中小型泵站抗滑稳定可靠性分析
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摘要
可靠度作为安全指标，它具有反映结构安全性、适用性、可靠性的特点，在桥梁、大坝等的大中型工程中都得到了广泛的应用。但是，对于具体的水工建筑物的可靠性分析问题，由于水工结构的条件、工程的复杂性，因此在结构设计可靠性研究方面进展甚微，尤其是对泵房、水闸等水工建筑物的可靠性分析研究甚少。
本文针对这一特点，按照结构可靠性理论，考虑水工建筑物的静、动力工况，对泵房、水闸等建立了可靠性分析的一般计算方法，并选择了两个具有代表性的两个泵站：一个是小型泵站，一个是中型泵站。对这两个泵站的可靠性进行了较为系统、严密的校核验证。得出了比较满意的结果。
在以往的泵站设计中，对于小型泵站，一般不考虑地震力；对于大中型泵站，即使考虑地震载荷大多都运用拟静力法，进行大致的近似计算。
而本文是通过反应谱法，求解泵站的自振频率、周期。然后在相应的地震烈度下，求解其所受的最大地震力，从而使地震力的求解更精确。同时，再将求得的地震力，引入泵房的可靠性指标的计算中。从而使得泵房的可靠度更具有说服性。也为可靠性理论在泵站可靠度分析上的应用，提出了一种分析的方法。
Fiduciary level, a safety index, has the features of security, feasibility and reliability. This it is widely used in large and medium engineering such as bridges, dams and so on. However, the condition of hydraulic structure and structural complexity gives difficulties to the reliability analysis. So the reliability make less, especially in pump station and water gate.
In this essay, a general computational method to pump station and water gate was put forward according to the reliability theory and the station and dynamic operating node of hydraulic structure .The two typical pump station were dozed .the one is midget pump station and the other is medium one. Satisfactory result was attained through checking and verifying the two pump stations reliability strictly.
The earthquake force was ignored during designing midget pump station, while the pseudo-static method just gave approximate calculation to the large and medium pump station ever.
In this essay, the answer to natural frequency of vibration and periodic time will given in the response spectrum method. Then the precise earthquake force can be gained under the earthquake intensity accordingly .
The reliability will be more reasonable and persuasive. When the earthquake force entered the reliability index. It puts forward a different method to reliability theory in reliability analysis of pump station.
本文针对这一特点，按照结构可靠性理论，考虑水工建筑物的静、动力工况，对泵房、水闸等建立了可靠性分析的一般计算方法，并选择了两个具有代表性的两个泵站：一个是小型泵站，一个是中型泵站。对这两个泵站的可靠性进行了较为系统、严密的校核验证。得出了比较满意的结果。
在以往的泵站设计中，对于小型泵站，一般不考虑地震力；对于大中型泵站，即使考虑地震载荷大多都运用拟静力法，进行大致的近似计算。
而本文是通过反应谱法，求解泵站的自振频率、周期。然后在相应的地震烈度下，求解其所受的最大地震力，从而使地震力的求解更精确。同时，再将求得的地震力，引入泵房的可靠性指标的计算中。从而使得泵房的可靠度更具有说服性。也为可靠性理论在泵站可靠度分析上的应用，提出了一种分析的方法。
Fiduciary level, a safety index, has the features of security, feasibility and reliability. This it is widely used in large and medium engineering such as bridges, dams and so on. However, the condition of hydraulic structure and structural complexity gives difficulties to the reliability analysis. So the reliability make less, especially in pump station and water gate.
In this essay, a general computational method to pump station and water gate was put forward according to the reliability theory and the station and dynamic operating node of hydraulic structure .The two typical pump station were dozed .the one is midget pump station and the other is medium one. Satisfactory result was attained through checking and verifying the two pump stations reliability strictly.
The earthquake force was ignored during designing midget pump station, while the pseudo-static method just gave approximate calculation to the large and medium pump station ever.
