羅麗娟, 夏香波, 陳 悅, 王 瑞, 魏雪妮

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 建筑工程學(xué)院, 西安 710061; 2.陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院,西安 710062; 3.長(zhǎng)安大學(xué) 地下結(jié)構(gòu)與工程研究所, 西安 710061)

?

基于投資-效益準(zhǔn)則的滑坡抗滑樁結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能

羅麗娟1,2,3, 夏香波1, 陳 悅1, 王 瑞1, 魏雪妮1

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 建筑工程學(xué)院, 西安 710061; 2.陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院,西安 710062; 3.長(zhǎng)安大學(xué) 地下結(jié)構(gòu)與工程研究所, 西安 710061)

基于投資—效益準(zhǔn)則,從滑坡抗滑樁結(jié)構(gòu)在全壽命周期內(nèi)總費(fèi)用的構(gòu)成和計(jì)算方法出發(fā)，構(gòu)建了抗滑樁結(jié)構(gòu)基于投資—效益準(zhǔn)則的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，通過(guò)尋找全壽命周期內(nèi)總費(fèi)用的最小值來(lái)實(shí)現(xiàn)抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能。以陜西省吳起縣大路溝滑坡抗滑樁工程為研究背景，詳細(xì)介紹了抗滑樁結(jié)構(gòu)的初始建造成本和各項(xiàng)失效損失費(fèi)用的計(jì)算方法和公式，以及抗滑樁結(jié)構(gòu)的目標(biāo)性能表達(dá)式。結(jié)果表明：抗滑樁結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)總費(fèi)用的評(píng)估是實(shí)施基于投資—效益準(zhǔn)則優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。根據(jù)抗滑樁工程所處地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，依據(jù)鋼筋和混凝土材料單價(jià)來(lái)確定抗滑樁結(jié)構(gòu)的初始建造成本的方法是有效可行的。文中提出的關(guān)于滑坡抗滑樁結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能的確定思路和方法具有一定的參考價(jià)值。

抗滑樁; 黃土滑坡; 投資—效應(yīng)準(zhǔn)則; 目標(biāo)性能; 全壽命周期費(fèi)用

據(jù)中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014年全國(guó)共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害10 907起，共造成349人死亡、218人受傷、51人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失54.10億元，其中滑坡8 128起，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的74.5%，因此，滑坡仍然是威脅我國(guó)人們生命財(cái)產(chǎn)安全的主要地質(zhì)災(zāi)害之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近20多年來(lái)，我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害每年造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)200多億元，滑坡治理一直是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治的重要任務(wù)，抗滑樁作為一種常見(jiàn)的滑坡治理工程結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用[1]。因巖土介質(zhì)的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)，還因?yàn)榛鹿こ痰刭|(zhì)勘查的難度和不確定性，常常導(dǎo)致滑坡治理工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，按承載能力安全系數(shù)法設(shè)計(jì)的工程結(jié)構(gòu)偏于安全或保守，工程造價(jià)很高，常常比消除承災(zāi)對(duì)象的費(fèi)用還要高很多或幾倍，致使滑坡治理工程的經(jīng)濟(jì)性較差。同樣是不確定性問(wèn)題，基于性能的工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念正逐漸被人們所接受，已成為國(guó)際地震工程領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)[2-6]，我國(guó)地震工程領(lǐng)域的許多單位和科技工作者也開(kāi)展了基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究，并取得了許多重要成果。李剛、程耿東等[7-8]提出了基于投資—效應(yīng)準(zhǔn)則的結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能的合理描述及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震加固中的應(yīng)用；王亞勇等[9]針對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)提出了基于不同性能目標(biāo)的抗震設(shè)計(jì)和效益分析；鄒昀等[10]將基于性能的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于一幢帶狀桁架和伸臂桁架的超高層巨型結(jié)構(gòu)體系的抗震性能評(píng)估；還有許多學(xué)者將基于性能的方法應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中[11-13]，都取得了較好的成果。夏修身等[14]總結(jié)了橋梁結(jié)構(gòu)的目標(biāo)性能并描述了各性能下的橋墩地震破壞特征；張毅剛等[15]對(duì)空間大跨結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和關(guān)鍵問(wèn)題從基于性能的角度開(kāi)展了分析；趙法鎖等[16]在拱形抗滑樁墻優(yōu)化設(shè)計(jì)中也應(yīng)用了基于性能的設(shè)計(jì)理念。

