GB50158-1992港口工程结构可靠度设计统一标准

建标 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中华人民共和国国家标准 港口工程结构可靠度设计统一标准 发布实施 国 家 技 术 监 督 局 中华人民共和国建设部 联合发布 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中华人民共和国国家标准 港口工程结构可靠度设计统一标准 主编部门中华人民共和国交通部 批准部门中华人民共和国建设部 施行日期年月日 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 关于发布国家标准港口工程结构 可靠度设计统一标准的通知 建标号 根据国家计委计综号文的要求 由交通部水运规划 设计院会同有关部门共同编制的港口工程结构可靠度设计统一 标准已经有关部门会审现批准港口工程结构可靠度设计统 一标准为强制性国家标准 自年月日起 施行 本标准由交通部负责管理具体解释等工作由交通部水运规 划设计院负责出版发行由建设部标准定额研究所负责组织 中华人员共和国建设部 年月日 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 编 制 说 明 港口工程结构可靠度设计统一标准是根据国家计委计综 号文的要求由交通部水运规划设计院负责主编交通 部第一二三航务工程勘察设计院交通部第三四航务工程 局交通部港湾工程研究听河海大学天津大学等单位参加共 同编制的 本标准在编制过程中编制组开展了专题研究调查总结了 我国港口工程结构设计的经验 借鉴了一些国外标准的先进经验 考虑了我国港口工程的经济条件和工程实际广泛征求了全国各 有关设计施工科研教学单位和管理部门的意见经过反复 讨论最后由我部会同有关部门审查定稿 本标准共分七章和十二个附录内容包括目的应用范围 结构功能要求和相应的可靠度要求极限状态及其分类设计状 况及相应的极限状态结构的失效概率和可靠指标规定的目标 可靠指标作用的分类和代表值材料岩土性能及几何参数的标 准值结构分析原则极限状态设计所采用的设计表达式对应 于不同极限状态设计的作用效应组合分项系数的确定原则和保 证结构可靠性必需的结构质量控制等 本标准在执行过程中如发现有需要修改和补充之处请将 意见和有关资料函寄中国交通部水运规划设计院港口工程结构 可靠度设计统一标准国标管理组邮编地址北京安定 门内国子监号以便今后修订时参考 交通部 年月 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 目录 基本符号 第一章总则 第二章极限状态设计原则 第一节一般规定 第二节基本变量 第三节极限状态方程 第四节结构可靠指标 第三章作用 第一节一般规定 第二节分类 第三节代表值 第四章材料岩土性能和几何参数 第一节材料岩土性能 第二节几何参数 第五章结构分析 第一节一般规定 第二节计算 第三节试验 第四节作用效应 第五节抗力 第六章极限状态设计表达式 第一节一般规定 第二节作用组合 第三节设计表达式 第七章质量控制 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录一结构基本变量概率分布类型和公布参数 的确定方法 附录二结构可靠指标计算的当量正态法 附录三结构可靠指标计算的蒙特卡罗法 附录四永久作用的概率分布及标准值的确定方法 附录五可变作用的概率分布及标准值的确定方法 附录六可变作用的准永久值和频遇值的确定方法 附录七可变作用效应组合 附录八结构抗力有关变量的统计特性 附录九地基土抗剪强度指标的统计方法 附录十分项系数的确定方法 附录十一材料质量的统计控制 附录十二本标准用词说明 附加说明 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 基本符号 一结构可靠性 结构的功能函数 结构的抗力 结构上的作用效应 结构的可靠指标 结构的可靠度 结构的失效概率 结构的目标可靠指标 结构设计基准期 重现期 观测期 结构抗力的平均值 结构抗力的标准差 结构上作用效应的平均值 结构作用效应的标准差 基本变量的平均值 基本变量的标准差 基本变量的变异系数 二作用和作用效应 作用 作用的代表值 作用的标准值 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 作用的设计值 永久作用 永久作用的标准值 可变作用 可变作用的标准值 对应于作用的作用效应 永久作用效应的标准值 可变作用效应的标准值 作用效应系数 可变作用的频遇值 可变作用的准永久值 超过准永久值的持续时间与整个观测期 的比值 跨阈率即超过频遇值的次数与整个观测期 的比值 三材料性能和几何参数 结构材料岩土性能 结构材料岩土性能的标准值 结构材料岩土性能的设计值 试件材料岩土性能值 反映结构材料岩土性能与试件材料岩土性能差别 的系数或函数 反映结构材料岩土性能与试件材料岩土性能差别 的随机变量 反映试件材料岩土性能的随机变量 结构材料岩土性能不定性变量 试件材料岩土性能的平均值 试件材料岩土性能的变异系数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 随机变量的平均值 随机变量的变异系数 随机变量的平均值 随机变量的变异系数 结构几何参数 结构几何参数标准值 结构几何参数设计值 结构几何参数的平均值 结构几何参数的变异系数 结构几何参数不定性变量 结构计算模式不定性变量 结构的试验平均值或精确计算值 按规范公式计算值 由设计计算公式确定的结构抗力 按规范规定的材料岩土性能和几何参数标准值以及 抗力计算公式求得的结构抗力值 