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铁路工程
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铁路工程路基设计法探索极限状态法设计原理 极限状态设计方法以概率论为基础、以可靠度指标衡量可靠性、以分项系数的设计表达式进行设计,因而使地基设计更加合理。岩土工程的极限状态是指岩土工程能够满足设计规定的某一功能要求的临界状态,超过这一状态,岩土工程便不再满足设计要求。它是区分岩土工程的工作状态为可靠或不可靠的标志,一般可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。在进行地基处理设计时,将变异性较大的设计参数视为随机变量,变异性不大的参数可视为定值,由这些设计参数组成描述地基的函数Zg(X)称为地基的功能函数。功能函数有3种情况:当Z0时,表明地基处于可靠状态;当Z0表明地基处于极限状态,此方程称为极限状态方程;当Z0时表明地基处于失效或者破坏状态[4-7]。岩土工程可靠度是指岩土工程在规定的时间、条件下,完成预定功能的能力,可靠度由可靠指标衡量。对地基处理来说,完成各项预定功能的标志则是满足铁路稳定性(包括承载力)、工后沉降及差异沉降3方面的要求[3]。比如地基沉降的可靠度就是地基沉降小于某一允许值的概率,按照可靠度理论,其功能函数可以表示为(式略)式中,S为允许沉降,w为沉降计算值,12(,,)cnXXXX为随机变量。当g(X)0时,表示沉降没有超过允许沉降,对应的概率用rP表示,即为路基沉降可靠度;当g(X)0表示路基沉降超过了允许沉降,用超越概率fP表示。显然可靠度与超越概率间存在互补关系1rfPP。设Z为正态分布变量~(,)zzZNm,引入符号/zzm,为一无因次系数,称为可靠度指标[8]。如果直接采用目标可靠性指标进行设计,计算过于繁琐,从设计人员的工作习惯及国际标准接轨考虑,设计时采用隐含目标可靠度的分项系数以及标准值和结构重要系数组成的设计表达式计算。虽然设计表达式与定值设计法相似,但两者的内涵是不同的,分项系数能够全面考虑目标可靠度指标,同时反映各变量的敏感度与变异性质。地基处理在设计原理和方法上与结构工程有相似之处,可以充分借鉴结构工程部分研究成果。但地基3处理设计与结构设计有本质上的区别,不能完全照搬结构工程可靠性分析的原理,主要体现在以下方面:(1)岩土参数复杂。由于地基土是由漫长的地质年代形成,受不同的环境因素、化学物理过程的影响,所以土体参数的空间变异性很大;土性参数又有自相关性,应该用随机场进行描述,且不同土性参数之间存在互相关性。(2)岩土应力应变关系复杂。岩土体是一种高度非线性体,不同的应力水平,变形差异很大。路基地基稳定性、沉降计算分析方法、计算模型往往需要进行一些简化处理,导致计算结果与实际情况往往有一定的差异。(3)岩土边界条件复杂。岩土工程实际研究的范围较大,工程计算分析中考虑的边界是近似和模糊的,计算时需要对边界条件进行简化处理。(4)外界环境对地基处理措施的可靠性影响大。地基在不同天气、地下水等外界环境影响下表现出不同的物理力学特性。(5)施工质量不确定性大。由于岩土工程是隐蔽性工程,施工工法、施工水平及施工质量对地基处理的影响巨大。因此,软土地基处理设计中存在大量不确定因素必须加以研究。由于岩土工程性质复杂,导致岩土工程可靠度研究发展缓慢,远远落后于结构工程可靠度研究。基于概率论的地基处理极限状态设计方法涉及到地层条件、边界条件、荷载条件、计算模型、设计条件以及施工条件等各方面因素,应贯穿于勘察、试验、设计、施工等全过程,要完整的解决上述各因素的概率统计方法,使之定量化,最终提出适用的地基处理极限状态设计表达式以及分项系数和有关参数。由于铁路地基处理是采用稳定性(包括承载力)和沉降双重控制设计的。所以要进行可靠度的完全分析,必然是以稳定性(包括承载力)极限状态、沉降控制极限状态和差异沉降极限状态三种极限状态综合控制的结果。欲实现完全的可靠度分析,就需要引入系统可靠度分析方法,才能反映软土地基处理可靠度的全貌。
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只看楼主 我来说两句谢谢楼主,好资料,学习了
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