GB 50158-2010 港口工程结构可靠性设计统一标准

人人文库专用

中华人民共和国国家标准

港口工程结构可靠性设计统一标准

Unifiedstandardforreliabilitydesignof

portengineeringstructures

GB50158-2010

主编部门：中华人民共和国交通运输部

批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期：2010年12月1日

人人文库专用

中国计划出版社

2010北京

书

中华人民共和国国家标准

港口工程结构可靠性设计统一标准

GB50158-2010

☆

中华人民共和国交通运输部主编

中国计划出版社出版

(地址：北京市西城区木樨地北里甲11号国宏大厦C座4层)

(邮政编码：100038电话：6390643363906381)

新华书店北京发行所发行

人人文库专用世界知识印刷厂印刷

850×1168毫米1/322.5印张60千字

2010年10月第1版2010年10月第1次印刷

印数1—6000册

☆

统一书号：1580177·455

定价：15.00元

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

第582号

关于发布国家标准《港口工程结构可靠性

设计统一标准》的公告

现批准《港口工程结构可靠性设计统一标准》为国家标准，编

号为GB50158—2010，自2010年12月1日起实施。其中，第

3.0.2、3.0.3(1)、7.2.6、7.2.7条(款)为强制性条文，必须严格执

行。原《港口工程结构可靠度设计统一标准》GB50158—92同时废

止。

本标准由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部

二〇一〇年五月三十一日

人人文库专用

前言

根据原建设部《关于印发〈二〇〇四年度工程建设国家标准制

订、修订计划〉的通知》(建标﹝2004﹞67号)的要求，中国交通建设股

份有限公司会同有关单位共同对国家标准《港口工程结构可靠度设

计统一标准》GB50158—92进行了全面修订。

本标准在修订过程中，进行了广泛调研，总结了我国多年来港

口工程的建设经验，参考了国内外先进的相关技术标准，采纳了港

口工程结构可靠性的最新研究成果和专家学者提出的建议，并广泛

征求了有关设计、施工、科研、教学、建设等单位及管理部门的意见，

经反复讨论、修改、完善，最后经审查定稿。

本次修订后共包括8章和4个附录，主要修订内容：一是提出

了港口工程结构的设计使用年限，将设计使用年限划分为两个档

次；二是新增了一种结构设计状况，将地震状况从偶然状况中分离

出来，则结构设计状况改为持久、短暂、地震和偶然四种；三是完善

了正常使用极限状态设计作用组合，根据结构损坏的可逆与不可

逆，改为标准组合、频遇组合和准永久组合三种；四是增加了作用按

有无界值的分类；五是提出了在结构设计时要考虑环境对结构和耐

久性的不利影响；六是给出了极限状态设计的抗力表达式。

本标准以黑体字标志的条文为强制性条文人人文库专用，必须严格执行。

本标准由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，

交通运输部负责日常管理，中国交通建设股份有限公司负责具体技

术内容的解释。在执行过程中，请各单位注意总结经验，积累资料，

随时将有关的意见和建议寄送中国交通建设股份有限公司国家标

准《港口工程结构可靠性设计统一标准》管理组(地址：北京市德胜

门外大街85号；邮政编码：100088)。

·1·

本标准主编单位、参编单位、参加单位、主要起草人和主要审查

人：

主编单位：中国交通建设股份有限公司

参编单位：中交水运规划设计院有限公司

中交第一航务工程勘察设计院有限公司

中交第二航务工程勘察设计院有限公司

中交第三航务工程勘察设计院有限公司

中交第四航务工程勘察设计院有限公司

大连理工大学

参加单位：中交四航工程研究院有限公司

主要起草人：郭大慧胡家顺钱丽贡金鑫杨丽民

王晋方爱东刘进生张黎明夏琪琍

王胜年冯海波万宏杜庭瑞杨松泉

主要审查人：蒋千仉伯强(以下按姓氏笔画排序)

卢永昌史志华刘永绣刘志明许廷兴

李悟洲麦远俭孙万禾吴澎张建仁

曹称宇潘德强

人人文库专用

·2·

目次

1总则……………………(1)

2术语……………………(2)

3基本规定……………………(7)

4极限状态设计原则…………(9)

5基本变量……………………(11)

5.1作用……………………(11)

5.2材料、岩土性能…………(12)

5.3几何量…………………(12)

5.4环境影响………………(13)

6结构分析……………………(14)

6.1一般规定………………(14)

6.2计算……………………(14)

6.3试验……………………(14)