四结构极限状态设计式 作用的分项系数 结构材料岩土性能的分项系数 结构几何参数的分项系数 结构抗力的分项系数 结构重要性系数 结构分项系数 第 个永久作用的分项系数 主导可变作用的分项系数 第 个非主导可变作用的分项系数 第 个永久作用的标准值 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 主导可变作用的标准值 第 个非主导可变作用的标准值 作用组合系数 第 个非主导可变作用组合系数 结构的极限约束值 永久作用效应系数 主导可变作用效应系数 第 个非主导可变作用效应系数 结构几何参数的附加值 作用效应的函数式 结构抗力的函数式 五数学符号 标准正态分布函数 标准正态分布的反函数 验算点处基本变量的概率分布函数值 验算点的基本变量的概率密度函数值 基本变量的概率分布函数的反函数 指数函数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第一章总则 第条本标准以可靠性理论为基础统一规定港口工 程结构设计的基本原则和方法作为编制修订各册港口工程结 构设计规范以及有关勘测施工规范和管理使用规定等共同遵守 的准则 使港口工程结构符合技术先进 经济合理 安全可靠 耐 久适用的要求 第条本标准适用于各种结构型式的码头 防波堤 护 岸等港口水工建筑物船闸升船机等通航建筑物以及船坞船 台等修造船建筑物可参照使用 本标准适用于整体结构以及组成结构的构件和地基基础适 用于结构的使用阶段以及制作运输安装开挖和回填等施 工阶段 第条港口工程结构必须满足下列各项功能要求 一能安全承受在使用和施工期间可能出现的各种作用 二在正常使用和维护下具有合适的工作性能 三在正常使用和维护下具有足够的耐久性 四在发生偶然事件情况下结构仍能保持必需的整体稳定 性 第条结构在规定的时间内在规定的条件下具有 预定功能的概率称为结构可靠度 第条港口工程结构设计采用以分项系数表达的概率 极限状态设计方法对某些工程有条件时可直接采用概率极限 状态方法设计 第条港口工程结构设计所依据的时间参数为设计持 续期持久状况的设计持续期称为设计基准期短暂状况的设计 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 持续期称为短暂持续期 根据结构特点和环境条件港口工程钢筋混凝土结构的设计 基准期可定为年 第条港口工程结构应根据破坏后可能产生的后果 危及人的生命造成经济损失产生社会影响等的严重性按 表划分安全等级不同安全等级的结构应规定相应的可 靠度 港口工程结构的安全等级表 安全等级一级二级三级 破坏后果很严重严重不严重 注一般港口工程结构的安全等级宜取为二级 第条港口工程结构及其组成部分宜取相同的安全 等级根据技术经济分析可对其中某些构件的安全等级进行 调整 第条结构的破坏可分为以下两种类型 一有预兆破坏在破坏前有明显的变形或其它预兆如构 件延性破坏 二无预兆破坏在破坏前无明显预兆如构件脆性破坏 对无预兆破坏的结构其目标可靠指标应高于有预兆破坏的 结构 第条为了保证港口工程结构具有规定的可靠度 应 对勘察观测设计试验原材料性能制品的制作与安装使 用与维修等进行质量控制其具体要求由各有关规范规定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第二章极限状态设计原则 第一节 一般规定 第条结构或结构的一部分超过某一状态就不能满足 设计规定的某一功能要求时 此特定状态称为该功能的极限状态 结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状 态两类 对于结构的每一种极限状态都应规定明确的限值或标志 第条承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承 载能力或不适于继续承载的变形结构出现下列状态之一时即 认为超过了承载能力的极限状态 一结构或结构的一部分作为刚体失去平衡如倾覆滑移 等 二 结构构件或连接部位因材料的强度极限被超过而破坏 或 因过度的塑性变形而不适于继续承载 三结构转变为机动体系 四结构或结构构件丧失稳定如压屈等 第条正常使用极限状态是指结构未超过正常使用或 耐久性能的某项规定限值的状态 当结构出现下列状态之一时 即 认为超过了正常使用极限状态 一影响正常使用或影响外观的过大变形 二影响正常使用或影响耐久性能的局部损坏包括裂缝 三影响正常使用的振动 四影响正常使用或影响耐久性能的其它特定状态 第条结构设计时应考虑不同的设计状况对于每一 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 种设计状况应采用相应的结构体系可靠度水准设计值以 及考虑相应的环境条件等 港口工程结构可分为以下三种设计状况 一持久状况具有与结构寿命同一数量级的持续时间的设 计状况例如码头面承受堆货荷载和流动机械荷载的状况防 波堤承受波浪力的状况 二短暂状况持续时间较短出现的概率较高的设计状况 例如施工期承受荷载的状况 三偶然状况持续时间很短出现的概率很低的设计状况 例如结构遭受罕遇地震作用等的偶然状况 第条持久状况需按承载能力及正常使用两种极限状 态对结构或构件进行设计短暂状况一般仅按承载能力极限状态 对结构或构件进行设计必要时需同时按正常使用极限状态进行 设计 第条偶然状况可仅按承载能力极限状态对主要承重 结构采用下列原则之一进行设计 一按作用效应的偶然组合进行设计或采取防护措施使主 要承重结构不致因偶然事件而丧失承载能力 二局部破坏不会使整个结构主要部分连续倒塌而能采取 某些紧急措施以减小损失 第二节基本变量 第条在结构极限状态设计中 应考虑下列基本变量 一作用 二材料和岩土等的物理力学性能 