基于性能設(shè)計(jì)的核心就是基于投資—效應(yīng)準(zhǔn)則的工程結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能的確定，而投資—效應(yīng)準(zhǔn)則中很重要的一部分就是工程結(jié)構(gòu)壽命周期成本的計(jì)算。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)[17-19]、橋梁結(jié)構(gòu)[20-21]、隧道結(jié)構(gòu)[22]的壽命周期成本的計(jì)算，取得了許多可喜的進(jìn)展。目標(biāo)性能確定以后，另一項(xiàng)重要工作就是如何獲得滿(mǎn)足目標(biāo)性能的各有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，這方面也取得了不少成果[23-25]。但基于投資—效應(yīng)準(zhǔn)則的邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)還很少見(jiàn)。

經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，在不考慮造價(jià)的前提下，目前的科學(xué)技術(shù)水平應(yīng)該可以使滑坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠安全以抵御各不確定性因素帶來(lái)的危害。但問(wèn)題是，滑坡支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該建造到怎樣的堅(jiān)固水平才算是“足夠安全”,滑坡工程地質(zhì)勘查資料本身存在不確定性，這會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)有多大失效概率，會(huì)對(duì)治理工程的目標(biāo)性能帶來(lái)何種影響？這些問(wèn)題實(shí)際上就是怎樣處理工程結(jié)構(gòu)初始投資與接受風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系。

本文以投資—效益準(zhǔn)則作為基于性能的滑坡抗滑樁設(shè)計(jì)原則，對(duì)抗滑樁在全壽命周期內(nèi)進(jìn)行總費(fèi)用評(píng)估，在抗滑樁設(shè)計(jì)中除考慮技術(shù)因素外，還考慮社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)等因素，所追求的目標(biāo)就是抗滑樁結(jié)構(gòu)全壽命總費(fèi)用最小，使抗滑樁的初始造價(jià)和損失期望保持合理平衡。

1　基于投資-效益準(zhǔn)則的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

在滑坡抗滑樁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在許多不確定性因素，比如工程地質(zhì)勘查資料的不確定性(巖土層結(jié)構(gòu)、巖土物理性質(zhì)及力學(xué)指標(biāo)、滑面埋深及形態(tài)、地下水條件、地震作用及降水情況等)、抗滑樁結(jié)構(gòu)本身的不確定性(材料性能、截面幾何形狀及構(gòu)件抗力)以及抗滑樁和巖土介質(zhì)間相互作用的不確定性等。所以，在抗滑樁設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮諸不確定性給支護(hù)結(jié)構(gòu)安全所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得特別安全，初始造價(jià)就高，但結(jié)構(gòu)的失效概率就低，失效損失的期望就??；反之，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容許一定失效概率，則結(jié)構(gòu)的初始造價(jià)就會(huì)降低，而結(jié)構(gòu)的失效概率就會(huì)升高，失效損失的期望也增加，即所謂“初始造價(jià)與失效損失期望間的蹺蹺板效應(yīng)”。

在抗滑樁工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，首先對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行壽命周期的成本分析，然后基于投資—效益準(zhǔn)則使抗滑樁結(jié)構(gòu)在全壽命周期內(nèi)的總費(fèi)用達(dá)到最小，即抗滑樁的初始建造成本和失效損失期望之和最小。基于投資—效益準(zhǔn)則的抗滑樁工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型表述如下：

(1)

2　抗滑樁支護(hù)結(jié)構(gòu)全壽命費(fèi)用評(píng)估

依據(jù)投資—效益準(zhǔn)則進(jìn)行抗滑樁優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為以抗滑樁全壽命總費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題，所以抗滑樁全壽命總費(fèi)用評(píng)估成為基于投資—效益準(zhǔn)則的優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文從抗滑樁初始建造成本和結(jié)構(gòu)失效的損失期望兩個(gè)部分分別進(jìn)行闡述。

