测绘工程论文范文篇一
1绪论
1.1研究背景
我国自改革开放以来，经过30多年的迅速发展，经济水平有了很大的提高，人民生活水平有了很大改善。当人们在享受经济发展带来的巨大便利的同时，也意识到经济发展带来的某些弊端。我国的能源以煤炭为主，2009年，我国一次能源消费总量为31亿t标准煤，其中煤炭占69.6%，石油占17.5%[1]。大量化石高碳能源的消耗，使大气环境遭到破坏，雾霾天气频现，已严重影响到人们的正常生活和威胁到人们的身体健康，加之化石能源储量日益减少，能源需求却不断增加的现实，人们意识到发展清洁可再生能源的紧迫性和重要性。在我国，作为清洁可再生能源发电主要有核电、太阳能发电、风电和水电。选址限制和安全问题，成为核电大规模发展的瓶颈；太阳能发电和风电由于受到技术以及上网电价过高的限制，也不能大规模发展。但是水电却有着很好的发展前景。在我国水能资源总量丰富，储量居世界之首[2]。我国大陆水力资源理论蕴藏量约为6. 9亿kW，其中技术可开发量为5. 4亿kW，年发电量25000亿kWh,经济可开发量4. 02亿kW，年发电量18000亿kWh;而现阶段我国水能开发量只占水能资源总量的35%，由此可见，水电发展的空间还很大，同时“十二五规划”也对大力发展水电提出了新的要求，水电必将成为中国的主流能源之一[3]。水电的发展离不开现工建设，而重力琐的建设在其中扮演着重要的角色。重力琐一直以来是栏河现重要现型之一，我国从1949-1985年，在己建成的坝高30ni以上的113座混凝土坝中，重力坝达58座，占总数的51%。截止到2003年，我国已建在建现高l00m以上、装机容量50万kW以上的37座水电站中，其中琐型为重力琐的有15座[4]。在超高坝的建设中，重力现也扮演着重要的角色，现在世界上已建最高的混凝土重力琐是瑞士的大狄克逊坝，坝高285ni，我国已建最高的碾压混凝土重力琐是龙滩，现高216. 5in[5]。重力填之所以如此受到工程设计人员的青睐，这是因为重力现自身的优势所决定的。重力顼具有结构的受力明确，设计方法简便，对地形、地质条件适应性强，枢纽泄洪问题容易解决，施工质量容易得到保证的等方面的优势。
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1.2国内外可靠度理论研究现状
工程技术人员在对结构进行设计、施工和使用的过程中，逐渐认识到影响结构稳定性的因素所具有的不确定性，并且意识到这种不确定性对结构稳定性的影响不容忽视。于是研究人员将随机可靠度理论引入工程结构领域进行研究，并将结构可靠度规定为结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。结构可靠度理论的研究同时也满足了结构设计风险决策论中计算结构失效概率的需要。自20世纪20年代起，国际上开始开展结构可靠度基本理论的研究。1924年，在当时尚没有可供使用的计算方法来计算结构的失效概率，但是Forssell毅然提出了结构的设计应使结构的初始建造费用和结构倒塌损失期望值总和最小的思想，从而促进了结构可靠度计算方法的研究揭开了结构可靠度理论研究的序幕。1947年，前苏联的学者尔然尼采提出了 “二阶矩模式但是这种方法提出以后并没有马上被人们认可和接受，直到1969年，在美国学者Cornell[i8]提出将可靠指标;作为衡量结构安全的统一标准的伟大构想后，得到学术界普遍认可，从而使二阶矩法得到重视。但是随着可靠度理论研究的进一步深入，二阶矩法的局限性也暴露出来：首先，二阶矩法只考虑了随机变量的平均值和标准差，因此它不能考虑随机变量的概率分布类型；其次，由于随机变量的平均值一般不在极限状态曲面上，因此将非线性功能函数在随机变量的平均值处展幵不合理，展开后的线性极限状态平面可能较大程度的偏离原来的极限状态曲面；最后，用相同力学含义但是数学表达式不同的极限状态方程计算得到的结构可靠指标值不同，有时结果之间存在较大差异，这些缺点使得研究人员对二阶矩法的合理性产生了怀疑。
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2可靠度理论
2. 1蒙特卡洛法
蒙特卡洛法（MC法）得名于法国与意大利接壤处的赌城蒙特卡洛。这是因为蒙特卡洛法以概率论和数理统计理论为基础，一些物理学家为了体现其随机性的特征，故以闻名于世的赌城蒙特卡洛为其命名蒙特卡洛法也常被称为统计试验法、概率模拟法或随机抽样法。它是把定性问题化为非定性问题求解的方法。用蒙特卡洛法解题，并不像通常的数理统计方法那样，通过真实的实验来完成的，而是根据事物的数量和几何特征，利用数学的方法进行数学模拟实验。这种方法已成为有效的近似计算手段，可用来求解一些复杂的定积分、线性方程组、偏微分方程组和泊松方程等，它几乎已渗透到了各个领域中。在工程结构可靠指标的求解应用中，MC法的计算结果具有相对较高的精度，因此常用于校核其他结构可靠度近似计算方法的计算结果，同时MC法回避了结构可靠度分析中需要考虑极限状态曲面复杂性的数学困难，因此也常被用于一些复杂情况的结构可靠度分析。MC法的模拟计算结果是一个随机变量，即对于结构可靠度问题，模拟求得的失效概率值是不确定的值[31]。MC法的计算工作量取决于结构失效概率，当失效概率很小时，计算需要的模拟次数将很多，从而导致计算工作量特别大，但是随着计算机技术的不断发展以及重要抽样法的应用，MC法计算工作量大的缺点也在逐渐被克服。