三几何参数 此外还应考虑作为附加变量的计算模式不定性 基本变量通常是作为随机变量考虑的 第条在进行结构可靠度分析时可将若干个基本变 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 量组合成为一个综合变量如综合作用效应和抗力等 第条基本变量或综合变量的统计参数和概率分布类 型可运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定附录一 第三节极限状态方程 第条结构的极限状态采用下列极限状态方程表达 式中结构的功能函数 基本变量 第条结构按极限状态设计应符合下列要求 当仅有作用效应和结构抗力两个综合变量时结构按极限状 态设计应符合下列要求 式中结构上的作用效应 结构的抗力 第条结构极限状态的设计条件为 或 结构可靠度与失效概率具有下列关系 式中概率表达式 结构的可靠度 结构的失效概率 第四节结构可靠指标 第条结构的可靠度宜采用可靠指标表达结构的 可靠指标与靠度关系如下 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中标准正态分布函数的反函数 第条为了满足安全适用和经济的要求对各类港 口工程结构的各种极限状态 应规定目标可靠指标承载能力极 限状态的目标可靠指标尚应根据安全等级破坏类型分级 第条港口工程结构设计的目标可靠指标宜对现有 结构设计规范进行校准并根据结构安全和经济的最佳平衡选 定 当有足够论证时结构设计的目标可靠指标也可通过风险水 平类比或最佳效益分析方法选定 第条现有结构可靠指标的校准 应取有代表性的 足 够数量的结构进行 应选取经优化的可靠指标作为目标可靠指标 在可靠指标的计算中所有基本变量的统计参数和概率分布 类型应根据足够的统计资料和工程经验运用统计数学方法确 定当缺少足够的统计资料时可结合工程经验判断确定 第条结构的可靠指标应根据基本变量的平均值标 准差及其概率分布类型进行计算 当结构极限状态方程仅有相互独立且均服从正态分布的作用 效应和结构抗力两个综合变量时 结构的可靠指标应按下式计算 式中作用效应的平均值和标准差 结构抗力的平均值和标准差 第条当结构极限状态方程中的基本变量为非正态分 布时其可靠指标可采用当量正态法附录二进行计算必要 时也可采用蒙特卡罗法附录三 第条对于持久状况承载能力极限状态港口工程结 构的目标可靠指标应根据结构的破坏类型和安全等级按表 确定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 目标可靠指标表 结构破坏类型 安全等级 一级二级三级 有预兆破坏 无预兆破坏 注当有充分根据时各类结构设计规范采用的值可对本表的规定值作不 超过幅度的调整 短暂状况承载能力极限状态的港口工程结构目标可靠指标应根据结构的 特性环境和经济条件等由各规范在编制过程中确定 偶然状况承载能力极限状态时的结构目标可靠指标应由有关规范在编制 过程中确定 土坡稳定和地基承载力的目标可靠指标在编制港口工程技术规范中 的地基规范时确定 第条对于正常使用极限状态 结构的目标可靠指标 应根据结构的特点和工程经验确定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第三章作用 第一节一般规定 第条施加在结构上的集中力和分布力以及引起结 构外加变形和约束变形的原因总称为结构上的作用 集中力和分布力为直接作用荷载即直接作用 引起结构外加变形和约束变形的原因为间接作用如地基沉 降混凝土收缩变形温度变形和焊接变形等 第条有些作用常在一定程度上相互随机依存密切 并同时达到各自的最不利值时可作为单一作用否则认为是互 相独立的 第二节分类 第条作用可按它们随时间或空间的变化或其在结 构上反应静态或动态的不同进行分类 第条作用按时间的变化可分为以下三类 一永久作用在设计基准期内其量值随时间的变化与平 均值相比可忽略不计的作用称为永久作用如结构自重固定机 械设备自重预加应力和设计低水位以下的土压力等 二可变作用在设计基准期内其量值随时间的变化与平 均值相比不可忽略的作用称为可变作用如堆货荷载流动起重 运输机械荷载船舶荷载波浪力冰荷载和可变作用引起的土 压力等 三偶然作用 在设计基准期内 不一定出现 一旦出现 其 量值很大且持续时间很短的作用称为偶然作用如罕遇地震 等 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第条作用按空间位置的变化可分为以下两类 一 固定作用 在结构上具有固定分布的作用称为固定作用 如结构自重固定设备自重等 二自由作用在结构的一定范围内可以任意分布的作用称 为自由作用如堆货荷载和流动起重机械荷载等 第条作用按对结构的反应分为以下两类 一静态作用加载过程中使结构产生的加速度可以忽略不 计的作用称为静态作用如堆货荷载土压力和预加应力等 二动态作用加载过程中使结构产生不可忽略的加速度的 作用称为动态作用如船舶撞击力和汽车荷载等进行结构设计 时某些动态作用允许用变动作用量值的方法简化为静态作用 第三节代表值 第条结构上随时间变化的作用宜采用随机过程概率 模型描述如可采用平稳二项随机过程或其它合适的随机过程概 率模型在概率极限状态设计中可将随机过程概率模型转化为 随机变量概率模型附录五 第条进行结构设计时应根据不同极限状态的设计 要求在设计表达式中分别采用不同的作用代表值 第条作用的主要代表值是标准值它应根据结构 的不利状态选取在设计基准期或短暂持续期内作用的最 大或最小 值概率分布的某一分位值 当作用增大 或减小 对 结构不利时应取高或低分位值 第条永久作用应采用标准值作为唯一的代表 值根据永久作用对结构有利或不利状态应取其概率分布的某 一低分位值或高分位值为标准值永久作用的概率分布和标准值 