可靠度理论论文提纲

论文题目：基于可靠度理论的火灾高温下隧道结构安全性能分析

摘要：随着城市规模的扩大,地铁作为一种快速的交通工具可以有效地缓解人们的出行压力,得到了快速发展,随之而来的是地铁各类事故的数量和频率也相应地增加,火灾作为其中一种主要的事故,由于其高危险性引起了各方的高度重视。由于隧道火灾温度高,升温速度快,其对结构承载能力造成严重损伤,影响结构的安全性。准确定量地评价结构的安全性可以为隧道衬砌防火和灾后修复提供一个明确的参考。可靠度理论可以在考虑不确定因素的基础上定量准确地评价结构的安全程度。因此,本文基于前人的研究,运用可靠度理论,研究了火灾下盾构隧道承载能力极限状态下结构的可靠度,主要研究工作如下:（1）选取材料热工参数,应用ANSYS建立火灾下盾构隧道衬砌结构有限元模型,并分析了结构火灾下温度场的变化规律。（2）在分析温度场变化规律的基础上,结合材料高温力学性能劣化规律,建立了结构承载能力随受火时间的计算公式。同时结合修正惯用法,考虑材料劣化对内力分布的影响,建立截面荷载效应随受火时间的计算公式,然后建立截面高温下失效功能函数。（3）基于蒙特卡罗原理,利用MATLAB分析了衬砌厚度、混凝土强度、保护层厚度等随机变量及其变异系数等各种影响因素对高温下结构可靠性的影响。（4）在可靠性分析的基础上,探索出影响比较大的因素,从实际出发对隧道进行了结构防火优化设计,给出了相关的安全防火建议,并且利用本文思路建立了基于可靠度理论的火灾后隧道衬砌结构安全评估模型。

关键词：隧道工程;火灾高温;结构安全性能;可靠度理论;结构防火;优化设计

学科专业：桥梁与隧道工程

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 背景及研究意义

1.1.1 国内外隧道火灾情况

1.1.2 隧道起火原因

1.1.3 隧道火灾特点

1.1.4 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.2.1 隧道火灾场景及特点研究

1.2.2 高温下隧道衬砌结构材料损伤研究

1.2.3 火灾高温下隧道衬砌结构力学行为研究

1.2.4 可靠度理论在工程领域应用研究

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第二章 火灾下隧道衬砌结构温度场分析

2.1 温度场计算分析方法

2.1.1 基本假定

2.1.2 热传导方程及定解条件

2.2 建立温度场分析模型

2.2.1 隧道温度边界条件

2.2.2 隧道内部横向温度场分布

2.2.3 模型建立与材料参数

2.3 火灾下衬砌结构温度场分析

2.3.1 火灾下衬砌结构温度分布云图

2.3.2 不同时刻衬砌截面温度分布规律

2.3.3 沿衬砌厚度温度分布规律

2.4 高温下衬砌结构截面损伤深度的变化规律

2.5 小结

第三章 火灾下隧道衬砌结构可靠度计算方法

3.1 可靠性基本概念

3.1.1 结构的极限状态及功能函数

3.1.2 可靠性的度量指标

3.2 结构可靠度模型

3.2.1 功能函数

3.2.2 计算方法

3.3 高温下衬砌截面极限承载力计算方法

3.3.1 截面极限承载能力计算

3.3.2 截面承载力随受火时间变化的计算

3.4 隧道衬砌荷载效应计算方法

3.4.1 荷载

3.4.2 截面的内力计算

3.4.3 荷载效应随时间变化

3.5 高温下衬砌截面的功能函数

3.6 小结

第四章 火灾下隧道衬砌结构可靠度计算分析

4.1 选取最危险截面

4.2 随机变量的选取

4.3 高温下各因素对衬砌结构可靠性的影响研究

4.3.1 衬砌厚度及其变异系数

4.3.2 混凝土标号及其变异系数

4.3.3 钢筋等级及其变异系数

4.3.4 钢筋保护层厚度

4.3.5 混凝土重度及其变异系数

4.3.6 覆土重度及其变异系数

4.3.7 隧道埋深及其变异系数

4.3.8 地基抗力系数及其变异系数

4.3.9 侧压力系数及其变异系数

4.3.10 配筋率及其变异系数

4.3.11 高温下结构可靠性综合分析

4.4 隧道防火优化

4.5 隧道衬砌防火安全建议

4.6 建立高温下结构承载能力安全评估模型

4.7 小结

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 进一步研究的建议

参考文献

致谢