1、无失效数据下的桩基承载力可靠度研究摘 要：文章主要针对桩基静载试验中无失效数据的情况，对桩基承载力可靠度进行计算分析。以贝叶斯方法为基础，转换无失效数据指数模型中的时间参数为荷载参数，运用于桩基承载力可靠度的计算中，并得出无失效数据情况下桩基承载力的可靠度函数。计算得到的单桩承载力可靠度与实际情况相符，无失效数据可靠度模型能较好的使用在桩基承载力可靠度计算分析中，并通过工程实例分析，证明了文章方法的合理性。 关键词：贝叶斯；桩基承载力；无失效数据；可靠度 引言 可靠度理论在很多行业中得到了应用并发挥着不可替代的作用。近几年来，关于桩基承载力可靠度的研究主要是利用大量现场实验数据进行的。Zhan
2、g（2004）1利用基桩的现场静载荷试验数据和概率方法研究了试验结果对可靠度指标的影响，并提出了一种新的基桩承载力评价标准。Kwak（2010）2对桩承载力数据进行分类，并利用贝叶斯统计将分类后的数据进行更新，利用更新后的数据研究了承载力的指标，同时，给出了承载力的目标可靠度。国内从 20 世纪 80 年代中期开始，对桩基可靠性方面的研究日渐增多，傅旭东（1997）等6根据钻孔灌注桩的承载力资料和可靠度理论系统地研究了灌注桩的可靠度，并给出了具有工程意义的结论。赵新铭（2008）等3收集了南京江北灌注桩承载力的试桩资料，采用“校准法”分析了 PHC 桩承载力的可靠度。邓志勇（2003）等4采用
3、无量纲随机变量的极限状态方程，结合天津市钻孔灌注桩试桩资料进行了可靠度分析，采用 JC 法和 Monte Carlo 法进行可靠度指标的计算，并对影响可靠度指标的各因素进行了分析，并计算了单桩承载力的抗力分项系数。 但是在桩基工程中，因为工程的特殊性，设计方给出的安全系数较高，现场试验桩加载很难达到极限值，很少有失效情况发生，并且按JGJ106-2015 建筑桩基检测技术规范桩基检测试桩数最少不宜少于总桩数的 1%且不少于 3 根，试桩成本也较高，一般工程中桩基检测样本占总体的比值非常小，所以更难得到破坏或者失效的桩基试验样本数据。 文章针对无失效的桩基试验数据，考虑桩基试验中无桩基失效或者破
4、坏的情况，对静载试验结果进行分析，通过 Bayes 理论构建数学模型，对桩基静载试验中无失效数据情况，从理论上建立桩基承载力无失效数据可靠度计算模型，并用工程实例证明该方法的合理性。 1 模型的建立 对产品寿命的可靠性检验分析一般采用定时截尾试验方法，即到达预先规定的时间如果样品还没有失效便停止试验。或者是定数截尾试验方法，即失效样本达到规定的数量便停止试验。但桩基静载检测中，试验桩数量本身就较少而且很难加载到失效或者破坏定数截尾并不适合来衡量小样本的桩基承载力可靠度，而加载的时间相对于使用寿命几乎可以忽略不计，定时截尾试验方法并不可行。而对于桩基承载力的研究文章将时间参数转化为荷载参数，那么
5、定时截尾模型便可以较好的使用在桩基承载力可靠度计算中了。在桩基竖向静载试验中，以单桩承载力设计值的 2 倍作为桩基静载试验截尾荷载，检测中，会出现所有试样无一失效或者破坏的情况，这时我们得到的是“无失效数据” 。随着科学技术的进步，高可靠度性产品迅速发展，桩基工程就是属于这样的一个高可靠性的产品，加上容量小、试验时间不允许长、试验加载程度不高等原因，无失效数据越来越频繁的出现。因此，寻求在无失效数据条件下进行科学、有效的可靠性分析方法，已经成为可靠性分析的一个新的十分重要的领域。 在桩基静载试验中，会遇到“无失效数据” （在规定的截尾荷载内没有产品失效） 。那么对于桩基静载试验，无失效问题的提
6、法为：定载截尾的“无失效数据” 。 在定载截尾试验中，设产品可承受荷载 p 的分布函数为 F（p，？兹） ，？兹？专为未知均值参数，？专为参数空间，截尾荷载分别为p1，p2，pk 且满足 p1，又由假设 2） g10.95。 5 结束语 （1）文章通过利用无失效数据数学模型，对静载试验结果进行分析，得到桩基承载力可靠度函数，从而得到单桩承载力设计值时的桩基承载力的可靠度，发现与实际情况相符。 （2）桩基承载力无失效数据指数模型，能够很好的处理无失效情况下的特殊数据，为桩基可靠度的研究与应用提供了一种不错的计算方法。（3）文章中所建立的数学模型中并没有考虑样本空间极少的情况，由于桩基工程中，有时
7、会因为样本过少而使得文章计算方法较难得出误差较小的值，此时，可采取自选法构造较大的样本空间进行计算分析，也可采用修正 R1 的方式得出更为接近真值的结果。 参考文献 1Zhang L M. Reliability verification using proof pile load tests. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental EngineeringJ.ASCE，2004. 2Kwak K，Kim K J，Hub J，et al. Reliability-based calibration of resistance factors f
8、or static bearing capacity of driven steel pipe pilesJ.Canadian Geotechnical Journal，2010. 3赵新铭，王晓伟，赵春润.南京江北地区 PHC 桩竖向承载力可靠度分析J.岩土力学，2008. 4邓志勇，陆培毅，王成华.钻孔灌注桩单桩承载力的可靠度研究J.岩土力学，2003. 5赵春风，李尚飞，鲁嘉，等.完整指数函数拟合单桩荷载沉降曲线的分析J.同济大学学报，2010. 6傅旭东.钻孔灌注桩可靠度理论研究和工程应用D.成都：西南交通大学，1997. 7韩明.无失效数据可靠性研究进展J.宁波大学学报，1993. 8李智慧，徐凯.GM（1，1）灰色模型对单桩竖向静载荷试验 Q-S曲线拟合应用J.科技创新导报，2012. 9徐志军.基桩承载力的可靠度分析及可靠度优化设计研究D.华中科技大学，2012. 10韩明.先验分布的构造方法在无失效数据可靠性中的应用J.运筹与管理，1998. 11韩明.指数分布无失效数据的 Bayes 分析J.宁波大学学报，1996. 12赵海兵，程依明.指数分布场合下无失效数据的统计分析J.应用概率统计，2004. 13有替换定时截尾寿命试验参数的极大似然估计J.河北师范大学学报，1999. 14程皖民.基于小子样复杂信息集的可靠性评估方法及其应用研究D.2006.