的取值方法可按附录四确定 第条可变作用采用标准值频遇值和准永久值作为 代表值 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 可变作用的标准值是主要的代表值 可根据设计基准期内 对结构产生不利效应的超越概率确定这概率一般规定在可接受 的范围内可变作用在设计基准期内最大或最小值概率分布 和标准值的取值可按附录五方法确定 频遇值是代表作用在结构上时而出现的较大值频遇值为结 构在正常使用极限状态短期作用组合中可变作用的代表值 准永久值是代表作用在结构上经常出现的量值它在设计基 准期内具有较长的总持续期准永久值为结构在正常使用极限状 态长期作用组合中可变作用的代表值 频遇值和准永久值可采用可变作用的标准值乘以规定的小于 的系数求得其值可按附录六确定 第条作用的标准值和其它代表值应根据实际观测和 统计分析确定当观测资料不够充分时可结合工程经验分析判 断确定 第条偶然作用的代表值可根据观测和试验资料或工 程经验经综合分析确定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第四章材料岩土性能和几何参数 第一节材料岩土性能 第条材料岩土性能是指材料岩土的强度变形 模量压缩系数泊松比内摩擦角粘聚力两介质间的摩擦 系数等物理力学性能 第条材料的性能应以标准试件按相应的标准试验方 法得到的结果为基础确定由于工程结构与标准试件结构环境 条件与试验条件的差别按标准试件确定的性能一般通过换算系 数或函数转换为工程结构材料的性能因此材料性能的不 定性应由标准试件性能的不定性和换算系数或函数即模型 的不定性两部分构成其方法可按附录八确定 第条岩土性能两介质间的摩擦系数基桩承载力 等应通过室内试验原位试验或现场测试等确定由于钻探取 样扰动以及室内室外试验条件与工程结构条件的差别应考虑 其对以上性能的影响 第条材料 岩土性能宜采用随机变量概率模型描述 材料 岩土性能的概率分布函数和参数 应以试验数据为基础 运 用参数估计和概率分布的假设检验方法确定当土的某些参数 值相关时可按附录九确定当统计资料不足时可按附录一 中方法确定 第条材料性能的标准值是结构设计中材料性能的代 表值应根据符合规定质量的材料性能的概率分布的某一分位值 确定 对强度宜取概率为的分位值 对变形模量等物理力学 性能宜取概率为的分位值 当试验数据不足或特殊情况时 材 料性能标准值可结合工程经验经分析判断确定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第条岩土性能等标准值宜根据试验结果结合工程 经验经分析判断按概率分布的某一分位值确定对某些较为稳 定的性能如砂重度石重度内摩擦角和两介质摩擦系数等经 过统计分析可定出统一数值 第二节几何参数 第条几何参数是指结构的形状和尺寸土层厚度和 分布水深等 第条几何参数采用随机变量概率模型描述几何参 数的概率分布函数和统计参数宜以测试数据为基础运用参数 估计和概率分布的假设检验方法确定 当测试数据不足时几何参数的统计参数可根据有关标准中 规定的公差经分析判断确定 第条几何参数标准值可采用设计值 第条当几何参数的变异对结构的作用效应和结构抗 力的影响很小时几何参数可作为常量 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第五章结 构 分 析 第一节一般规定 第条结构分析包括作用作用效应和抗力分析 第条结构分析方法包括计算 模型试验或现场试验 在某些情况下可将这些方法结合运用 第二节计算 第条结构计算分析中采用的基本假定和计算模型 应能较确切地反映所考虑的极限状态 第条根据结构型式受力条件的不同结构可按一 维二维或三维的计算模型进行分析 对于承载能力极限状态 采用线性 非线性或塑性理论计算 对于正常使用极限状态一般采用线性理论分析必要时也 可采用非线性理论分析 第条当结构承受自由作用时应根据自由作用的空 间范围选定不利的作用布置 第条计算模式不定性可作为一种附加的基本变量 其概率分布和统计参数可通过采用的计算模式的计算结果与精确 的计算结果或试验结果包括现场观测结果相比较经统计分 析或根据工程经验判断确定 第三节试验 第条对于结构型式或所承受的作用比较复杂的结 构进行分析计算存在困难或现有的计算方法精确度较低只能 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 做初步估算时应通过模型试验或原型试验确定结构的作用作 用效应破损形态或结构抗力等 第条试验模型的相似性和边界条件应能较确切地 反映所考虑的极限状态同时应根据工程经验考虑模型与实际 工程结构的差异 第条原型或现场试验应尽可能在材料和岩土性能 几何尺寸作用成环境条件等方面符合实际 第四节作 用 效 应 第条结构对所受作用的反应称为作用效应它 可以是结构构件的轴力弯矩剪力扭矩或推力也可以是结 构的应力变形位移和裂缝宽度等 第条作用与结构的作用效应的关系可通过计算实 测或试验确定 当作用与作用效应为线性关系时可按下式表达 式中作用效应系数 当作用与作用效应为非线性关系时作用效应可采用作用的 函数式表达 第五节抗力 第条抗力为结构抵抗作用效应的能力由有关的基 本变量构成如结构构件的抗压抗拉抗弯抗剪抗扭能力 摩阻力基桩承载力被动土压力等也为抗力 第条抗力与有关基本变量的关系可通过计算实测 或试验确定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第六章极限状态设计表达式 第一节一般规定 第条结构极限状态设计表达式 由有关基本变量 即 作用代表值材料和岩土性能标准值几何参数标准值以及相应 的分项系数等组成 第条对各基本变量应考虑不同原因所产生的不定 