In this essay, the answer to natural frequency of vibration and periodic time will given in the response spectrum method. Then the precise earthquake force can be gained under the earthquake intensity accordingly .
The reliability will be more reasonable and persuasive. When the earthquake force entered the reliability index. It puts forward a different method to reliability theory in reliability analysis of pump station.
引文
1 申向东．水工结构可靠性理论．呼和浩特：内蒙古农业大学，2001
2 吴世伟．结构可靠度分析．南京：河海大学，1986
3 赵国藩．工程结构可靠性理论的应用．大连：大连理工大学，1996
4 刘宁、郑建青．工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（上）．河海大学学报，1999，27（5）：1～6
5 刘宁．工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（下）．河海大学学报，2000，28（1）： 1～6
6 吕震宙、冯蕴雯．结构可靠性问题研究的若干进展．力学进展，2000，30（1）：21～26
7 李典庆、周建方．机械设计中的可靠的反分析方法．机械设计，2001，（3）：33～35
8 徐建平、胡厚田．摄动随机有限元法在顺层岩质边坡可靠性分析中的应用．岩土工程学报，1999，21（1）：72～76
9 李飒、阎澎旺等．高桩码头岸坡的滑坡与分析．岩土工程学报．1999，21（3）：343～347
10 张建民、杨永全等．射流冲击下水垫塘底板失稳的模糊随机分析．水利学报，2000，（12）：1～6
11 申向东．泵房抗滑稳定可靠性分析．工程力学，1999（增刊）：11～15
12 茜平一、陈小平．天然地基承载力可靠度研究．岩土力学，1999，20（2）：41～45
13 申向东．Winkler地基板的可靠性分析．机械排灌，1998，（3）：31～33
14 胡展飞、周健．深基坑基底软土稳定性研究．土木工程学报，2001，34（2）：84～88
15 武清玺、赵魁之．随机有限元法分析水工隧洞的可靠度．岩土力学，1995，16（4）：13～18
16 杨林德、徐超．Monte Carlo模拟法与基坑变形的可靠度分析．岩土力学，1999，20（1）：15～18
17 周东、吴恒．深基坑支护坡稳定性概率分析．岩土工学报，2000，22（5）：630～633
18 贡金鑫、赵国藩．相关荷载效应组合及结构可靠度计算．工程力学，2001，18（4）：1～6
19 况龙川．水泥体支护体稳定的可靠度分析．岩土力学，2000，21（1）：45～48
20 王家臣、谭文辉等．义马北露天煤矿工作帮边坡可靠性研究．岩土工程学报，2000，22（1）：105～108
21 寇晓东、周维垣等．三维快速拉格朗日法进行小湾拱坝稳定分析．水利学报，2000，（9）：8～14
22 陈谦应．堤坡可靠性设计极限状态方程及参数敏感性分析．岩土力学，1995，16（3）：14～19
23 徐军、刘东升．用改进的JC方法分析三维Hoek-Brown准则的可靠度．岩土力学，1999，20（1）：44～47
24 徐军、邵军．遗传算法在岩土工程可靠度分析中的应用．岩土工程学报，2000，22（5）：586～589
25 刘长虹、吕震宙等．用于结构可靠性分析中的系统描述性抽样法．计算力学学报，2000，17（2）：214～217
26 严人觉、王贻荪等．动力基础半空间理论．北京：中国建筑工业出版社，1981
27 顾晓鲁、钱鸿晋、刘惠珊、汪时敏．地基与基础．北京：中国建筑工业出版社，1993，第二版．
