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动水荷载下钢围堰基坑施工受力分析及时变可靠度研究
| 论文题名： | 动水荷载下钢围堰基坑施工受力分析及时变可靠度研究 |
| 关键词： | 市政桥梁;钢围堰基坑;施工过程;受力分析;时变可靠度;动水荷载 |
| 摘要： | 近年来随着我国市政桥梁建设的不断发展，钢围堰因其防水性好、稳定性强、重复利用率高等诸多优点，已经成为水下基础最常见的支护结构之一。然而随着钢围堰基坑规模的扩大及施工环境日益复杂，造成施工中影响结构安全的不利因素越来越多。为了保证钢围堰施工结构体系的安全性、稳定性，本文基于粒子群算法（PSO）、支持向量机（SVM）、ABAQUS有限元数值分析、Kriging插值模型及时变可靠度理论，对市政桥梁钢围堰基坑施工全过程进行结构体系时变可靠度评估。主要研究内容如下： （1）通过工程桥址处水位影响因素研究，选取城市中小型河流水位预测影响因素，基于主成分分析将中短期气象数据、干流水位顶托虹吸现象、附近相邻水系补给等因素确定为PSO-SVM模型输入影响因素，构建考虑气象数据的城市中小型河流水位预测模型。研究结果表明：PSO-SVM预测模型能很好地进行城市中小型河流的中短期水位预测工作，满足工程实际工期的水位预测精度要求。 （2）基于FORTRAN语言对ABAQUS有限元软件进行二次开发，实现施工进程中水位实时变化过程，进行钢围堰基坑施工有限元数值模拟。探讨土体参数、支护结构刚度及外部水位等因素不确定性对钢围堰基坑变形和受力影响。研究结果表明：土体参数的变化对基坑坑底隆起影响较大，支护结构刚度和外部水位变化对钢围堰水平位移及支撑轴力影响较大。 （3）对钢围堰基坑施工进行敏感性分析，选择可靠度分析的随机变量，运用拉丁超立方对随机变量抽样取值，结合Kriging插值模型建立极限状态响应面，基于结构时变可靠度和结构体系时变可靠度理论对钢围堰基坑施工进行可靠性评估。结果表明：未进行开挖前结构体系失效概率较低，开挖过程中结构体系失效概率随开挖进程逐步增大。 本文通过实际工程案例，对钢围堰基坑施工全过程进行结构体系时变可靠性评估，为考虑动水荷载情况的钢围堰基坑施工时变可靠度研究提供新的研究思路。 |
| 作者： | 雷永进 |
| 专业： | 土木工程建造与管理 |
| 导师： | 覃亚伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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