性的影响确定相应的分项系数 各种分项系数应根据基本变量的统计参数和概率分布类型 设计取值以及目标可靠指标通过分析计算根据优化的原则 并参考工程经验确定其原则和具体方法可按附录十确定 当结构极限状态设计表达式中某些基本变量缺乏统计资料 时可参考工程经验慎重确定其分项系数 第条结构极限状态设计表达式中赋予各基本变量的 值称为设计值它们可用各基本变量的代表值配合相应的分项系 数表达 一作用的设计值以下式表达 式中作用的分项系数 作用的代表值 二材料岩土性能的设计值以下式表达 式中材料岩土性能的标准值 材料岩土性能的分项系数 三几何参数设计值以下式表达 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中几何参数标准值 几何参数的分项系数 几何参数的设计值也可按下式计算 式中几何参数的附加值 第条在结构极限状态设计表达式中可引进结构分 项系数以调整不同结构的可靠指标与目标可靠指标的差距 第条根据结构的重要性和失效后果在极限状态设 计表达式中可计入相应的结构重要性系数其值应根据结构安 全等级选定对应于安全等级为一级二级和三级的结构分 别取为和 第二节作用组合 第条对在设计基准期内可能同时出现的作用必须考 虑其效应组合参与组合的可变作用除主导作用外均乘以小 于的组合系数对相互排斥的作用不考虑其效应组合 可变作用效应组合原则可按附录七 第条对于承载能力极限状态应按设计状况考虑相 应的作用进行效应组合对持久状况应考虑持久组合对短暂状 况应考虑短暂组合对偶然状况应考虑偶然组合 第条对于正常使用极限状态应根据不同的设计状 况采用短期组合和长期组合 第三节设计表达式 第条结构的极限状态设计式可表达为 式中作用组合系数 结构的极限约束值如挠度裂缝宽度等的限值 结构分项系数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 结构重要性系数 第条对承载能力极限状态一般情况下极限状态设 计式可表达为 式中作用效应函数 抗力函数 不同设计状况有不同的基本变量的代表值和相应的分项系 数 若作用效应可以线性迭加时可采用下列实用设计表达式 式中第 个永久作用的标准值 第 个永久作用的分项系数 主导可变作用的标准值 第 个非主导可变作用的标准值 分别为主导可变作用和第 个非主导可变 作用分项系数 分别为第个永久作用 主导可变作用和 第个非主导可变作用的作用效应系数 第 个非主导可变作用的组合系数 注持久组合与短暂组合中各种作用的标准值应根据两种设计状况的不同情 况按第三章第三节的作用代表值取值原则确定 抗力一方的实用表达式在各有关设计规范中给出 为简化极限状态设计当有充分论证或有类似工程的成功经 验时可变荷载分项系数和可变作用的组合系数可进行适当的综 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 合与合并 第条当永久作用效应对结构承载能力起有利作用 时公式中的永久作用分项系数取值不应大于 当永久作用效应与可变作用效应比值特小或特大 时为减小计算的可靠指标与目标可靠指标的过大差距可对分 项系数进行调整 第条对于正常使用极限状态应根据不同的设计要 求分别采用作用的短期效应组合和长期效应组合进行设计作 用短期效应组合设计值和长期效应组合的设计值应按下列 公式确定 一短期效应组合 二长期效应组合 式中第 个非主导作用的频遇值 第 个非主导作用的准永久值 注可变作用频遇值和准永久值确定原则和方法可按附录六 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第七章质 量 控 制 第条对港口工程结构应实施保证结构可靠性所必须 的质量控制其质量控制应包括下列内容 一勘察和设计的质量控制 二结构材料和制品的质量控制 三施工的质量控制 四使用与维修的质量控制 第条勘察的质量应达到下列要求 一 各设计阶段的勘察 试验成果满足相应阶段的设计要求 二地形地貌水深气象和水文等观测的内容范围质 量符合要求 三地形地貌水深气象和水文的观测方法试验方法 精度及资料统计分析方法符合有关规定或规程 四岩土工程地质单元体按规定的原则划分岩土样品的数 量 质量符合要求 岩土物理力学性能指标通过标准试验确定 试 验方法精度以及指标的统计计算方法符合有关规定或规程 五岩土勘察试验成果资料论证合理结论明确数值准 确文件图纸清晰齐全 第条设计的质量控制应包括下列内容 一所依据的资料齐全清晰结论可靠 二数据条件符合实际假定合理 三计算模型合理数字运算正确 四符合实际的或可能的资源和施工条件 五图纸和其它设计文件符合设计计算和有关规定 六符合国家对基本建设设计程序管理的规定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第条材料制品和施工质量的控制应包括 一初步控制即生产前的质量控制准备经检验选用合格 的原材料通过试生产确定合理的原材料组成和工艺参数为生 产控制提出材料和构件性能的统计参数 二生产控制即现场质量管理是生产和施工过程的质量 控制其目的在于使生产过程正常运行以保证生产成品质量的 稳定性 三合格控制验收即质量评定是材料质量生产或施 工成果的控制其目的在于检验材料或成品的最终质量是否确实 符合设计规定的质量要求判定是否给予验收 第条质量控制可采用总体控制或统计控制 总体控制系对每一生产单元全部进行检验其质量验收标准 应包括质量特征指标或允许偏差等 统计控制系采用抽样检验的方法进行其质量验收标准的制 定应以概率统计理论为基础并应明确规定验收批量抽样方法 和数量验收函数和验收界限等 材料质量的统计控制可按附录十一确定 第条施工的质量控制宜将结构的整个施工过程按施 工工序和操作人员的职责范围划分为子工序在子工序内实行质 