7极限状态设计表达式………(16)

7.1一般规定………………(16)

7.2设计表达式………………(17)

8质量控制要求………………(24)

附录A可靠指标设计方法人人文库专用…………………(26)

附录B作用代表值的确定方法……………(29)

附录C基于试验模型的设计………………(35)

附录D既有结构的可靠性评估……………(39)

本标准用词说明………………(40)

引用标准名录…………………(41)

附：条文说明……………………(43)

·1·

Contents

1Generalprovisions…………(1)

2Terms………(2)

3Basicrequirement…………(7)

4Principlesoflimitstatedesign……………(9)

5Basicvariables……………(11)

5.1Actions…………………(11)

5.2Propertiesofmaterial，rockandsoil………(12)

5.3Parametersofgeometry……(12)

5.4Environmentalinfluence…………………(13)

6Structuralanalysis…………(14)

6.1Generalrequirement………(14)

6.2Calculation………………(14)

6.3Experiment………………(14)

7Designformatsoflimitstatedesign………(16)

7.1Generalrequirement………(16)

7.2Designformats……………(17)

8Requirementsforqualitycontrol…………(24)

AppendixADesignmethodsbasedonreliabilityindex……(26)

AppendixB人人文库专用Determinationmethodsforrespectivevalueof

actions…………(29)

AppendixCDesignbasedonexperimentmodel……………(35)

AppendixDReliabilityassessmentofexistingstructures…(39)

Explanationofwordinginthiscode…………(40)

Listofquotedstandards………(41)

Addition：Explanationofprovisions…………(43)

·2·

1总则

1.0.1为统一各类港口工程结构可靠性设计的基本原则和方法，

使港口工程符合可持续发展的要求，并做到安全可靠、耐久适用、技

术先进、经济合理、确保质量，制定本标准。

1.0.2本标准适用于港口工程结构、修造船水工结构可靠性设计，

并适用于现有结构的修复等可靠性设计。

1.0.3港口工程结构设计标准及相关标准的编制应遵守本标准规

定的基本准则。

1.0.4本标准规定了港口工程结构可靠性设计的基本要求。当本

标准与国家法律、行政法规的规定相抵触时，应按国家法律、行政法

规的规定执行。

1.0.5港口工程结构设计除应符合本标准的规定外，尚应符合国

家现行有关标准的规定。

人人文库专用

·1·

2术语

2.0.1可靠性reliability

结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。

2.0.2可靠度degreeofreliability(reliability)