28 丰定国、王清敏．工程结构抗震．北京：地震出版社，1994
29 R.M.克里斯坦森．粘弹性力学引论．北京：科学出版社，1982
30 徐攸在、徐国彬等译．土与地基的振动．北京：中国建筑出版社．1976
31 谢定一．土动力学．西安：西安交通大学出版社，1988
32 徐攸在、王志良译．土动力学．北京：水利电力出版社．1984
33 江苏水利局．小型机电排灌配套手册．北京：水利电力出版社，1977
34 王光远等译．结构动力学．北京：科学出版社，1981
35 申向东等．材料力学．北京：机械工业出版社，1998
36 李继华．可靠性数学．北京：中国建筑工业出版社，1988
38 中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会．工程结构可靠性全国第一届学术交流会议论文集．北京：1987
39 中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会．工程结构可靠性全国第二届学术交流会议论文集．重庆：1989
40 中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会．工程结构可靠性全国第三届学术交流会议论文集．南京：1992
41 中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会．工程结构可靠性全国第四届学术交流会议论文集．西安：1995．
42 中华人民共和国水利部．中华人民共和国国家标准，泵站设计规范（GB/T 50265-97）．北京：中国计划出版社，1997
43 华东水利学院、清华大学．水工钢筋混凝土结构学．北京：水利电力出版社，1987，第二版
44 杨显明等译．水工建筑物的计算．北京：水利出版社，1980
45 清华大学抗爆抗震工程教研室．结构模型的振动台试验研究．北京：清华大学出版社，1990
46 李家宝．结构力学建筑力学第三分册．北京：高等教育出版社，1980
47 朱彦鹏．特种结构．武汉：武汉工业大学出版社，2000
48 李德、钱颂迪．运筹学．北京：清华大学出版社，1982
49 刘宏欣、陈忠范等．砌体结构剪力墙的抗震性能研究．工程抗震，2001（4）：21～25
50 高新科、朝伦巴根．计算及计算方法程序集．内蒙古农牧学院，西北农业大学，1995
51 赵奎元．FORTRAN77简明教程．北京：清华大学出版社，1985
52 谭浩强、田淑清．FORTRAN77语言程序设计．北京：高等教育出版社，1988
53 谭浩强．FORTRAN77结构程序化设计．北京：清华大学出版社，1993
54 谭浩强、龙耀庭．FORTRAN77科学计算子程序设计．北京：清华大学出版社，1993
55 浙江大学数学系高等数学教研室．工程数学概率论与数理统计．北京：高等教育出版社，1979
56 吴世伟、张思俊、余强．坝上游水位变化规律及统计量．华东水利学院学报，1984（4）：56～62
57 高等数学．北京：高等教育出版社，1987
58 葛世荣．机械可靠性计算的拉格朗日乘子法．机械设计，1990，7（5）：17～20
59 华东水利学院．水工设计手册．北京：水利水电出版社，1984
60 李振富、张社荣、郭怀志．水平地震系数的概率特性估计及应用．工程结构可靠性全国第三届学术交流会议论文集．1992
61 建筑工程手册.建筑工程设计卷．北京：地震出版社，1993
62 冯启民、胡珒贤．空间相关地面运动的数学模型．地震工程与工程振动，1981（９）
63 欧进萍、牛荻涛．地震地面运动随机过程模型的参数及其结构效应．哈尔滨建筑工程学院学报，1990
64 霍俊荣．近场强地面运动衰减规律的研究．国家地震局工程力学研究所博士论文，1989
65 何金平、李珍照．大坝结构实测性态综合评价中的权重问题．武汉大学学报，2001，34（3）：13～17
66 郭艳阳、李传才等．清江高坝洲大坝的抗滑稳定分析．武汉大学学报，2001，34（5）：21～24
67 中国建筑科学研究院．建筑结构统一设计标准．北京：中国建筑工业出版社，1984