量自检在子工序间规定交接的质量准则生产主管部门和监督 部门应对质量的抽检和监控定出相应的管理制度 第条当材料制品或施工质量经判为不合格时应 根据有关的质量验收规定进行复查或重新确定其质量等级或 采取其它适当的处理措施 第条结构的使用应符合设计预定的使用条件当实 际使用条件与设计预定的使用条件不同时应进行验算或采取必 要措施 第条应建立相应的维修制度 定期检查工程状况 及 时维修 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录一结构基本变量概率分布类型 和分布参数的确定方法 一结构基本变量概率分布类型和分布参数的确定方法 结构基本变量的概率分布类型可根据观察资料采用数理统 计学中常用的或检验等方法进行选定 假设检验的置信 度可取 当基本变量有几种概率分布类型可供选择而用常规假设检 验方法难以作出判断时可将这些概率分布逐一进行结构可靠指 标的试算从中选取结构可靠指标较小的一种作为结构设计实用 的概率分布类型 基本变量的平均值和标准差可按下式估算 附 附 二 结构基本变量概率分布类型和分布参数的近似确定方法 当某些基本变量或综合变量的统计资料较少难以确定 其概率分布类型时可比照其它具有类似变异性质的基本变量的 概率公布类型近似地予以选定 当统计资料不足仅能对基本变量的上下限和大致分布情 X1Xu 均匀分布 X1Xu 等腰三角形分布 X1Xu 右偏三角形分布 Xu X1 左偏三角形分布 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 况进行估计时根据基本变量的变化特点选择下述分布之一进 行分布参数的估计 已知基本变量的上下限分别为和其概率分布可 根据其变异情况近似地认为符合均匀分布等腰三角形分布右 偏三角形分布或左偏三角形分布并按附表的公式估算其平 均值和标准差 附表 概率分布类型平均值标准差 三结构基本变量函数的分布参数估算方法 若基本变量是若干个相互独立的随机变量 的线性函数 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 且假设随机变量的平均值和标准差分 别为则基本变量的平均值和标准差可按下式 计算 附 附 式中常量 若基本变量是若干个相互独立的随机变量 的幂函数 附 且假设随机变量均符合正态分布其平 均值和变异系数分别为则基本变量的平均值和变 异系数可按下式计算 附 附 式中常量 若基本变量是若干个相互独立的随机变量 的任意函数 附 则基本变量的平均值和标准差的近似值可按下式计算 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附 式中随机变量的标准差 函数对的偏导数在均 值点处的值 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录二结构可靠指标计算的当量正态法 当结构的极限状态方程基本变量为任意分布时可采用当 量正态法计算结构的可靠指标 设结构的极限状态方程为 附 式中基本变量指各种作用材料 岩土性能和几何参数等 结构的可靠指标可按下列公式计算 附 附 附 式中基本变量的平均值和标准差 表示偏导数中变量在点赋值为设计验 算点其坐标为 从点引极限状态曲面的法线对坐标向量的 方向余弦 若基本变量为非正态随机变量 则需转化为当量正态随机 变量其平均值和标准差按以下公式计算 附 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中标准正态分布函数的反函数 标准正态分布概率密度函数 分别为在验算点处变量的分布函数值 和概率密度函数值 可靠指标用迭代方法计算其步骤如下 假设一个值 假定的坐标值 对非正态变量根据由公式 附附求 出以代替各式中的 计算值 用公式附求出值 用公式附求出的新值 重复步骤到一直算到前后两次差值在容许范围 内为止 将所得的值代入公式附计 算值以检验的条件是否满足如果不满足 则计算前后两次和的各自差值和的比值 并由估计一个新的 值式中和分别为第次的和值然后重 复步骤到的计算直到获得为止 最后由计算失效概率 见附图 开始 输 入分布类型给定 及的初值 由式（附2附当量正态化 得 求 并用式（附）求 由式（附）计算新的经验点值 前后 是 否 打印 及 值 结束 否 由 估计一个新的 是 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附图当量正态法法程序框图 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录三结构可靠指标计算的蒙特卡罗法 蒙特卡罗法是用随机技巧求解数学物理工程技术生产管 理等实际问题的统计模拟法用这种方法计算结构可靠指标的基 本思路是利用电子计算机模拟各个随机变量的样本根据功能 函数求出可靠指标数值解的渐近统计估计值 对一些特殊问题 当 结构可靠指标无法按本标准附录二的方法进行计算时可以采用 本法 应用蒙持卡罗法求结构可靠指标的计算步骤如下 一模拟均匀分布随机数目前常用的方法是乘同余法计 算公式如下 附 式中乘子 初值第一个随机数的种子 模数 样本容量 对于不同字长的计算机和可用下列数值 字长为位 字长为位 均匀分布于区间的随机数为 二随机变量的模拟用反函数法将上述均匀分布随机数转化为 按一定概率分布函数的随机变量 如设随机变量的密度函数为分布函数为 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 可将区间均匀分布随机数作为值则 附 即为所求随机变量的一个样本 三随机变量分布的检验用法检验模拟所得的随机变 量检验其密度函数与原型是否相符以及是否合乎随机性 