并将其计算结果分别与JC法、Breitung方法及Monte Carlo模拟的直接抽样法，重要抽样法等方法的计算结果进行对比。对比得出：基于人工神经网络的可靠度分析方法与其相对应的常规可靠度分析方法的计算结果十分接近，且前者得出的可靠性指标略低于后者。说明基于人工神经网络的可靠度分析方法能够应用于直立式防波堤可靠度分析，该方法不仅计算精度高，而且对结构功能函数的复杂程度以及极限状态方程中变量的个数均无任何限制。最后依次分析了直立式防波堤在水中的重量G及其引起的稳定力矩MG、沉箱与基床间的摩擦系数厂取定值时，其对直立式防波堤抗滑、抗倾可靠性指标的影响，得出如下结论：将极限状态方程中的参数均作为变量得到的结果更加精确、更加符合实际；此外摩擦系数f、重量G及其引起的稳定力矩MG对直立式防波堤抗滑、抗倾可靠性指标的影响不容忽视，尤其是对抗倾可靠性指标的影响。　　此外，本文还将可靠性指标引入到海堤越浪量控制之中，给出了在允许越浪条件下海堤越浪量的极限状态方程。然后采用Monte Carlo模拟以及基于人工神经网络的Monte Carlo模拟两种方法进行了青岛某斜坡式海堤的越浪量可靠度分析，由分析结果可得：越浪量可靠性指标相比于允许平均越浪量标准更合理、更符合实际情况。　　总之，采用基于人工神经网络的可靠度分析方法进行直立式防波堤可靠度分析以及在海堤越浪量控制中引入可靠性指标均是可行的，且二者均具有较大的理论意义和工程参考价值。
作者：	张向东
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	董胜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国海洋大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文