基樁檢測合格率的概率分析及可靠度評估

朱云

【摘 要】基于概率理論，分析當前樁基工程質(zhì)量評價存在的問題中相關(guān)的規(guī)范，建議評估質(zhì)量時采用檢測合格率作為評價指標，并提出一個方法來評估樁質(zhì)量的可靠性。提出了先驗分布的基礎(chǔ)樁檢測合格率標準服從Beta分布，并應(yīng)用Bayesian方法合格率的后驗分布概率密度函數(shù)，結(jié)果表明，后驗分布也服從Beta分布的標準。Bayesian方法的引入，放棄傳統(tǒng)的評價方法僅根據(jù)測試的結(jié)果來確定工程質(zhì)量缺陷，并充分考慮現(xiàn)有的數(shù)據(jù)在一個類似的項目，確定后驗分布的合格率概率和統(tǒng)計理論的基礎(chǔ)上，還具有現(xiàn)實意義。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)標準和文獻，選擇目標可靠性指數(shù)3.2的質(zhì)量評價標準。可靠性方法的引入不僅使樁基工程質(zhì)量評價更加科學合理，并可以為相關(guān)規(guī)范的修訂提供參考。

【關(guān)鍵詞】基樁檢測 可靠度分析 合格率 Bayesian方法

1 前言

項目質(zhì)量控制應(yīng)包括初步控制、生產(chǎn)控制和合格的控制（如質(zhì)量檢驗和測試）。這三個控制中最重要的是檢查合格控制的功能。合格的控制樁，是在樁基礎(chǔ)工程的一定數(shù)量的測試樁進行檢測，根據(jù)樁測試下這批貨的質(zhì)量來衡量整個項目的質(zhì)量。基礎(chǔ)樁檢測合格率標準服從Beta分布，并應(yīng)用Bayesian方法合格率的后驗分布概率密度函數(shù)。Bayesian方法的引入，放棄傳統(tǒng)的評價方法僅根據(jù)測試的結(jié)果來確定工程質(zhì)量缺陷，并充分考慮現(xiàn)有的數(shù)據(jù)在一個類似的項目，確定后驗分布的合格率概率和統(tǒng)計理論的基礎(chǔ)上，還具有現(xiàn)實意義。

2 基樁檢測合格率分析現(xiàn)狀及發(fā)展

在樁工程設(shè)計和施工，樁基礎(chǔ)的承載力由許多隨機因素引起的，如何在研究樁基設(shè)計和安全的過程中充分考慮這種不確定性是工程師面臨的重要問題之一。因此，充分考慮隨機因素的影響可靠性的研究是非常必要的。函數(shù)的參數(shù)計算的可靠性，如果功能函數(shù)復(fù)雜，計算可靠性指標使用的一個常用指標迭代結(jié)果通常是不收斂，或經(jīng)過一個漫長的過程收斂，收斂效果不是很好，這樣誤差較大，如何解決這個問題，樣品需要深入研究?？煽啃栽O(shè)計的優(yōu)點是克服傳統(tǒng)容許應(yīng)力設(shè)計方法的缺點，即設(shè)計充分考慮不確定因素的影響。同時，相比“優(yōu)化設(shè)計的定值法”，對可靠性優(yōu)化設(shè)計方法也有相同的好處，但在樁基優(yōu)化設(shè)計的可靠性資料不足，因此樁基優(yōu)化設(shè)計的可靠性的提高和研究是非常必要的。使用樁的檢測方法相關(guān)的規(guī)范和文件有更多的短缺，盡管研究人員針對這些不足給出了一些有意義的建議，但這些研究是不夠的。此外，根據(jù)可靠性理論，當前樁施工質(zhì)量驗收和檢驗規(guī)范和結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量需要一個統(tǒng)一的標準。因此，需要研究一種方法和結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計理論的適用于樁質(zhì)量控制方法。在群樁單樁的質(zhì)量與缺陷會阻礙群樁的性能表現(xiàn)，但是在這個階段的質(zhì)量缺陷群樁質(zhì)量缺點的影響并沒有報道出相關(guān)的調(diào)查結(jié)果。