结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

2.0.3失效概率probabilityoffailure

结构不能完成预定功能的概率。

2.0.4可靠指标reliabilityindex

度量结构可靠度的数值指标。

2.0.5基本变量basicvariable

代表物理量的一组规定的变量，用于表示作用和环境影响、材

料和岩土的性能以及几何量的特征。

2.0.6设计基准期designreferenceperiod

为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。

2.0.7设计使用年限designworkinglife

设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使

用的年限。

2.0.8极限状态limitstates

整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计人人文库专用

规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。

2.0.9承载能力极限状态ultimatelimitstates

对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的

变形的状态。

2.0.10正常使用极限状态serviceabilitylimitstates

对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定

·2·

限值的状态。

2.0.11可逆正常使用极限状态reversibleserviceabilitylimit

states

当产生超越正常使用要求的作用撤除后，该作用产生的后果可

以恢复的正常使用极限状态。

2.0.12不可逆正常使用极限状态irreversibleserviceability

limitstates

当产生超越正常使用要求的作用撤除后，该作用产生的后果不

可恢复的正常使用极限状态。

2.0.13设计状况designsituations

代表一定时段内实际情况的一组设计条件，设计应做到在该组

条件下结构不超越有关的极限状态。

2.0.14作用action

施加在结构上的集中力或分布力(直接作用，也称为荷载)和引

起结构外加变形或约束变形的原因(间接作用)。

2.0.15永久作用permanentaction

在设计使用年限内始终存在且其量值变化与平均值相比可以

忽略不计的作用，或其变化是单调的并趋于某个限值的作用。

2.0.16可变作用variableaction

在设计使用年限内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比

不可忽略不计的作用。

2.0.17偶然作用accidentalaction

在设计使用年限内不一定出现人人文库专用，而一旦出现其量值很大，且持

续期很短的事故作用。

2.0.18地震作用seismicaction

地震对结构所产生的作用。

2.0.19固定作用fixedaction

在结构上具有固定空间分布的作用。当固定作用在结构某一

点上的大小和方向确定后，该作用在整个结构上的作用即得以

·3·

确定。

2.0.20自由作用freeaction

在结构上给定的范围内具有任意空间分布的作用。

2.0.21静态作用staticaction

使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。

2.0.22动态作用dynamicaction

使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。

2.0.23有界作用boundedaction

具有不能被超越的且可确切或近似掌握界限值的作用。

2.0.24无界作用unboundedaction

没有明确界限值的作用。

2.0.25主导可变作用dominatingvariableaction

在同一作用组合中，效应设计值最不利情况下起控制作用的可

变作用。

2.0.26作用的代表值representativevalueofanaction

极限状态设计所采用的作用值，它可以是作用的标准值、组合

值、频遇值和准永久值。

2.0.27作用的标准值characteristicvalueofanaction

作用的主要代表值，可根据对观测数据的统计、作用的自然界

限或工程经验确定。

2.0.28作用的设计值designvalueofanaction

作用的代表值与作用分项系数的乘积。

2.0.29可变作用的组合值人人文库专用combinationvalueofavariableac-

tion

使组合后的作用效应的超越概率与该作用单独出现时其标准

值作用效应的超越概率趋于一致的作用值，或组合后使结构具有规

定可靠指标的作用值。

2.0.30可变作用的频遇值frequentvalueofavariableaction

在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较小的

·4·

作用值，或被超越的频率限制在规定频率内的作用值。

2.0.31可变作用的准永久值quasi-permanentvalueofavaria-

bleaction

在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较大的

作用值。

2.0.32作用效应effectofaction

由作用引起的结构或结构构件的反应。

2.0.33环境影响environmentalinfluence

环境对结构产生的各种机械的、物理的、化学的或生物的不利

影响。

2.0.34材料、岩土性能materialandgeometricalproperties

结构所使用材料或岩土的物理力学性能，包括强度、弹性模量、

变形性能、压缩系数、泊松比、内摩擦角、粘聚力、两介质间的摩擦系

数等。

2.0.35材料、岩土性能标准值characteristicvalueofmaterial

andgeometricalproperty

符合规定质量的材料、岩土性能概率分布的某一分位值或名义

值。

2.0.36材料、岩土性能设计值designvalueofmaterialandge-

ometricalproperty

材料、岩土性能标准值除以材料、岩土性能分项系数所得的值。

2.0.37几何量标准值characteristicvalueofgeometricalpa-

rameter人人文库专用

设计规定的几何量公称值或几何量概率分布的某一分位值。

2.0.38几何量设计值designvalueofgeometricalparameter

几何量标准值增加或减少一个几何量附加量所得的值。

2.0.39抗力resistance

结构或结构构件承受作用效应的能力。

2.0.40结构重要性系数importancefactorforstructures

·5·

结构极限状态设计表达式中用于反映不同结构安全等级的数