四求解失效概率和可靠指标将上述随机变量逐个代入功 能函数式即可得出失效概率通过转换得出可靠指标 五精度检验可以采用不同容量样本比较所得失效概率 值从而确定所模拟的结果是否合乎精度 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录四永久作用的概率分布及 标准值的确定方法 一永久作用的概率分布类型和统计参数永久作用的概率 分布可采用正态分布其平均值和变异系数根据观测资料采用统 计推断的方法确定 二永久作用的标准值可按下列原则确定 结构自重的标准值 可按结构的设计尺寸和材料的平均重 度进行计算对港口工程结构一般取其平均值 对某些变异性较大的结构自重当其增加对结构不利时采 用高分位值作为标准值如取概率分布为的高分位值当其 增加对结构有利时则采用低分位值作为标准值如取概率分布 为的低分位值 非承重结构自重的标准值 可按该结构部件的设计尺寸和 材料的平均重度计算如取消这部分自重会引起结构处于不利状 态时则应在计算中取零值 土压力作用的标准值一般取主动土压力的高分位值静 止土压力的高分位值或被动土压力的低分位值 预应力作用可采用两个标准值一个高分位值一个低分 位值两个值均应考虑时间因素 因施工方式 材料收缩或膨胀产生的变形可采用单一值或 零值表示因收缩或膨胀产生的变形宜考虑时间因素 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录五可变作用的概率分布及 标准值的确定方法 一可变作用最大小值的概率分布可变作用在设计基 准期内最大小值的概率分布应根据有足够的可变作用的观 测值通过统计参数估计和拟合优度检验获得可变作用随机过 程的截口分布函数 当可变作用采用平稳二项随机过程时 在设计基准期内可 变作用的最大值分布及最小值分布分别按下列 公式计算 附 附 式中可变作用在内出现的次数 截口分布为极值型分布 附 时最大值概率分布亦为极值型分布 附 式中 尤拉常数可取为 截口分布为正态分布 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 时最大值分布按下列公式计算确定 附 式中为标准正态分布函数 截口分布为对数正态分布 附 时可通过变量变换把最大值分布归结为式附 附计算确定 当可变作用采用其它类型的随机过程 如普哇松过程等 时 可变作用在设计基准期内的最大小值概率分布需要用相应 的公式计算 二 可变作用的标准值确定方法 可变作用标准值应根据 可接受的概率由可变作用在设计基准期内最大值概率分布 或最小值概率分布的分位值确定 当可变作用量值增大对结构产生不利效应时标准值 由下式确定 或附 且概率应取较大值 当可变作用量值减小对结构产生不利效应时标准值 由下式确定 或附 此时概率应取较小值 三可变作用重现期和重现值可变作用在重现期 年的重现值可表达成可变作用在设计基准期内最大值概率 分布的某一分位值当用年最大值概率分布表示时重 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 现值是在概率时的分位值 即 附 或附 或附 取标准值为时可按 附式求得标准值的重现期 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录六可变作用的准永久值和 频遇值的确定方法 选择足够长的观测期对可变作用进行连续观测以确定 准永久值和频遇值 当上述方法难以实现时 可采用观测与判断相结合的方法 以 确定准永久值和频遇值 一准永久值的确定对可变作用进行连续观测得出可变 作用随时间的变化图附图 附图准永久值确定图 按超过准永久值的总的持续时间与整个观测期 的比值确定准永久值一般取 二 频遇值的确定 确定可变作用的频遇值有下列两种 方法 按准永久值的取值方法确定频遇值 但值应取相当小的 值 按平均跨阈率来确定频遇值即按超过频遇值的次 数与整个观察期的比值即跨阈率确定频遇值 通 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 常从经济角度考虑确定 结构不满足正常使用要求有以下两类不同情况 结构局部损坏例如超限值裂缝 结构使用功能不良例如超限值变形 结构的局部损坏与作用较大值的出现有密切关系此时作用 的频遇值应按跨阈率值确定作用超过某一限值的持续时间是 造成结构使用功能不良的重要原因此时作用的频遇值应按方法 确定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录七可变作用效应组合 作用效应组合的重要问题是求组合效应最大值的概率分布和 统计参数可采用下述组合原则 认定组合效应最大值为 参与组合的可变作用中 一个取 设计基准期最大值时的效应余下取其截口作用效 应进行相加即 附 其中为 然后从中找出起控制作用的作为 参 与组合的作用效应的概率分布均已知即为 通过这些函数的卷积 注本组合原则为塔克斯特拉提出 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 可得的概率分布即 附 的平均值和标准差分别为 附 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录八结构抗力有关变量的统计特性 一 影响结构抗力的因素 影响结构抗力的主要因素是材料 岩土性能几何参数和计算模式的精确性三大因素它们都是随 机变量 结构材料岩土性能的不定性材料岩土性能是指强度 和变形模量等物理力学性能应根据有关的标准试验方法确定 结构材料岩土性能的不定性是指其状态性质材质因素 以及工艺加荷环境尺寸等因素引起的结构中材料和岩土性 能的变异性 当用试件的试验结果确定材料岩土的性能时应考虑实际 结构与标准试件以及试验条件与实际条件的差别 