3 基樁檢測合格率分析方法

3.1 概率分析方法

在樁基測試實驗中，提取的樁基總數(shù)N，N1為合格數(shù)量，不合格樁基數(shù)N0。如果使用p說樁抽樣合格率，P為不合格率。在樁基測試中，取K根樁隨機測試，測試合格的樁數(shù)量的變量R，則從k樁基中取出l根合格基樁的概率是：

P（R=1）=CN1CN-NOK-1/CNK （1）

樁基礎(chǔ)抽樣檢驗的總個數(shù)是一個常量，本文根據(jù)古典概率理論，（1）公式提到的獨立同分布的類型不屬于嚴格意義上的。如果N趨近無窮大時，k根樁可以保證獨立相同的分布，則：

我們從大數(shù)定律可以知道，如果N取非常大的時候（通常大于50），可以使用公式2）近似的公式（1）。由公式2（2）表明，隨機變量受到樁基總N的影響很小，規(guī)范測試樁的數(shù)量大于或等于樁基總數(shù)的百分比是概率理論?；贐ayes統(tǒng)計的概念，公式（2）Beta分布的參數(shù)p標準，它的概率密度函數(shù)是：

公式中：a和b為Beta測試標準分布的形式參數(shù)；Beta函數(shù)為B.因此，在公式（2）中的變量p是測試通過率。公式（3）分布的樁基測試通過率，因為類型（3）不包含在基礎(chǔ)樁檢測合格率的歷史數(shù)據(jù)和當前測試樁基礎(chǔ)的合格率，所謂的先驗分布就是公式（3）樁基測試通過率。

3.2 可靠度評估方法

用來估計的可靠性評估方法是一致的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用的方法來評估的目的樁基礎(chǔ)的可靠性測試不合格。從不可靠的狀態(tài)到可靠的結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)的極限水平。限制級可以使用結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z=R-S，說：在這個函數(shù)Z負載電阻超過富余相對程度的結(jié)構(gòu)；S荷載效應(yīng)；R表示抗力。對于基樁工程，R可以被認為是工程不合格水平的p，S可以被視為一個可接受的不合格水平p0。在類似的巖土工程問題（如承載力、地面沉降和樁頂沉降，等等），通常前工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，因此目標的合格率能夠由樁基工程實際安全等級確定成為一個可認同的常數(shù)p0。這次，基礎(chǔ)樁測試不合格的水平極限狀態(tài)方程是：

G（P）=P-P0 （4）

觀察式（4）就會知道，樁基檢測不合格率狀態(tài)可分為以下三種：

（1）如果樁基不合格水平p小于目標水平，對g（p）<0，樁基處在一個安全的狀態(tài)。（2）如果樁基不合格水平p大于目標水平，對g（p）>0，樁基處的失敗。（3）如果樁基不合格水平p等于目標水平，對g（p）=0，樁基處在臨界條件。

4 結(jié)語

基礎(chǔ)樁測試在最后的分析是確定檢出合格率。Bayesian方法計算合格率是基于類似的工程信息數(shù)據(jù)，從而避免現(xiàn)有的一些缺陷檢測方法，如只有一個使用抽樣測量數(shù)據(jù)來測量樁基工程質(zhì)量作為一個整體，沒有參考類似工程檢測結(jié)論，等。應(yīng)用Bayesian方法使控制速率方法更為合理和科學，并具有實際工程意義。希望這篇文章提供了基礎(chǔ)的工程可能導(dǎo)致研究機構(gòu)或部門的研究和關(guān)注，學者和管理者使樁更合理、科學的評價和檢測。

參考文獻：

[1] 侯健.高應(yīng)變檢測在工程基樁檢測上應(yīng)用和注意點分析[J].科技資訊，2011（23）.

[2] 龐曉明，劉敬云.某建筑場地基樁檢測工程研究[J].科協(xié)論壇（下半月），2011（07）.

[3] 陳輝，董承全.影響低應(yīng)變法基樁檢測準確性的因素分析及改進措施[J].工程地球物理學報，2014（04）.