随着国民经济的发展,大体积混凝土结构在现代建设中被广泛采用。由于水化反应的存在,使得大体积混凝土在浇筑施工过程中不可避免的产生温度应力,严重时可导致混凝土结构表面开裂,从而影响结构安全性和长期使用的可靠性。为了保证大体积混凝土施工过程的安全进行和防止其过分开裂,利用工程可靠度理论对其开裂风险进行量化不失为一种有效的保障手段。然而,由于大体积混凝土结构的结构复杂性和随机变量时变性,其可靠度分析具有以下特点:1)结构的功能函数为隐式功能函数,需要进行准确的结构有限元分析以获取结构响应;2)荷载作用往往采用随机过程进行描述,并且存在热-力耦合,作用机理复杂。这些特点使得常规的工程可靠度分析方法在大体积混凝土施工中进行实际应用时无法同时兼顾效率和精度,造成分析上的困难。因此,本文基于ABAQUS二次开发平台和可靠度分析中的响应面法,研究了适用于大体积混凝土施工的有限元计算模型,并试图寻找一种高效准确的可靠度分析响应面法。本文的主要内容及创新点包括:(1)精度和效率的平衡兼顾是响应面法可靠度分析的难点与热点问题。本文首先引入双变量降维近似模型并结合交叉项判定准则,提出了用于拟合多变量响应函数的自适应双变量降维近似模型;其次,对于近似模型中的单变量分量函数采用分量函数结构判断准则确定其结构形式,提出了一种新的样本点选取方法;最后,结合自适应双变量降维近似模型提出了一种新的自适应双变量降维响应面法,并通过算例验证了新方法高精度、高效率和稳定性。(2)针对大体积混凝土浇筑施工过程中的性态变化、热-力耦合和热交换边界变化的特点,本文基于ABAQUS有限元软件进行二次开发以模拟其温度场与应力场。首先利用UMATHT编制了考虑等效时间和水化程度的温度场子程序,综合分析时间和温度对浇筑混凝土性态的影响;其次,为了准确模拟浇筑混凝土的应力场,编制了双幂徐变模型的粘弹性应力场子程序UMAT;最后利用FILM子程序模拟第三类边界条件和大气温度。同时通过算例验证了所开发的三种子程序的合理性。(3)由于大体积混凝土浇筑时各类变量的随机不确定性(如:混凝土强度,传热系数等参数的实际取值均存在不同程度的变异),使得确定性的研究分析和计算结果与实际必然存在一定的偏差。文中首先基于等价极值事件,将大体积混凝土施工浇筑的时变随机可靠度问题转化为只有一个等价功能函数的形式;其次,采用本文中提出的自适应双变量降维响应面法对此功能函数进行拟合并进行可靠度分析,并利用本文所建立的有限元模型对其响应进行模拟;最后将所计算的可靠度指标作为施工风险量化指标,理性的控制施工过程。