[发明专利]落石冲击下有回填土拱形明洞结构概率可靠度设计方法

权利要求书

1.落石冲击下有回填土拱形明洞结构概率可靠度设计方法，其特征在于，包括：

根据拱形明洞的结构设计参数，构建拱形明洞结构极限承载力模型，所述极限承载力模型的计算公式为：

其中，ρ为受拉钢筋配筋率；f_y为受拉钢筋的抗拉强度；f_c为混凝土轴心抗压强度；d为拱形明洞拱顶的破坏区域的有效厚度；R为拱形明洞结构极限承载力，ρ，f_y，f_c和d为结构设计参数；

根据拱形明洞所在工程环境特点及历史落石规模，构建落石对拱形明洞的冲击荷载模型：

当B≤10m时，S＝310470.138-3502.661H+333713.367W-116763.207hW-6193.939HW+21537.603HW/h；

当B＞10m时，S＝-280752.598+583400.032W+853871.363h-2928.235hH-205865.871hW-5591.065HW+24907.165HW/h；

其中，W为落石重量；H为落石高度，W和H在设定范围内服从均匀分布；S为落石对拱形明洞的冲击荷载；h为回填土厚度；B为拱形明洞最大净跨度；

根据拱形明洞极限承载力与落石对拱形明洞的冲击荷载，构建落石冲击下具有回填土拱形明洞结构的极限状态方程，所述极限状态方程为：

当B≤10m时，

当B＞10m时，

根据极限状态方程，采用一次二阶矩方法中的JC法计算拱形明洞的结构可靠指标；

当结构可靠指标等于目标可靠指标或者结构可靠指标大于目标可靠指标且超出目标可靠指标的值小于或等于设定阈值时，则所选结构设计参数和回填土厚度设计的拱形明洞结构概率可靠度满足设计要求；以及

当结构可靠指标小于目标可靠指标或者结构可靠指标大于目标可靠指标且超出目标可靠指标的值大于设定阈值时，则调整修建拱形明洞的结构设计参数和/或回填土厚度，直至所选结构设计参数和回填土厚度设计的拱形明洞结构概率可靠度满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的落石冲击下有回填土拱形明洞结构概率可靠度设计方法，其特征在于，构建拱形明洞结构极限承载力模型之前还包括将拱形明洞拱顶的破坏区域转化为四边固支方形板，所述四边固支方形板的宽度为拱形明洞最大净跨度的1/3～1/2。

3.根据权利要求1所述的落石冲击下有回填土拱形明洞结构概率可靠度设计方法，其特征在于，所述根据极限状态方程，采用一次二阶矩方法中的JC法计算拱形明洞的结构可靠指标进一步包括：

采用f_y，d，f_c，H、W和h的均值作为f_y，d，f_c，H、W和h设计验算点的坐标值；

采用H、W和h的均值计算H、W和h当量正态化后的均值和标准差；

采用f_y，d，f_c的均值和标准差及H、W和h当量正态化后的均值和标准差计算f_y，d，f_c、H、W和h设计验算点的方向余弦；

根据极限状态方程，计算拱形明洞的结构可靠指标：

其中，β为结构可靠指标；为X_i的均值；为X_i的标准差；为X_i的设计验算点的方向余弦；X_i^*为f_y，d，f_c，H，W和h所对应的设计验算点的坐标值；X_i为f_y，d，f_c，H，W或h；

采用结构可靠指标更新基本随机变量f_y，d，f_c，H，W和h所对应的设计验算点的坐标值，并根据更新的坐标值计算可靠指标；

当相邻两次迭代的可靠指标之间的差异小于设定值时，停止迭代，输出结构可靠指标。