2.1初始建造成本評(píng)估

從土木工程建設(shè)基本程序來(lái)看，抗滑樁的初始建造成本應(yīng)該包括可行性研究、勘查、設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)階段所發(fā)生的費(fèi)用?？够瑯冻跏冀ㄔ斐杀驹诔醪皆O(shè)計(jì)階段的估計(jì)一般比較復(fù)雜，通常采用兩種策略：其一是在抗滑樁具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)具體設(shè)計(jì)文件套用相應(yīng)水平定額進(jìn)行計(jì)算；其二是通過(guò)實(shí)例統(tǒng)計(jì)建立抗滑樁的初始建造成本與某些設(shè)計(jì)參數(shù)(比如結(jié)構(gòu)的可靠度和結(jié)構(gòu)體積等)之間的近似關(guān)系來(lái)估算。兩種方法各有側(cè)重，前者常在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段運(yùn)用，后者常在概念設(shè)計(jì)或可行性研究階段使用。

2.2失效損失費(fèi)用評(píng)估

在結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)的總費(fèi)用評(píng)估中，人員傷亡的損失評(píng)估歷來(lái)受到來(lái)自倫理道德方面的批評(píng)：生命是無(wú)價(jià)的，生命的價(jià)值無(wú)法用貨幣來(lái)衡量，因此，生命價(jià)值的貨幣量?jī)H能從經(jīng)濟(jì)角度給人們以參考，絕不代表生命的真正價(jià)值。本文討論的人員傷亡損失僅為人員生命的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，經(jīng)濟(jì)價(jià)值的量化僅僅用來(lái)進(jìn)行抗滑樁結(jié)構(gòu)全壽命的投資—效益分析。人員傷亡的損失模型可以表達(dá)為：

C1f=k1·C11+k2·C22

(2)

式中：C1f——人員傷亡的損失費(fèi)用；k1——預(yù)期的受傷人數(shù)；C11——人均受傷的損失費(fèi)用；k2——預(yù)期的死亡人數(shù)；C22——人均死亡的損失費(fèi)用。其中k1，k2與人口安全的易損性有關(guān)；C11和C22可以參考當(dāng)?shù)厝司鶉?guó)民生產(chǎn)總值或人均國(guó)民收入等來(lái)確定。

3　抗滑樁優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能

3.1抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能

在基于性能的滑坡抗滑樁優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能。跟建筑結(jié)構(gòu)比起來(lái)，有關(guān)滑坡抗滑樁目標(biāo)性能的研究很少見(jiàn)，借鑒建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域基于性能的抗震設(shè)計(jì)有關(guān)成果[8,24]，可以認(rèn)為基于投資—效益準(zhǔn)則的抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能就是尋找抗滑樁結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)的費(fèi)用最小值[16]，綜合式(1)，(2)，可得到抗滑樁結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能的優(yōu)化模型為：

(3)

3.2算例分析

本文以陜西省吳起縣大路溝滑坡抗滑樁治理工程為例進(jìn)行基于投資—效益準(zhǔn)則的抗滑樁結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2.1工程背景大路溝滑坡屬老滑坡，受坡腳道路工程開(kāi)挖的影響形成體積約為856.8萬(wàn)m3的大型滑坡，對(duì)該滑坡的治理方案中，主要支擋結(jié)構(gòu)均為抗滑樁，樁截面分為1.5 m×2.0 m，2 m×3 m，2.5 m×3.5 m等幾種，依據(jù)不同部位滑面深度相應(yīng)設(shè)置樁長(zhǎng)為20 m，24 m，26 m等，該治理工程共58根樁。該滑坡治理工程結(jié)構(gòu)縱斷面布置見(jiàn)圖1。

圖1　大路溝滑坡縱斷面工程結(jié)構(gòu)布置

3.2.2有限元模型由于大路溝滑坡的地表形態(tài)較復(fù)雜，為方便有限元建模，對(duì)滑坡縱斷面表面形態(tài)作適當(dāng)簡(jiǎn)化。根據(jù)勘察、設(shè)計(jì)資料，該滑坡的幾何模型及結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)見(jiàn)表1；該有限元模型中樁體、滑體及滑床材料計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2；樁側(cè)與樁側(cè)土體、樁端與樁端土體、滑體與滑床界面處接觸單元和參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3。

表1滑坡幾何模型及結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)

坡高/m坡度/(°)樁長(zhǎng)/m懸臂段樁長(zhǎng)/m樁截面大小/m模型幾何邊界/m滑面形態(tài)44.056.020.06.01.5×2.0270×110圓弧形

