[发明专利]一种用于边坡支护结构的地震动力可靠度分析方法

说明书

本发明涉及一种用于边坡支护结构的地震动力可靠度分析方法，包括以下步骤：基于随机地震动模型生成系列随机地震动加速度时程；建立有限元动力分析模型，计算得到系列支护结构地震位移时程；建立并求解边坡支护结构的广义概率密度演化方程，得到每个时刻支护结构位移概率密度函数的数值解答；根据每个时刻支护结构位移概率密度函数的数值解答，得到地震动力可靠度结果。与现有技术相比，本发明基于随机地震动模型生成系列地震动加速度时程来表征地震动的随机性，并基于有限元动力分析进行求解，采用边坡支护结构的地震水平位移作为支护结构抗震性能的评估指标，考虑了地震的强度频率非平稳特性、地震动的放大效应和岩土体参数的动力非线性。

技术领域

本发明涉及地震动力稳定性分析技术领域，尤其是涉及一种用于边坡支护结构的地震动力可靠度分析方法。

背景技术

大部分传统和现有的边坡支护结构抗震性能评估与设计方法都是基于确定性理论的，但是，在边坡支护结构的设计服役期内，其性能会受到不同来源的不确定性因素的影响，采用常规的确定性分析和设计方法往往无法考虑这些不确定对支护结构抗震性能的影响。近年来，可靠度理论为定量化表征不确定性及其对边坡和支护结构稳定性的影响提供了新的思路。但是，现有岩土可靠度分析大都集中在静力分析领域。

已有研究指出，在土工结构物的抗震性能评估中，最主要的不确定性来源是地震动的随机性。在地震情况下，由于存在额外的地震荷载，其问题较为复杂，现有支护结构抗震性能评估研究一般不考虑其不确定性，或者简单的将地震动峰值假设为满足某一类概率分布模式，从而采用拟静力分析方法简单的考虑地震荷载的不确定性。但是这些方法往往忽略了地震的强度频率非平稳特性、地震动的放大效应和岩土体参数的动力非线性。

现有技术中，可以采用概率性分析方法和非线性时程分析法对结构在地震下的反应进行分析，但是FORM、FOSM和响应面等概率分析方法，都需要获得系统的功能函数，在静力情况，这些概率分析方法能获得较可靠的结果，在地震动力情况，要获得支护结构动力随机系统极限功能函数的显示表达是非常困难的，进行大量的近似是不合理、不完善的。蒙特卡罗随机模拟是一种应用最广泛的随机模拟方法，常被用来验证其他概率和可靠度分析方法结果的准确性。但是由于其原理是基于大样本的随机抽样，所以其效率较低，且存在着随机收敛的问题，对于动力时程分析问题，其计算量更是巨大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于边坡支护结构的地震动力可靠度分析方法，基于随机地震动模型生成了系列地震动加速度时程来表征地震动的随机性，并基于有限元动力分析进行求解，采用了边坡支护结构的地震水平位移作为支护结构抗震性能的评估指标，考虑了地震的强度频率非平稳特性、地震动的放大效应和岩土体参数的动力非线性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于边坡支护结构的地震动力可靠度分析方法，包括以下步骤：

S1：基于随机地震动模型生成系列随机地震动加速度时程；

S2：建立有限元动力分析模型，根据步骤S1得到的系列随机地震动加速度时程，得到系列支护结构地震位移时程；

S3：建立边坡支护结构的广义概率密度演化方程，根据步骤S2得到的系列支护结构地震位移时程求解广义概率密度演化方程，得到每个时刻支护结构位移概率密度函数的数值解答；

S4：根据步骤S3得到的每个时刻支护结构位移概率密度函数的数值解答，得到位移极值的累积分布函数，结合边坡支护结构的位移评估标准，得到地震相关参数的概率评估结果和地震动力可靠度结果。

进一步的，所述步骤S1包括以下步骤：

S101：确定基本随机变量θ及其概率分布特征，；

S102：优化选点，对基本随机变量θ的概率空间进行剖分；