《（硕士论文）基于可靠性的城市雨水管网水力计算研究》.pdf

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摘要西南交通大学硕士研究生学位论文第雨水管网是城市的重要基础设施之一，目前的设计方法是定值设计法，缺乏对排水可靠性的考虑。而事实上，在设计过程中涉及的变量以及采用的计算模型等具有不确定性，在设计时应当考虑这些不确定性因素，将设计变量看作是随机变量，运用基于可靠性理论的概率极限状态设计法来设计。城市雨水管网系统的任务就是及时可靠地汇集并排除降雨形成的地面径流，从而给城市刨造一个舒适安全的生存和生产环境。但是，近年来诸多城市绫本⑸虾！⒛暇⒊啥嫉都不同程度地发生了内涝灾害，给人们造成了巨大的经济损失。造成内涝的原因除了排水设施和管理制度跟不上经济的发展、城市化进程的步伐外，现有排水管网的可靠性低也是一个主要原因。因此，研究雨水管网的可靠性，采取基于可靠性理论的概率极限状态设计法来设计雨水管网有着重要的实际意义。本论文首先分析了雨水管网设计中存在的不确定性，然后针对一个已经存在的雨水管网，采用验算点法、蒙特卡罗法、遗传算法址椒ḿ扑愠隽烁鞯段管道的可靠度，采用界限估计法估计出整个雨水管网体系的可靠度，计算结果显示了现有的用定值设计法设计的雨水管网可靠性低的结论。接着提出了雨水管网概率极限状态设计的目标可靠指标建议值，并计算出与之相对应的分项系数，最后举例运用目标可靠指标和分项系数表达式两种方法进行了雨水管道的概率极限状态水力计算。关键词可靠性；概率极限状态；雨水管网；水力计算
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第滦髀研究意义西南交通大学硕士研究生学位论文第通常所说的可靠性是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，度量产品可靠性的数量指标称为可靠度，是产品可靠性的概率量度“３鞘杏晁艿朗鞘粲诠こ探峁沟姆冻胱停S媒峁箍煽啃岳砺劾研究，对于由多根管道组成的雨水管网系统来说，其可靠性的研究又涉及到结构体系可靠性的问题。工程结构可靠性理论的研究起源于对结构设计、施工和使用过程中存在的不确定性的认识，是随着结构设计方法发展超来的。Ｄ壳埃疃喙こ探构缃ㄖ⑶帕骸⑻贰⒐贰⒏劭凇⑺的设计都采用以可靠性理论为基础以分项系数表达的概率极限状态设计法来设计，然而，作为城市重要基础设施的排水管网设计方法仍然是定值设计法，对于雨水管网来说，现行的设计方法是采用推理公式法计算降雨产生的径流量，明渠恒定均匀流公式计算输水能力，计算过程中涉及的参数都是确定性的。而事实上，这些参数均具有不确定性，例如：暴雨强度与降雨的重现期、历时、排水流域的大小等有关，是不确定的：径流系数与城市的发展有关，也是不确定的；汇流面积有边界的不确定性和计算面积的误差：由于制造误差和使用过程中的沉淀造成的断面减少，所以管径是不确定的；由于管道不童、扭曲及沉降，使得管道坡度是不确定的；由于管材质量和运行中的冲淤影响等，所以糙率也是不确定的，而推理公式法本身是基于城市雨水设计流量与降雨同频率的假设的近似计算公式，运用明渠恒定均匀流公式计算城市非恒定非均匀的雨水径流量也是近似的，即存在计算模式的不确定性“Ｋ裕谟晁芡计时，应把这些不确定性因素看作是随机变量，运用基于可靠性理论的概率极限状态设计法来设计。城市雨水管网系统的任务就是及时可靠地汇集并排除暴雨形成的地面径流，防止城市居住区与工业企业受淹，以保障城市人民的生命安全和生产生活的正常运行。但是，目前诸多城市都不同程度地存在内涝问题，例如北京、南京、上海、成都等地一遇到暴雨就地面大面积积水，以至于交通瘫痪，桥涵堵塞，严重影响了居民生活、交通运输和工业生产，由此发生的道路塌
国内外研究现状西南交通大学硕士研究生学位论文第陷，房屋倒塌，交通事故等带来了巨大的人员伤亡和经济损失；大量的积水漫溢在街区，严重地污染了环境，损害了人们的身心健康。造成这些灾害的原因除了排水设施和管理制度跟不上经济的发展、城市化进程加快的步伐外，现行雨水管网的定值设计方法杓浦胁豢悸前踩凳涂煽啃也是一方面的原因，已有的一些文献证实表明：这种确定性设计方法设计的管网的可靠性是很低的，即使是设计重现期内的暴雨，也不能及时地排除”“因此，研究雨水管网的可靠性，采取基于可靠性的概率极限状态设计法来设计雨水管网有重要的实际意义。自世纪年代起，国际上开展了结构可靠性基本理论的研究，并逐步扩展到结构分析和设计的各个方面，到世纪年代，可靠度方法在结构设计规范中的应用成为可靠性研究的一项重要内容。国际标准化组织于年颁布了《结构可靠性总原则》，年又颁布了该标准化的修订版本，在推进世界各国结构可靠度设计方面起了重要作用。我国对结构可靠度理论的研究始于世纪年代，曾讨论了数理统计方法在结构设计中的应