基于响应面法的地下洞室结构可靠度分析

摘要

针对大型复杂地下洞室结构可靠度分析中功能函数不能显式表达的特点,提出了基于三维非线性有限元与响应面法、JC 法相结合的可靠度计算方法。以映秀湾水电站地下厂房为例,根据三维非线性有限元对各随机变量分位点值的计算结果,采用 D–P 准则,构建了映秀湾水电站地下厂房洞室结构的功能函数,推导了响应面函数、应力分量偏导函数、顶拱混凝土各随机变量偏导函数、地下洞室岩体随机变量偏导函数,并应用 JC 法计算了其结构可靠度指标。结果表明,厂房顶拱β 值一般为 1.5～4.8,总体水平偏低,且β 低值区主要分布在顶拱纵轴线右侧区域,范围较大,为其主要开裂区。经检验,计算成果与实际监测数据一致,精度满足工程要求。该方法计算效率高,实用性强,是大型地下洞室结构及复杂水工结构可靠度分析的良好途径。