表2樁體、滑體及滑床材料計(jì)算參數(shù)

材料類(lèi)別重度/kNm-3彈性(壓縮)模量/MPa泊松比內(nèi)摩擦角/(°)內(nèi)聚力/kPa膨脹角/(°)樁體25.00341220.18———滑體17.0015.00.3226.328.315.0滑床18.0015.00.3013.741.010.0滑帶18.009.750.356.08.05.0

注：表中“—”表示沒(méi)有該項(xiàng)數(shù)據(jù)。

表3　接觸單元和參數(shù)設(shè)置

為了計(jì)算自重作用下滑坡體的變形，設(shè)置如下邊界條件：左右兩側(cè)限制水平方向位移，取Ux=0；底部邊界限制豎向位移，取Vy=0；頂部邊界設(shè)為自由邊界。有限元模型計(jì)算得到的Y方向位移云圖見(jiàn)圖2。

圖2　Y方向位移Vy云圖

由圖2可知，自重作用下，滑體沿滑面的相對(duì)滑移非常突出，滑體在剪出口位置的水平位移最大，顯示整體滑動(dòng)明顯，顯示了該抗滑樁樁土有限元模型的有效性。

3.2.3初始建造成本的確定該算例的有限元模型和可靠度計(jì)算(二維問(wèn)題)通過(guò)商業(yè)軟件ANSYS來(lái)建立和實(shí)施。取樁的截面寬度1.0(m)、截面高度H(m)，樁長(zhǎng)L(m)，同時(shí)，設(shè)滑帶土的內(nèi)聚力c、內(nèi)摩擦角φ，滑帶(體)土的重度γ、壓縮模量Es均為隨機(jī)變量，抗滑樁的截面尺寸及受力方向如圖3所示。

圖3　抗滑樁截面尺寸和受力方向

對(duì)于每一組L，H取值，均有一確定可靠度與之對(duì)應(yīng)，也對(duì)應(yīng)著抗滑樁結(jié)構(gòu)的一種初始建造成本C0。因完成抗滑樁工程結(jié)構(gòu)包含諸多內(nèi)容和工序，比如樁孔施工、鋼筋籠的制作與安裝以及混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)等等。為了簡(jiǎn)化抗滑樁結(jié)構(gòu)初始建造成本C0的計(jì)算，將抗滑樁結(jié)構(gòu)建造過(guò)程中所發(fā)生的全部費(fèi)用綜合至混凝土和鋼筋的材料單價(jià)，取鋼筋的單價(jià)Us=5000元/t、C30混凝土的單價(jià)Uc=350元/m3。這樣，抗滑樁結(jié)構(gòu)的建造成本就可以通過(guò)混凝土和鋼筋的單價(jià)Uc、Us及數(shù)量Vs(鋼筋數(shù)量/t)、Vc(混凝土體積/m3)來(lái)估算確定。

(1) 剪力方向的箍筋面積Asv和體積Vsv：

Asv=ρsv·L×1=0.8%×L(m2)

(4)

Vsv=Asv·H=0.8%×L·H×7.8(t)

(5)

式中：7.8——鋼筋密度(t/m3)，以下相同。

(6)

(7)

(3) 樁身豎向鋼筋面積As和體積Vs1：

(8)

Vs1=As·L=2.25%×H·L×7.8(t)

(9)

由上可知，抗滑樁樁身的鋼筋總重量Vs為：

(10)

則抗滑樁結(jié)構(gòu)的初始建設(shè)成本C0為：

C0=UcVc+UsVs=Uc·(L×H)+Us(0.2535×L×H)=1617.5×L×H(元)

(11)

(1) 人員傷亡的損失費(fèi)用C1f。據(jù)大路溝滑坡致災(zāi)范圍的居民和建筑物的分布、人員結(jié)構(gòu)等情況，綜合估計(jì)該滑坡發(fā)生災(zāi)害時(shí)的人員傷亡損失費(fèi)用，依據(jù)公式(2)，預(yù)期受傷的人數(shù)k1=10人；人均受傷的損失費(fèi)用C11=10萬(wàn)元；預(yù)期死亡的人數(shù)k2=0人；人員死亡的損失費(fèi)用C22=40萬(wàn)元。

C1f=k1C11+k2C22=10×10+0×30=100萬(wàn)元

(12)

