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基于贝叶斯方法的隧道衬砌能力概率模型研究
| 论文题名： | 基于贝叶斯方法的隧道衬砌能力概率模型研究 |
| 关键词： | 地下隧道;衬砌能力;概率模型;贝叶斯方法 |
| 摘要： | 地下隧道是现代社会基础设施的重要组成部分，在人员与物资的运输中扮演着重要角色。隧道作为重要的基础设施，其应当具备较高水平的抵御外界各种作用的能力。然而目前对于隧道的能力计算与评估方法仍存在诸多缺陷，如基于地上结构的计算方法无法考虑土体与衬砌间的相互作用，采用直梁的计算方法无法考虑实际衬砌的几何特征等。此外，随着可靠度理论的逐步完善与发展，为综合考虑不同因素的随机性研究，设计人员更倾向于获取隧道能力的概率模型而不是一个确定性的值。横向水平地震作用是造成衬砌产生破坏的主要荷载模式之一，本文综合分析了圆形隧道在横向水平土体位移作用下的抗弯能力和变形能力，以分析其抵御横向水平地震作用的能力，并基于贝叶斯方法给出了其能力概率模型。这一研究成果对于隧道结构基于可靠度理论的抗震设计及其地震易损性分析具有重要意义。主要研究内容包括以下几个方面： 基于力学方法推导了隧道衬砌抗弯能力和变形能力的解析计算公式。由于解析方法存在固有偏差且无法考虑各参数的随机性，本文通过对解析方法增加线性修正项以获取能力概率模型，并基于ABAQUS有限元软件得到的隧道衬砌的拟静力分析数据标定模型参数。 隧道能力参数的敏感性分析和基于均匀设计法的方案设计。采用控制变量的方法对隧道进行能力参数的敏感性分析，确定对隧道能力影响大的参数。均匀设计法具有均匀分散且试验次数少的特点，利用其特点对确定的参数进行试验设计，得到本文的试验样本点。 基于贝叶斯方法给出能力概率模型。采用贝叶斯分析的方法进行能力模型修正项以及随机误差项的参数估计，进行隧道抗弯能力和变形能力概率模型的拟合，将得到的能力概率模型与现有的解析方法进行对比。通过实例给出其概率密度函数，并将二者结合进行双变量抗弯-变形能力概率模型的拟合。 |
| 作者： | 王修健 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 徐龙军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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