值。

2.0.41结构体系structuralsystem

结构中所有承重构件及其共同工作的方式。

人人文库专用

·6·

3基本规定

3.0.1港口工程结构形式应根据使用要求、环境条件、施工条件和

使用年限等进行技术经济比较，综合分析选定。

3.0.2港口工程结构设计时，应根据结构失效可能产生的危及人

的生命安全、造成经济损失以及影响社会和环境等后果的严重程度

采用不同的安全等级。港口工程结构安全等级的划分应符合表

3.0.2的规定。

表3.0.2港口工程结构的安全等级

安全等级失效后果适用范围

一级很严重有特殊安全要求的结构

二级严重一般港口工程结构

三级不严重临时性港口工程结构

3.0.3结构的设计使用年限应按下列规定采用：

1永久性港口建筑物：50年；

2临时性港口建筑物：5年～10年。

3.0.4港口工程结构设计应遵守下列原则：

1合理选择结构体系，正确进行分析和设计。

2执行质量控制标准。

3做好耐久性和维护设计人人文库专用。

4采取有效的防护措施。

3.0.5港口工程结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要

求：

1在正常施工和正常使用时，能安全承受可能出现的各种作

用。

2在正常使用时具有良好的工作性能。

·7·

3在正常维护下具有足够的耐久性能。

4有特殊要求时，在发生设定的偶然事件下，主体结构仍能保

持整体稳定。

3.0.6港口工程结构设计宜采用以概率理论为基础，以分项系数

表达的极限状态设计方法，有条件时可按本标准附录A直接采用可

靠指标的方法。

3.0.7港口工程结构与其组成部分宜取相同的安全等级，必要时

可对其中某些结构构件的重要性系数进行调整。

3.0.8港口工程结构应按其破坏前有无明显变形或其他预兆分为

有预兆破坏和无预兆破坏两种类型。设计中应避免采用无预兆破

坏的结构；当不可避免时，无预兆破坏的结构应具有更高的可靠度。

3.0.9港口工程结构设计时，应分析下列因素对结构耐久性的影

响：

1预期的使用要求；

2预估的环境条件；

3材料和制品的性能；

4结构体系的选择；

5构件形状和结构细部构造；

6施工质量和控制水平；

7特殊的保护措施；

8设计使用年限内要进行的维护。

3.0.10设计阶段应对勘察、观测、设计、试验、施工、使用与维护等

提出相应质量的控制要求人人文库专用。

·8·

4极限状态设计原则

4.0.1极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，

并应符合下列规定：

1结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载

能力极限状态：

1)结构整体或结构的一部分作为刚体失去平衡；

2)结构构件或连接件因超过材料强度而破坏，或因过度变形

而不适于继续承载；

3)结构转变为机动体系；

4)结构或结构构件丧失稳定；

5)地基丧失承载能力而失效；

6)结构构件的疲劳破坏。

2结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常

使用极限状态：

1)影响正常使用或外观的变形；

2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏；

3)影响正常使用的振动；

4)影响正常使用或影响耐久性能的其他特定状态。

4.0.2港口工程结构设计时应对不同的设计状况进行分析人人文库专用。对每

一种设计状况应采用相应的结构体系、可靠度水平、基本变量，并分

析施工和使用中的环境条件和影响等。港口工程结构宜分为下列

设计状况：

1持久状况：持续时段与设计使用年限相当的设计状况。

2短暂状况：在结构施工和使用过程中一定出现，而与设计使

用年限相比，持续时段较短的设计状况，包括施工、维修和短期特殊

·9·

使用等。

3地震状况：结构遭受地震作用时的设计状况。

4偶然状况：偶发的使结构产生异常状态的设计状况。包括

非正常撞击、火灾、爆炸等。

4.0.3根据港口工程结构的设计状况，结构设计应符合下列规定：

1持久状况应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设

计。

2短暂状况应进行承载能力极限状态设计，可根据需要进行

正常使用极限状态设计。

3地震状况应进行承载能力极限状态设计，主体结构在出现

设计的地震状况时不应丧失承载力。

4有特殊要求时，也可对偶然状况进行承载能力极限状态设

计或进行防护设计。

4.0.4港口工程结构设计时，所选择的极限状态应采用相应的结

构可能同时出现作用的最不利组合，并应符合下列规定：

1承载能力极限状态设计应采用作用的持久组合、短暂组合

和地震组合，有特殊要求时可采用作用的偶然组合。

2正常使用极限状态设计应根据不同设计目的，分别选用下

列作用组合：

1)标准组合：用于当超越极限状态时将产生永久性不可逆损

坏的情况；

2)频遇组合：用于当短期效应是决定性因素时的情况；

3)准永久组合人人文库专用：用于当长期效应是决定性因素时的情况。

·01·

5基本变量

5.1作用

5.1.1结构上的作用应分为直接作用和间接作用。

5.1.2结构上的各种作用，当在时间上和空间上相互独立时，每一

种作用可分别作为结构的单个作用；当某些作用密切相关，且可能

同时以最大值出现时，可将这些作用一起作为单个作用。

5.1.3结构上的作用可按下列原则分类：

1随时间的变化分类：

1)永久作用；

2)可变作用；

3)偶然作用。

2随空间的变化分类：

1)固定作用；

2)自由作用。

3按结构的反应特点分类：

1)静态作用；

2)动态作用。

4按有无界值分类：

1)有界作用人人文库专用；

2)无界作用。

5.1.4结构设计时，应根据不同极限状态和使用要求，在设计表达

式中采用不同的作用代表值。永久作用应采用标准值作为唯一代

表值；可变作用应采用标准值、组合值、频遇值和准永久值作为代表

值。作用代表值可按本规范附录B确定。

5.1.5可变作用的标准值应根据结构的不利状态，按在设计基准

·11·

期内最不利作用概率分布的某个统计特征值确定；当观测数据不充

分时，作用的标准值也可根据工程经验通过分析判断确定。对有明

确界限值的有界作用，作用的标准值应取其界值。

5.1.6地震作用标准值应根据地震作用的重现期确定。地震作用

的重现期宜采用475年，也可根据具体工程情况采用其他重现期。

5.2材料、岩土性能

5.2.1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。当利用标准试件的试验结果确定工程结构中实际

的材料性能时，应分析实际工程结构与标准试件、实际工作条件与

标准试验条件差异产生的影响。

5.2.2岩土性能、两介质间的摩擦系数等应通过室内试验、原位试

验或现场测试等方法确定，并应分析钻探取样扰动以及室内、室外

试验条件与实际工程条件差异产生的影响。

5.2.3材料性能的标准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。强度宜取概率为0.05的分位值，弹性模