(2) 建筑物和室內(nèi)財(cái)產(chǎn)的損失費(fèi)用C2f。據(jù)大路溝滑坡致災(zāi)范圍內(nèi)的居民和建筑物的分布特征，估算C2f=30萬(wàn)元。

(3) 線(xiàn)性工程等設(shè)施的損失費(fèi)用C3f。據(jù)大路溝滑坡致災(zāi)范圍內(nèi)的鐵路、水利、道路等線(xiàn)性工程的分布情況，估算C3f=200萬(wàn)元。

(4) 土地資源等的損失費(fèi)用C4f。據(jù)大路溝滑坡致災(zāi)范圍內(nèi)的土地資源狀況，估算C4f=50萬(wàn)元。

(5) 其他的損失費(fèi)用C5f。據(jù)大路溝滑坡致災(zāi)范圍內(nèi)其他資源的分布情況，估算C5f=20萬(wàn)元。

綜上可知，大路溝滑坡抗滑樁結(jié)構(gòu)的失效損失總費(fèi)用評(píng)估為：

(13)

取抗滑樁樁長(zhǎng)L和樁截面高度H為設(shè)計(jì)變量，將式(11)和式(13)代入公式(3)，即得到大路溝滑坡的抗滑樁工程結(jié)構(gòu)的目標(biāo)性能為：

(14)

4　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 滑坡抗滑樁結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)的總費(fèi)用評(píng)估是實(shí)施基于投資—效益準(zhǔn)則優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?？够瑯豆こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能就是尋找基于投資效益準(zhǔn)則的抗滑樁結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)的費(fèi)用最小值，優(yōu)化模型式(3)具有普遍意義。

(2) 文中提出的依據(jù)滑坡所在地的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平，將抗滑樁工程建造各階段發(fā)生的所有費(fèi)用綜合至鋼筋和混凝土的材料單價(jià)，以此來(lái)確定抗滑樁結(jié)構(gòu)的初始建造成本C0的方法是有效的、可行的。

(3) 針對(duì)本文算例，大路溝滑坡抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能如式(14)所示，文中確定抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能的思路和方法具有一定的參考價(jià)值。

(4) 滑坡穩(wěn)定性發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)非常復(fù)雜，抗滑樁結(jié)構(gòu)耐久性影響也非常復(fù)雜，如果能在優(yōu)化設(shè)計(jì)模型及公式中體現(xiàn)這些影響，將會(huì)使“基于投資—效益準(zhǔn)則的抗滑樁結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能”設(shè)計(jì)方法及程序更加完善，這些因素的影響值得進(jìn)一步研究。

[1]羅麗娟,趙法鎖.滑坡防治工程措施研究現(xiàn)狀與應(yīng)用綜述[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2009,18(4):158-164.

[2]van Noortwijk J M. Explicit formulas for the variance of discounted life-cycle cost[J]. Reliability Engineering & System Safety,2003,80(2):185-195.

[3]Federal Emergency Management Agency (FEMA). NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of building seismic safety council (FEMA Report 273) [R]. Washington D C:FEMA,1997.

[4]Yamanouchi H, Hiraishi H, Ohashi Y, et al. Performance based engineering for structural design of buildings[R]. Japan: Building Research Institute,2000.

[5]Bertero R D, Bertero V V. Performance‐based seismic engineering: the need for a reliable conceptual comprehensive approach[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics,2002,31(3):627-652.

[6]Wen Y K. Minimum lifecycle cost design under multiple hazards[J]. Reliability Engineering & System Safety,2001,73(3):223-231.

[7]李剛,程耿東.基于投資—效益準(zhǔn)則的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震加固策略[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2003,43(4):412-415.

[8]李剛,程耿東.基于投資—效益準(zhǔn)則的結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能水平[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2005,45(2):166-171.

[9]王亞勇,岳茂光,李宏男,等.基于不同性能目標(biāo)的RC結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的效益分析[J].土木工程學(xué)報(bào),2008,41(3):37-45.

[10]鄒昀,呂西林,朱杰江.基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法在某復(fù)雜超高層結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究[J].工程力學(xué),2008,25(9):93-99.

[11]李英民,劉建偉,周自強(qiáng).基于性能的抗震加固方法在框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu),2012,42(7):88-92.