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2. 2改进的一次二阶矩法
中心点法或均值一次二阶矩法，即所谓的二阶矩模式，是结构可靠度理论研究初期提出的一种近似计算方法，其基本思想是首先将非线性功能函数在随机变量的平均值处作泰勒级数展幵并保留至一次项，然后直接取用随机变量的一阶矩和二阶矩近似计算功能函数的平均值和标准差，可靠指标由计算得到的功能函数的平均值和标准差的商来表示。虽然此种方法的计算简便，但是缺点也是显而易见的。针对均值一次二阶矩法在求解可靠指标时的自身局限性，研究人员对其进行了改进，提出了改进的一次二阶矩法或验算点法，将功能函数在失事临界点处展开，从而来降低截断误差以求获得较高的计算精度。在实际工程中，结构功能函数中常包括非正态分布的随机变量，对于这种功能函数可靠指标的计算，一般要把非正态随机变量当量化或转换为正态随机变量。将非正态随机变量当量化或转换为正态随机变量的常用的三种方法是JC法、映射变换法和实用分析法。
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3重力坝坝基面抗滑稳定性的传统分析方法.........33
3.1 传统安全系数法........ 33
3.2分项系数法........ 34
3.3工程实例分析 ........ 36
3.4 本章小结........ 39
4常规可靠度计算方法在工程实例中的应用........ 40
4.1随机变量统计特征........ 40
4.2功能函数 ........41
4.3随机变量服从正态分布的可靠度分析........ 41
4.4直接MC法的应用研究 ........46
4.5重要MC法的应用研究........ 48
4.6 本章小结........ 51
5广义可靠度计算方法在工程实例中的应用........ 53
5.1随机变量服从正态分布的可靠度分析........ 54
5.2随机变量服从对数正态分布的可靠度分析 ........56
5.3考虑随机变量截尾分布的可靠度分析........ 68
5.4忽略非敏感因子随机性的可靠度分析........ 75
5.5 本章小结........ 75
6 二次二阶矩法在工程实例中的应用
以上求解可靠指标的JC法、映射变换法、实用分析法、GJC法、GMT法、GPA法都是在改进一次二阶矩法的基础上发展而来，它们均不能考虑极限状态曲面的凹凸性，因此当结构极限状态方程的非线性程度较高时，求解得到的结果误差可能较大。二次二阶矩法（SORM法）可以考虑结构极限状态方程的二次非线性对结构可靠指标的影响，计算结果的精度较高，但是关于其在重力琐现基面抗滑稳定可靠度分析中的应用研究较少，因此研究其在工程实例中的实用性具有重要的意义。本章应用二次二阶矩法对工程实例中的典型琐段琐基面抗滑稳定可靠指标进行了计算分析。在计算过程中，二次二阶矩法利用GMT法计算得到的相应的可靠指标和验算点进行结构可靠指标的求解。计算中用到的功能函数、功能函数在验算点处的一阶偏导向量和二阶偏导矩阵、相应的程序框图及计算程序见附录C。
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结论
在对重力现现基面抗滑稳定性进行安全评价时，早期的规范中规定使用传统的安全系数法，即依据抗剪断强度公式和抗剪强度公式计算抗滑稳定安全系数用以判断坝基面是否失稳。但是此方法不能考虑基本参数实际存在的随机性，得到的计算结果不能完全反映客观实际。于是新的规范中又进一步规定采用概率极限状态设计原则，提出以分项系数极限状态设计表达式进行结构设计，此方法以可靠度理论为基础，不论是在理论上还是在技术上较传统安全系数法都是一个进步。分项系数法的引入也从侧面反映了用可靠度理论研究重力现琐基面抗滑稳定的重要性。本文首先利用传统安全系数法和分项系数法对工程实例中的典型顼段琐基面抗滑稳定性进行了安全评价。在此基础上应用可靠度分析方法对该现段顼基面抗滑稳定性进行了计算分析。研究了多种可靠度计算方法在重力现现基面抗滑稳定性计算中的应用；计算分析了抗剪断摩擦系数f和黏聚力C'之间的负相关性对琐基面抗滑稳定可靠指标的影响，.以及抗剪断摩擦系数f和黏聚力c的概率分布类型的改变对顼基面抗滑稳定可靠指标的影响；计算分析
