[發明專利]一種用于邊坡支護結構的地震動力可靠度分析方法

在審

• 申請號: 202011010724.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112115539A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 胡宏強;黃雨
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種用于邊坡支護結構的地震動力可靠度分析方法，包括以下步驟：基于隨機地震動模型生成系列隨機地震動加速度時程；建立有限元動力分析模型，計算得到系列支護結構地震位移時程；建立并求解邊坡支護結構的廣義概率密度演化方程，得到每個時刻支護結構位移概率密度函數的數值解答；根據每個時刻支護結構位移概率密度函數的數值解答，得到地震動力可靠度結果。與現有技術相比，本發明基于隨機地震動模型生成系列地震動加速度時程來表征地震動的隨機性，并基于有限元動力分析進行求解，采用邊坡支護結構的地震水平位移作為支護結構抗震性能的評估指標，考慮了地震的強度頻率非平穩特性、地震動的放大效應和巖土體參數的動力非線性。

技術領域

本發明涉及地震動力穩定性分析技術領域，尤其是涉及一種用于邊坡支護結構的地震動力可靠度分析方法。

背景技術

大部分傳統和現有的邊坡支護結構抗震性能評估與設計方法都是基于確定性理論的，但是，在邊坡支護結構的設計服役期內，其性能會受到不同來源的不確定性因素的影響，采用常規的確定性分析和設計方法往往無法考慮這些不確定對支護結構抗震性能的影響。近年來，可靠度理論為定量化表征不確定性及其對邊坡和支護結構穩定性的影響提供了新的思路。但是，現有巖土可靠度分析大都集中在靜力分析領域。

已有研究指出，在土工結構物的抗震性能評估中，最主要的不確定性來源是地震動的隨機性。在地震情況下，由于存在額外的地震荷載，其問題較為復雜，現有支護結構抗震性能評估研究一般不考慮其不確定性，或者簡單的將地震動峰值假設為滿足某一類概率分布模式，從而采用擬靜力分析方法簡單的考慮地震荷載的不確定性。但是這些方法往往忽略了地震的強度頻率非平穩特性、地震動的放大效應和巖土體參數的動力非線性。

現有技術中，可以采用概率性分析方法和非線性時程分析法對結構在地震下的反應進行分析，但是FORM、FOSM和響應面等概率分析方法，都需要獲得系統的功能函數，在靜力情況，這些概率分析方法能獲得較可靠的結果，在地震動力情況，要獲得支護結構動力隨機系統極限功能函數的顯示表達是非常困難的，進行大量的近似是不合理、不完善的。蒙特卡羅隨機模擬是一種應用最廣泛的隨機模擬方法，常被用來驗證其他概率和可靠度分析方法結果的準確性。但是由于其原理是基于大樣本的隨機抽樣，所以其效率較低，且存在著隨機收斂的問題，對于動力時程分析問題，其計算量更是巨大。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于邊坡支護結構的地震動力可靠度分析方法，基于隨機地震動模型生成了系列地震動加速度時程來表征地震動的隨機性，并基于有限元動力分析進行求解，采用了邊坡支護結構的地震水平位移作為支護結構抗震性能的評估指標，考慮了地震的強度頻率非平穩特性、地震動的放大效應和巖土體參數的動力非線性。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于邊坡支護結構的地震動力可靠度分析方法，包括以下步驟：

S1：基于隨機地震動模型生成系列隨機地震動加速度時程；

S2：建立有限元動力分析模型，根據步驟S1得到的系列隨機地震動加速度時程，得到系列支護結構地震位移時程；

S3：建立邊坡支護結構的廣義概率密度演化方程，根據步驟S2得到的系列支護結構地震位移時程求解廣義概率密度演化方程，得到每個時刻支護結構位移概率密度函數的數值解答；

S4：根據步驟S3得到的每個時刻支護結構位移概率密度函數的數值解答，得到位移極值的累積分布函數，結合邊坡支護結構的位移評估標準，得到地震相關參數的概率評估結果和地震動力可靠度結果。

進一步的，所述步驟S1包括以下步驟：

S101：確定基本隨機變量θ及其概率分布特征，；

S102：優化選點，對基本隨機變量θ的概率空間進行剖分；