[12]徐自國(guó),肖從真,李勇,等.北京當(dāng)代MOMA結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)及靜力彈塑性分析[J].土木工程學(xué)報(bào),2008,41(3):58-64.

[13]季靜,肖啟艷,黃超,等.基于性能的鋼筋混凝土剪力墻受彎破壞變形限值的研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(9):35-41.

[14]夏修身,陳興沖.客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)橋梁基于性能的抗震設(shè)計(jì)研究[J].世界地震工程,2010,26(1):40-46.

[15]張毅剛,楊大彬,吳金志.基于性能的空間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵問(wèn)題[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(6):145-152.

[16]趙法鎖,羅麗娟,王雷.基于性能的拱形抗滑樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化設(shè)計(jì)的思考[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,15(4):539-544.

[17]金偉良,宋志剛,趙羽習(xí).工程結(jié)構(gòu)全壽命可靠性與災(zāi)害作用下的安全性[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2006,40(11):1862-1868.

[18]陳躍,呂西林.基于成本—效益準(zhǔn)則的高層RC框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)(1):方法[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2010,19(1):110-115.

[19]呂大剛,于曉輝,宋鵬彥,等.抗震結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)防水平?jīng)Q策與全壽命優(yōu)化設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化易損性分析方法[J].地震工程與工程振動(dòng),2009,29(4):23-32.

[20]吳培峰,陳艾榮.基于全壽命設(shè)計(jì)理念的某長(zhǎng)江通道橋概念設(shè)計(jì)[J].橋梁建設(shè),2007(6):42-45.

[21]王中文.大型橋梁成本控制與全壽命周期成本分析[J].橋梁建設(shè),2010(2):25-28.

[22]尹玫,朱合華,閆治國(guó).盾構(gòu)隧道全壽命周期成本分析方法研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2010,6(S1):1393-1397.

[23]孫海,梁立孚,侯鋼領(lǐng).結(jié)構(gòu)最弱失效模式組的優(yōu)化及投資—效益模型[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(3):262-266.

[24]卜國(guó)雄,譚平,周福霖.基于投資—效益準(zhǔn)則的TMD裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].土木工程學(xué)報(bào),2011,44(5):24-31.

[25]馬玉宏,趙桂峰,譚平,等.基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)全壽命費(fèi)用研究[J].地震工程與工程振動(dòng),2012,32(5):178-185.

Target Performance of Anti-Slide Pile Structure in Landslide Based on Investment-Benefit Criteria

LUO Lijuan1,2,3, XIA Xiangbo1, CHEN Yue1, WANG Rui1, WEI Xueni1

(1.SchoolofCivilEngineering,Chang′anUniversity,Xi′an710061,China;2.CollegeofTourismandEnvironment,ShaanxiNormalUniversity,Xi′an710062,China;3.InstituteofUndergroundStructureandEngineering,Chang′anUniversity,Xi′an710061,China)

Based on the investment-benefit criteria, uisng the composition and calculation methods of the total cost of anti-slid pile structure in the whole life cycle, the optimization design model of anti-slide pile structure based on investment-benefit criteria was composed. The target performance of anti-slide pile structure design can be achieved by finding the minimum cost of anti-slide pile structure in the whole life cycle. Then on the basis of anti-slide pile structure of Dalugou loess landslide in Wuqi County of Shaanxi Province, the calculating methods and formulas of initial construction costs and failure costs of anti-slide pile structure, and the target performance expression of anti-slide pile are described in detail. The results show that the assessment of the total cost of anti-slid pile structure in the whole life cycle is the key to implement the optimization design based on investment-benefit criteria. According to the local social and economic development level of the anti-slid pile engineering project, the methods to calculate the initial construction costs of the pile structure based on the unit price of the steel bar and concrete are effective and feasible. The ideas and methods to determine the target performance of anti-slide pile structure have a certain reference value.

anti-slide pile; loess landslide; investment-benefit criteria; target performance; cost in whole life cycle

2015-09-23

2015-10-27

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41202190);長(zhǎng)安大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助(2013G3282014，2014G2260009)

羅麗娟(1973—),女,山西平遙人,博士后,副教授,主要從事邊坡(滑坡)工程與樁基工程等方面的研究。E-mail:luojuan@chd.edu.cn

P642.22

A

1005-3409(2016)01-0319-06