基于Kriging模型的重力坝非概率可靠性分析

(南昌大学 建筑工程学院，南昌 330031)

1 研究背景

重力坝特殊的结构性质及其复杂的工作环境，决定了对其进行可靠性分析的复杂性。在我国，首次把结构可靠性分析方法引入大坝可靠度计算的是河海大学“水工可靠度”科研组。武清玺等[1]提出了基于有限元法的重力坝可靠性分析，并进一步计算了重力坝抗滑稳定的可靠性。江胜华等[2]运用加权响应面法，计算了重力坝各断层抗滑稳定的可靠指标，并与安全系数进行了比较，表明其安全系数与可靠指标并非存在完全的对等关系。概率可靠性模型虽能较好地描述参数的不确定性，但需不确定参数完整的概率分布信息，这对于绝大多数大坝工程通常难以获得，其不确定参数相关信息通常均较缺乏；而且有些不确定参数(如受人为控制的库水位)并非严格意义上的随机变化。另一方面，已有研究表明，概率可靠性计算结果对概率模型参数极其敏感，而重力坝工程失事为小概率事件，不确定参数概率函数尾部的较小变化或计算方法本身误差，都可能导致计算结果出现这些问题，导致概率可靠性理论应用于实际工程受到限制[3-5]。

在大坝工程中，虽难以获取不确定参数的准确统计信息，但不确定参数的变化幅度较易确定[6-7]。近些年发展起来的N-PR分析方法，采用区间或椭球等凸集合模型[8](Convex model)描述这类不确定但有界的参数，仅要求知道不确定参数集合的界限，无需了解其概率分布情况，对于不确定参数信息量少、计算精度要求高的重力坝可靠性问题研究有着独特优势和较强的工程适用性。……