68 江近仁、陆钦年．多自由度滞变结构随机地震反应的均值反应谱法．地震工程与工程振动，1984，4（4）：1～13
69 吴再光、韩国城等．非线性土层随机地震反应的概率平均等价线性化法．岩土工程学报，1989，11（4）：9～16
70 吴再光．剪切型钢筋混凝土框架结构随机地震反应分析．大连理工大学学报：1991（3）
71 星各胜．随机振动分析．北京：地震出版社，1977
72 郭怀志等．可靠度的数值解法．水利学报，1990
73 高小旺、鲍霭斌．地震作用的概率模型及其统计参数．地震工程与工程振动，1991，15（1）
74 欧进萍．国外动力可靠性述评．武汉建材学院学报，1983，（2）
2 吴世伟．结构可靠度分析．南京：河海大学，1986
3 赵国藩．工程结构可靠性理论的应用．大连：大连理工大学，1996
4 刘宁、郑建青．工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（上）．河海大学学报，1999，27（5）：1～6
5 刘宁．工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（下）．河海大学学报，2000，28（1）： 1～6
6 吕震宙、冯蕴雯．结构可靠性问题研究的若干进展．力学进展，2000，30（1）：21～26
7 李典庆、周建方．机械设计中的可靠的反分析方法．机械设计，2001，（3）：33～35
8 徐建平、胡厚田．摄动随机有限元法在顺层岩质边坡可靠性分析中的应用．岩土工程学报，1999，21（1）：72～76
9 李飒、阎澎旺等．高桩码头岸坡的滑坡与分析．岩土工程学报．1999，21（3）：343～347
10 张建民、杨永全等．射流冲击下水垫塘底板失稳的模糊随机分析．水利学报，2000，（12）：1～6
11 申向东．泵房抗滑稳定可靠性分析．工程力学，1999（增刊）：11～15
12 茜平一、陈小平．天然地基承载力可靠度研究．岩土力学，1999，20（2）：41～45
13 申向东．Winkler地基板的可靠性分析．机械排灌，1998，（3）：31～33
14 胡展飞、周健．深基坑基底软土稳定性研究．土木工程学报，2001，34（2）：84～88
15 武清玺、赵魁之．随机有限元法分析水工隧洞的可靠度．岩土力学，1995，16（4）：13～18
16 杨林德、徐超．Monte Carlo模拟法与基坑变形的可靠度分析．岩土力学，1999，20（1）：15～18
17 周东、吴恒．深基坑支护坡稳定性概率分析．岩土工学报，2000，22（5）：630～633
18 贡金鑫、赵国藩．相关荷载效应组合及结构可靠度计算．工程力学，2001，18
19 况龙川．水泥体支护体稳定的可靠度分析．岩土力学，2000，21（1）：45～48
20 王家臣、谭文辉等．义马北露天煤矿工作帮边坡可靠性研究．岩土工程学报，2000，22（1）：105～108
21 寇晓东、周维垣等．三维快速拉格朗日法进行小湾拱坝稳定分析．水利学报，2000，（9）：8～14
22 陈谦应．堤坡可靠性设计极限状态方程及参数敏感性分析．岩土力学，1995，16（3）：14～19
23 徐军、刘东升．用改进的JC方法分析三维Hoek-Brown准则的可靠度．岩土力学，1999，20（1）：44～47
24 徐军、邵军．遗传算法在岩土工程可靠度分析中的应用．岩土工程学报，2000，22（5）：586～589
25 刘长虹、吕震宙等．用于结构可靠性分析中的系统描述性抽样法．计算力学学报，2000，17（2）：214～217
26 严人觉、王贻荪等．动力基础半空间理论．北京：中国建筑工业出版社，1981
27 顾晓鲁、钱鸿晋、刘惠珊、汪时敏．地基与基础．北京：中国建筑工业出版社，1993，第二版．
28 丰定国、王清敏．工程结构抗震．北京：地震出版社，1994
29 R.M.克里斯坦森．粘弹性力学引论．北京：科学出版社，1982
30 徐攸在、徐国彬等译．土与地基的振动．北京：中国建筑出版社．1976
31 谢定一．土动力学．西安：西安交通大学出版社，1988
32 徐攸在、王志良译．土动力学．北京：水利电力出版社．1984
