斜坡式海堤堤顶高程确定的可靠性分析

论文摘要

我国是一个海洋大国,在绵长的海岸线上修建了保护腹地安全的海堤工程。每年台风引发的风暴潮可能使海堤遭受损坏,由此引发严重的人员伤亡与财产损失。波浪越顶是造成防波堤破坏的重要原因之一,因此,合理确定海堤堤顶高程对于防灾减灾具有十分重要的意义。目前,海堤设计还没有颁布专门的国家标准,但是,沿海省份都有各自的地方标准。这些地方标准采用设计高潮位、波浪爬高与安全超高三者之和来计算堤顶高程,其中设计高潮位采用我国《海港水文规范》推荐的年频率统计法。实际上,用于统计的年极值高潮位往往是由天文潮位与风暴增水组合而成的,而在进行频率分析时,却忽略了两个组成因素的联合作用。同时,地方标准在确定堤顶高程时,对于安全超高值的选取也带有经验性。本文以海堤工程所在地区的长期观测资料为基础,选择适当的波浪爬高公式,运用广义随机空间内的验算点法来确定堤顶高程,为海堤堤顶高程的确定提供一种新的思路。具体计算时,对于不同的随机变量,选择多种极值分布,如Pearson-III型分布、Log-normal分布、Gumbel分布和Weibull分布,进行适线,同时考虑各随机变量间的相关性,建立堤顶高程计算的极限状态方程,估计堤顶高程重现值。以莱州湾某海堤与黄海某海堤为例进行了方法的验证计算。本文主要工作包括以下内容:（1）综述国内外斜坡堤波浪爬高的计算方法,如VDM法、《海港水文规范》方法、《堤防工程设计规范》方法。（2）总结国内外可靠度计算方法,如一次二阶矩法、响应面法、蒙特卡罗法、随机有限元法,并且采用MATLAB软件编写了计算程序。（3）对具体的海堤断面,分别采用地方标准方法和基于可靠性理论的方法确定堤顶高程,计算结果验证了本文方法的可行性和合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 海堤概述
• 1.2 海堤堤顶高程确定方法的研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文的主要工作
• 2 斜坡堤上的波浪爬高
• 2.1 概述
• 2.2 国外波浪爬高的计算
• 2.3 国内波浪爬高的计算
• 2.4 本章小节
• 3 基于可靠性理论的堤顶高程确定
• 3.1 结构可靠性理论的基本概念
• 3.2 结构的极限状态
• 3.3 工程结构可靠度计算方法
• 3.3.1 一次二阶矩法
• 3.3.2 响应面法
• 3.3.3 蒙特卡罗法
• 3.3.4 随机有限元法
• 3.4 海堤堤顶高程确定的可靠性分析
• 3.4.1 基于可靠性理论的堤顶高程确定方法
• 3.4.2 莱州湾某海堤堤顶高程的确定
• 3.4.3 黄海某海堤堤顶高程确定
• 3.5 本章小节
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文