量、泊松比等物理性能的标准值宜取概率为0.5的分位值。当试验

数据不充分或特殊情况时，材料性能的标准值可根据工程经验经分

析判断确定。

5.2.4岩土性能的标准值宜根据原位测试和室内试验的结果，结

合工程经验，经分析判断按概率分布的某一分位值确定。砂石重

度、砂石内摩擦角和两介质摩擦系数等较为稳定的性能可经过统计

分析定出统一数值人人文库专用。

5.3几何量

5.3.1当几何量的变异性与各种作用、材料性能相比较小或是可

忽略时，几何量可采用确定值，并在设计中规定。

5.3.2当几何量偏差对结构的影响不可忽略时，几何量应采用设

计值。

·21·

5.4环境影响

5.4.1当环境对材料或岩土、构件和结构性能的影响不能忽略时，

应在结构安全性和耐久性等设计中根据其产生的影响采取相应措

施。

5.4.2环境影响的效应可根据材料特性进行判定。当条件具备

时，环境影响可采用数值描述，并建立对特定材料的模型。当两种

或两种以上的环境影响产生组合效应时，应将环境影响作为一个总

体进行分析。

人人文库专用

·31·

6结构分析

6.1一般规定

6.1.1结构分析应包括作用分析、作用效应分析、抗力分析。

6.1.2结构分析应以结构理论和工程实践经验为基础，可采用计

算、模型试验或原型试验等方法。

6.1.3结构分析应将地基作为结构的一部分，并应按地基与上部

结构共同作用进行结构分析。

6.2计算

6.2.1结构分析采用的基本假定和计算模型应能合理描述所选择

的极限状态下的结构反应。

6.2.2当结构按承载能力极限状态设计时，根据结构和材料对作用

的反应，可采用线性理论或非线性理论计算；当结构按正常使用极限

状态设计时，可采用线性理论计算；必要时，可采用非线性理论计算。

6.2.3当结构承受自由作用时，最不利的作用布置应根据每一自

由作用可能出现的空间位置确定。

6.2.4当位移或变形使得作用的影响显著增大时，应对位移或变

形的影响进行分析。

6.2.5动态作用宜按结构的动态反应确定结构的作用效应人人文库专用。当

将动态作用假设为准静态作用时，可将动态作用效应分析结果加

入静态作用中，也可对静态作用乘以等效动力放大系数间接计算

动态作用效应。

6.3试验

6.3.1当缺乏适合的结构计算模型或现有计算方法精确度达不

·41·

到要求时，结构的作用、作用效应、破坏形态或结构抗力应通过试

验确定。基于试验模型的设计应符合本规范附录C的规定。

6.3.2模型或原型试验条件应模拟实际情况，试验和分析方法应

按实际结构的性能要求选择。

6.3.3对试验结果应采用统计方法进行评估，并应分析试验结果

的数量对相关参数统计不定性的影响，以及根据工程经验，分析模

型与实际工程结构差异产生的影响。

人人文库专用

·51·

7极限状态设计表达式

7.1一般规定

7.1.1结构极限状态设计表达式应根据各种极限状态的设计要

求，采用有关的作用代表值、材料和岩土性能标准值、几何量及各

种分项系数等表达。

7.1.2结构极限状态设计表达式中各基本变量应采用设计值，并

应符合下列规定：

1作用的设计值可按下式确定：

Fd=γFFr(7.1.2-1)

式中：Fd———作用的设计值；

γF———作用的分项系数，含作用值向不利方向偏离代表值

的可能性；当需对各种作用先行组合时，则表示综合

分项系数；

Fr———作用的代表值。

2材料、岩土性能或两介质间摩擦系数的设计值可按下式确

定：

fk

fd=(7.1.2-2)

γM

：———、；

式中fd人人文库专用材料岩土性能或两介质间摩擦系数的设计值

fk———材料、岩土性能或两介质间摩擦系数的标准值；

γM—