33 江苏水利局．小型机电排灌配套手册．北京：水利电力出版社，1977
34 王光远等译．结构动力学．北京：科学出版社，1981
35 申向东等．材料力学．北京：机械工业出版社，1998
36 李继华．可靠性数学．北京：中国建筑工业出版社，1988
38 中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会．工程结构可靠性全国第一届学术交流会议论文集．北京：1987
39 中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会．工程结构可靠性全国第二届学术交流会议论文集．重庆：1989
40 中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会．工程结构可靠性全国第三届学术交流会议论文集．南京：1992
42 中华人民共和国水利部．中华人民共和国国家标准，泵站设计规范（GB/T 50265-97）．北京：中国计划出版社，1997
43 华东水利学院、清华大学．水工钢筋混凝土结构学．北京：水利电力出版社，1987，第二版
44 杨显明等译．水工建筑物的计算．北京：水利出版社，1980
45 清华大学抗爆抗震工程教研室．结构模型的振动台试验研究．北京：清华大学出版社，1990
46 李家宝．结构力学建筑力学第三分册．北京：高等教育出版社，1980
47 朱彦鹏．特种结构．武汉：武汉工业大学出版社，2000
48 李德、钱颂迪．运筹学．北京：清华大学出版社，1982
49 刘宏欣、陈忠范等．砌体结构剪力墙的抗震性能研究．工程抗震，2001（4）：21～25
50 高新科、朝伦巴根．计算及计算方法程序集．内蒙古农牧学院，西北农业大学，1995
51 赵奎元．FORTRAN77简明教程．北京：清华大学出版社，1985
52 谭浩强、田淑清．FORTRAN77语言程序设计．北京：高等教育出版社，1988
53 谭浩强．FORTRAN77结构程序化设计．北京：清华大学出版社，1993
54 谭浩强、龙耀庭．FORTRAN77科学计算子程序设计．北京：清华大学出版社，1993
55 浙江大学数学系高等数学教研室．工程数学概率论与数理统计．北京：高等教育出版社，1979
56 吴世伟、张思俊、余强．坝上游水位变化规律及统计量．华东水利学院学报，1984（4）：56～62
57 高等数学．北京：高等教育出版社，1987
58 葛世荣．机械可靠性计算的拉格朗日乘子法．机械设计，1990，7（5）：17～20
59 华东水利学院．水工设计手册．北京：水利水电出版社，1984
60 李振富、张社荣、郭怀志．水平地震系数的概率特性估计及应用．工程结构可靠性全国第三届学术交流会议论文集．1992
61 建筑工程手册.建筑工程设计卷．北京：地震出版社，1993
62 冯启民、胡珒贤．空间相关地面运动的数学模型．地震工程与工程振动，1981
63 欧进萍、牛荻涛．地震地面运动随机过程模型的参数及其结构效应．哈尔滨建筑工程学院学报，1990
64 霍俊荣．近场强地面运动衰减规律的研究．国家地震局工程力学研究所博士论文，1989
65 何金平、李珍照．大坝结构实测性态综合评价中的权重问题．武汉大学学报，2001，34（3）：13～17
66 郭艳阳、李传才等．清江高坝洲大坝的抗滑稳定分析．武汉大学学报，2001，34（5）：21～24
67 中国建筑科学研究院．建筑结构统一设计标准．北京：中国建筑工业出版社，1984
68 江近仁、陆钦年．多自由度滞变结构随机地震反应的均值反应谱法．地震工程与工程振动，1984，4（4）：1～13
69 吴再光、韩国城等．非线性土层随机地震反应的概率平均等价线性化法．岩土工程学报，1989，11（4）：9～16
70 吴再光．剪切型钢筋混凝土框架结构随机地震反应分析．大连理工大学学报：1991（3）
71 星各胜．随机振动分析．北京：地震出版社，1977
72 郭怀志等．可靠度的数值解法．水利学报，1990
73 高小旺、鲍霭斌．地震作用的概率模型及其统计参数．地震工程与工程振动，1991，15（1）
74 欧进萍．国外动力可靠性述评．武汉建材学院学报，1983，（2）