响应面法及其在混凝土面板堆石坝可靠度分析中的应用.pdf

第24卷第9期岩石力学与工程学报Vol.24No.9
2005年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2005

响应面法及其在混凝土面板

堆石坝可靠度分析中的应用

武清玺1，俞晓正2，赵魁芝3

(1.河海大学工程力学系，江苏南京210098；2.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083；

3.南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏南京210024)

摘要：坝体材料的物理参数和作用于坝体的荷载是随机变量，坝体的应力和变形呈现出不确定性。因此，对混凝
土面板堆石坝进行可靠度分析是正确、合理的。由于面板堆石坝构造复杂，堆石材料具有非线性特性，使得这类
结构的可靠度分析十分困难。将可靠度计算的响应面法与面板堆石坝应力分析的有限元法相结合分析混凝土面板
的可靠度，并导出了有关公式。可靠度计算采用二次响应面法，面板堆石坝应力与变形的计算采用三维非线性有
限元法。对一混凝土面板堆石坝，分析了面板的抗裂和抗压可靠度，得出了可靠指标的变化规律。与其他可靠度
分析方法相比，该方法在提高计算精度和工作效率方面具有一定的优越性。
关键词：水工结构；混凝土面板堆石坝；响应面法；可靠度分析
中图分类号：TV32文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)09–1506–06

RESPONSESURFACEMETHODANDITSAPPLICATIONIN
RELIABILITYANALYSISOFCONCRETE-FACEDROCKFILLDAM

WUQing-xi1，YUXiao-zheng2，ZHAOKui-zhi3
(1.DepartmentofEngineeringMechanics，HohaiUniversity，Nanjing210098，China；

2.SchoolofAeronauticsScienceandTechnology，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China；
3.DepartmentofGeotechnicalEngineering，NanjingHydraulicResearchInstitute，Nanjing210024，China)

Abstract：Thephysicalparametersofrockfillmaterialsandtheloadsonconcrete-facedrockfilldam(CFRD)are
allrandomvariables.TheygiverisetotheuncertaintiesofstressanddeformationofCFRD.Thereforeanalyzing
thestructuralreliabilityofCFRDisnecessaryandreasonable.Becauseofthecomplexitiesofthestructureof
CFRDandthenonlinearpropertyofrockfill，itisverydifficulttocarryoutthereliabilityanalysistothiskindof
structures.Inthispaper，theresponsesurfacemethod(RSM)forreliabilityanalysesisadoptedtocalculatethe
reliabilityofCFRDandthecorrespondingcalculationformulaarederived.3Dnonlinearfiniteelementmethodis
appliedtocalculatestressanddeformationofCFRD.Thetwo-orderRSMisappliedtothereliabilityanalysesof
CFRD.Accordingtoapracticalexample，thecalculationofanti-crackandanti-crashreliabilityofthefaceslabare
conductedandbetterresultsareobtained.Comparedwithotherreliabilityanalysismethods，theproposedmethod
ismoreprecise，efficientandconvenient.

Keywords：hydraulicstructure；concrete-facedrockfilldam；responsesurfacemethod；reliabilityanal