【摘 要】
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我国中西部地区地质构造复杂，危岩崩塌、滑坡和泥石流等自然灾害时有发生，落石灾害因随机性大、突发性强和预测防治困难，是重要的地质灾害之一。当传统的防护措施受地形限制或成本过高不宜采用时，柔性棚洞结构在受力、施工周期、环境保护和经济性等方面的优势使其在被动防护工程中得到了越来越多的应用，特别适用于隧道、公路进出口和高边坡路基处对落石的防护。目前，柔性棚洞结构的设计往往基于经验进行，对系统构件的力学机制
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我国中西部地区地质构造复杂，危岩崩塌、滑坡和泥石流等自然灾害时有发生，落石灾害因随机性大、突发性强和预测防治困难，是重要的地质灾害之一。当传统的防护措施受地形限制或成本过高不宜采用时，柔性棚洞结构在受力、施工周期、环境保护和经济性等方面的优势使其在被动防护工程中得到了越来越多的应用，特别适用于隧道、公路进出口和高边坡路基处对落石的防护。目前，柔性棚洞结构的设计往往基于经验进行，对系统构件的力学机制及设计理论研究较少。为提供一种落石冲击下柔性棚洞结构的可靠性设计方法，基于能量法对柔性棚洞结构的可靠性进行了研究，主要研究成果如下：
(1)研究了落石冲击作用下落石的运动特征和柔性棚洞结构的耗能特点，落石的运动特征表明刚架外表面至通行限界间的距离是影响柔性棚洞结构承载力的主要因素，耗能分析表明钢丝绳通过发生弹塑性变形是主要的耗能构件。
(2)研究了不同落石尺寸、纵向冲击位置和横向冲击位置对柔性棚洞结构承载力的影响规律，确定了落石冲击的最不利位置为跨中钢丝绳的中部。
(3)基于能量法根据柔性棚洞结构耗能构件主要是钢丝绳的特点推导了结构抗力函数，将落石的重力势能作为效应函数与抗力函数联立得到了结构的功能函数。
(4)根据建立的功能函数，结合基本变量的分布类型和概率统计特征，采用蒙特卡洛法，利用MATLAB软件编程计算了不同落石规模下柔性棚洞结构的可靠度。选定了目标可靠指标βT为3.7并对其在不同落石规模下的防护能力进行了评估，通过灵敏度计算分析了基本变量的均值和方差对可靠性的影响程度。提出了柔性棚洞结构的可靠性设计流程，并对实际工程进行了可靠性优化设计，从经济性方面对不同优化措施进行了对比。
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