结构材料岩土性能的不定性应由标准试件性能的不定性和 换算系数或函数的不定性两部分组成 结构材料岩土性能的不定性可采用随机变量表达 附 式中结构中材料岩土性能值 试件材料岩土性能值 规范规定的材料岩土性能标准值 规范规定的反映结构材料 岩土性能与试件材料 岩 土性能差别的系数如考虑缺陷尺寸施工质量 加荷速度 试验方法 时间等因素影响的各种系数或 其函数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 令和附 则附 式中反映结构材料 岩土性能与试件材料 岩土性能差 别的随机变量 反映试件材料岩土性能不定性的随机变量 的平均值和变异系数为 附 附 式中分别为试件材料岩土性能的平均值及 随机量的平均值 分别为试件材料 岩土性能的变异系数及 随机变量的变异系数 几何参数的不定性结构几何参数的不定性主要是指制 作尺寸偏差和安装误差等引起的几何参数的变异性它反映了所 设计的构件和制作安装后的实际构件之间几何上的差异 几何参数的不定性可采用随机变量表达 附 式中分别为结构的几何参数值及几何参数标准值 的平均值和变异系数为 附 附 式中分别为几何参数的平均值及变异系数 结构计算模式的不定性结构计算模式的不定性是指抗 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 力计算或作用计算所采用的基本假设和计算公式不精确等引起的 变异性可通过公式计算值与试验结果比较或与精确计算模式的 计算结果比较来确定 结构计算模式的不定性可采用随机变量表达 附 式中结构的试验平均值或精确计算值 按规范公式的计算值 公式 附中应根据材料 岩土性能 几何尺寸的实 测值按规范规定的公式计算以排除的变异性对分析的 影响 根据对结构实际抗力值与计算抗力值比值的统计分析 即 可得到的平均值和变异系数 二综合变量统计参数和概率分布类型 统计参数当综合变量为抗力时对于由几种材料岩土 构成的结构可采用下列形式表达 附 即 附 式中由设计计算公式确定的结构抗力 其中为抗力函数 结构中第种 层 材料 岩土的性能 与结构中第种 层 材料 岩土相应的几何参数 结构中第种 层 材料 岩土性能随机变量及 其试件材料 岩土性能的标准值 结构中第种材料 岩土相应的几何参数随机 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 变量及其标准值 按随机变量函数统计参数的运算法则 可以写出的平均值 标准差和变异系数的计算公式 附 附 附 式中表示函数的有关变量下标表 示计算偏导数时变量均用各自的平均值赋值 结构抗力的统计参数可按下式计算 附 附 式中按规范规定的材料 岩土性能和几何参数标准值以 及抗力计算公式求得的结构抗力值 结构抗力值可表达为 附 对于由单一材料 岩土构成的结构 公式 附可写成 附 式中 按随机变量函数统计参数的运算法则 可以写出的统计参 数为 附 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 当综合变量为作用效应时 可参照以上形式表达 概率分布类型 当综合变量由多个独立随机变量相乘时 可假定其服从对数 正态分布 当综合变量由多个独立随机变量相加时 可由分布函数卷积 确定其概率分布 当综合变量为一般随机变量函数时 可用蒙脱卡罗法检验其 概率分布类型 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录九地基土抗剪强度指标 的统计方法 地基土抗剪强度指标可按正交变换法计算 也可按简化相关 法近似求得 一 正交变换法 将抗剪强度指标作如下变换 附 式中分别为用常用法求得的的标准差 附 附 分别用 附附附附 式计算 为和的相关系数 即 附 分别用式 附附计算为 的协方差 即 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 由式 附得 附 上述为两个独立正态分布的随机变量 利用 的统计参数 均值 标准差 进行可靠度计算 现给出统计参数的计算方法 平均值计算公式 附 同式 附 标准差计算式 式中用式 附计算 用式 附计算 二 简化相关法 抗剪强度指标平均值计算公式 附 附 式中试验组数 每一组试验的内摩擦角的回归值 度 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 每一组试验的内聚力的回归值 附 每一组试验的各级垂直压力的平均值 每组试验的垂直压力级数 每组试验各级压力下抗剪强度 的平均值 抗剪强度指标标准差计算公式 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 附录十分项系数的确定方法 一 设计表达式承载能力极限状态设计表达式为 附 为了确定分项系数 对不同结构 就采用规范规定的基本变量 标准值计算抗力同时将抗力中的各个基本变量的分项系数综 合成为一个抗力分项系数其表达式为 附 按下述方法求出各个构件的后 再将分解为抗力中各 基本变量的分项系数 二 分项系数的确定 确定原则 同一作用对各种构件取相同的作用分项系数 各个作用有 各自的分项系数 不同种类的构件有各自的抗力分项系数 同一种构件在任 何可变作用作用下 其抗力分项系数不变 对各种构件在不同的作用效应比值下 按所选定的 进行结构设计 所得可靠指标值与目标可靠指标值最 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 为接近 确定方法为便于分析 以下计算仅选用安全等级为二级 的结构 对种常用构件 有个由一个永久作用与一个可变作用组 成的简单组合 如恒载堆货 恒载门机 恒载铁路个常用 的可变