[發明專利]基于基礎寬度臨界值的地基承載力可靠度設計方法及裝置

在審

• 申請號: 202111140506.9
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113886915A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 李斌
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供基于基礎寬度臨界值的地基承載力可靠度設計方法及裝置，能夠快速準確設計滿足目標可靠指標和失效概率的基礎寬度。基于基礎寬度臨界值的地基承載力可靠度設計方法包括：步驟1.根據目標失效概率確定蒙特卡洛樣本的數量；步驟2.根據步驟1和隨機變量的統計特征，進行隨機抽樣；步驟3.計算每個樣本對應的基礎寬度臨界值Bⁱ；步驟4.將步驟3得到的所有樣本的基礎寬度臨界值儲存在一個列表內，并將列表內的數值按從小到大進行排序，得到一個新的基礎寬度臨界值集合；步驟5.確定滿足要求的序號k＝n(1?P_T)；步驟6.將第k個樣本對應的基礎寬度臨界值B^k作為最終的基礎寬度設計值。

技術領域

本發明屬于巖土工程設計技術領域，具體涉及基于基礎寬度臨界值的地基承載力可靠度設計方法及裝置。

背景技術

目前，巖土工程的設計方法仍然以確定性設計為主，通過巖土結構中的抗力和效應計算某一極限狀態下的安全系數，并將其與規范允許的安全系數對比，以此作為工程安全評價指標。這種方法沒有考慮巖土工程內在的不確定性，特別是巖土體材料參數的不確定性，因此具有較大的局限性。隨著可靠度理論和設計方法在土木工程中的不斷普及應用，巖土工程設計，如地基承載力設計正逐漸從確定性設計向可靠度設計轉變。

對于一個目標可靠度，或目標失效概率，可靠度設計需要確定一個基礎的寬度，使得地基承載力失效概率等于或近似等于目標失效概率?？煽慷扔嬎惴椒ㄖ饕ㄒ淮味A矩法、一階可靠度方法和直接蒙特卡洛法。在地基承載力可靠度設計中，采用的較多的是直接蒙特卡洛方法。該方法通過提前設定一個基礎寬度，然后采用蒙特卡洛模擬采集一定數量的樣本，并通過功能函數計算并統計失效樣本的數量，從而得到失效概率。當失效概率大于目標失效概率時，需要提高基礎的寬度，反正，則要降低基礎的寬度。通過多次試算，使得基礎寬度設計值對應的失效概率逐漸逼近失效概率目標值。

該方法的缺點是需要反復進行蒙特卡洛模擬，且基礎寬度設計值的調整范圍和合理的調整距離是未知的，計算量大，且過程復雜?；谝陨媳尘?，目前迫切地需要一種高效簡便的地基承載力可靠度設計方法，用于設計滿足目標可靠指標或失效概率的基礎寬度。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種高效、簡便的地基承載力可靠度設計方法及裝置，能夠快速準確得到設計滿足目標可靠指標和失效概率的基礎寬度。

為了實現以上目的，本發明采用了以下方案：

方法

如圖1所示，本發明提供一種基于基礎寬度臨界值的地基承載力可靠度設計方法，其特征在于，包括：

步驟1.根據目標失效概率P_T確定蒙特卡洛樣本的數量n；

步驟2.根據步驟1和隨機變量的統計特征，進行隨機抽樣；

步驟3.計算每個樣本對應的基礎寬度臨界值Bⁱ，i表示第i個蒙特卡洛樣本的編號；

對于每個抽到的樣本Xⁱ，均通過確定性分析，得到表示失效或不失效的樣本狀態；其確定性分析模型如圖2所示，q為作用在基礎上的均布荷載(kPa)，D_b為基礎的埋置深度(m)，q_r為地基承載力(kPa)，γ₁和γ₂分別為基礎底面以上和以下地基土的重度(kN/m³)。

地基承載力計算公式為：

q_r＝cN_c+γ₁D_bN_q+0.5Bγ₂N_γ (3-1)