T∕CI 1404-2025 港口防波堤抗浪韧性评价规范

港口防波堤抗浪韧性评价规范Specificationforanti-w2025-12-31发布2025-12-31实施中国国际科技促进会发布I Ⅲ1范围 12规范性引用文件 1 14评价要求 25防波堤韧性指标评价 36防波堤抗浪韧性等级评价 57防波堤损伤状态判定 6附录A(资料性)防波堤破坏指标的具体计算流程 8附录B(资料性)防波堤修复费用的具体计算流程 附录C(资料性)防波堤修复时间的具体计算流程 参考文献 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由交通运输部天津水运工程科学研究所提出。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位：交通运输部天津水运工程科学研究所、河海大学、中交水运规划设计院有限公司、大连理工大学、长沙理工大学。本文件主要起草人：陈松贵、胡杰龙、陶爱峰、陈志乐、唐军、姚宇、陈汉宝、解淑亚、王百智、段自豪、1港口防波堤抗浪韧性评价规范本文件规定了港口防波堤抗浪韧性评价的总体要求和韧性指标评价、抗浪韧性等级评价、损伤状态判定要求。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。用于斜坡堤护面的块石或混凝土人工块体。防波堤及其组成构件在遭受波浪等水动力作用产生损伤或破坏后，通过针对性修复处置，其设计核心使用功能得以复原，满足工程安全运行与设计使用要求的过程与结果。防波堤抗浪韧性anti-waveresilienceofbreakwater防波堤在波浪作用下抵抗初始破坏、在损伤状态下维持基本功能，并在合理时间内通过修复恢复至预定性能的能力。防波堤修复费用restorationcostofbreakwater防波堤受损后，恢复至预定功能状态所需的经济投入。防波堤从受损到功能完全恢复或达到安全标准所需的持续时间。在标准施工条件下，不考虑极端天气、资源短缺等外部干扰，完成防波堤受损构件功能性恢复所需的理论持续时间。用于量化评估防波堤受波浪作用后结构损伤程度的核心参数。2抗浪韧性度等级anti-waveresiliencegrade基于防波堤破坏指标、修复费用指标、修复时间指标综合评定的韧性水平分级，用于直观表征防波堤抗浪韧性的优劣程度。4评价要求4.1评价的主要内容4.1.1防波堤抗浪韧性评价应包括以下内容。a)明确评估对象，应包括防波堤发生破坏的类型和实际破坏情况。c)运用评价指标，对评估对象抗浪韧性能力进行定性或定量评估。d)根据工程需求参数，结合每个指标的具体计算方法，计算出防波堤破坏指标、修复费用指标、修复时间指标。e)综合防波堤破坏指标、修复费用指标、修复时间指标，确定结构的抗浪韧性度等级。f)输出修复策略(维持/局部修复/重建)。4.1.2防波堤抗浪韧性评价流程见图1。明确评估对象明确评估对象收集资料防波堤抗浪韧性评级图1防波堤抗浪韧性评价流程图4.2评价的原则和方法4.2.1防波堤破坏指标4.2.1.1防波堤破坏指标的选择遵循以下原则。a)系统性原则。选取的指标能精准反映导致斜坡式防波堤护面块体破坏的核心影响因素，同时兼顾指标体系内部的关联性。b)代表性原则。选取的指标具有典型性和代表性。c)可度量性原则。指标选取基于现有测量与计算技术的可行性。34.2.1.2防波堤破坏指标计算方法：采用层次分析法和隶属度赋值法，进行各项指标权重计算与赋值。修复费用指标应考虑包括对结构进行修复、拆除和置换所产生的各项费用，同时包括材料的采购成本和运输费用、专业技术人员的劳务费等。计算修复费用时，应分别对防波堤构件和非结构构件进行计算。防波堤的修复时间应包括所有受损构件完成其各自功能性恢复所需的名义修复时间。计算修复时间，应同时考虑修复工时和人工数量需求。标三者来进行评价。4.3.2防波堤抗浪韧性度评价采用优良中差的等级制。当韧性度等级为优或良时，表明韧性水平合格；当韧性度等级为中或者差时，表明韧性水平不合格。评分，最终按公式(1)计算防波堤结构破坏程度指数(IndexofStructuraldamage,SDI),防波堤破坏指标况，计算方法见公式(1)。W,——结构破坏发展程度评价体系中各指标因素的分值；相应指标因素的权重。5.1.2.2将SDI限定在0～100的连续范围内，按照指数从小到大排序，来反映结构破坏发展程度由轻到重的变化。当SDI为0时，表示该斜坡式防波堤无任何破坏现象，可以满足使用要求；当SDI为100时，表示该斜坡式防波堤破坏极其严重，不能满足使用要求，需要拆除重建。具体等级划分见表1。防波堤破坏发展程度优良中差防波堤破坏后对应的监测为主，局部维护45.2防波堤修复费用指标评价5.2.1防波堤修复费用指标计算结构修复费用指标应按破坏程度进行综合性评价，修复费用应包括对结构修复、拆除和置换所产生的费用、材料的采购成本和运输费用、专业技术人员的劳务费等。防波堤修复费用指标的具体计算见附录B。5.2.2防波堤结构修复费用指标等级划分5.2.2.1采用结构修复费用与现行的建造成本的比例来作为结构修复费用的评价指标(k),指标按公式(2)计算，修复费用等级划分见表2。式中：K——结构修复费用评价指标；C.——结构按照现行定额计算得到的现行建造成本，单位为元；R,——防波堤修复总费用，单位为元。表2防波堤结构修复费用等级划分防波堤结构修复费用等级优良中差5.2.2.2防波堤结构修复费用大于建造成本50%时，修复经济性通常显著低于拆除重建方案，应优先启动拆除重建可行性专项评估。评估应结合结构安全等级、港口核心功能需求、修复技术可行性、港口停运经济损失及生态环境约束等因素综合判定；确无特殊约束条件时，优先采用拆除重建方案，重建时应优化护面块体类型、摆放密度及防浪设计参数。5.3防波堤修复时间指标评价5.3.1防波堤修复时间指标计算防波堤的修复时间包括所有受损构件完成其各自功能性恢复所需的名义修复时间。实际修复时间计算应考虑港口施工窗口限制(如通航需求、波浪条件适宜期),引入施工窗口系数η(取值0.7～1.0,施工窗口充足取1.0,受限严重取0.7),修正后修复时间T按公式(3)计算。防波堤修复时间指标的具体计算见附录C。T=T₀/η式中：T——完成全部功能性修复工作所需要的实际修复时间(经施工窗口系数修正后),单位为天(d);T₀——完成全部功能性修复工作所需要的名义修复时间，单位为天(d);η——施工窗口系数(取值0.7～1.0)。5.3.2防波堤修复时间评价指标等级划分采用完成结构所有功能性修复工作所需的名义修复时间作为结构修复时间的评价指标(T。),按公式(4)～公式(6)计算。修复时间等级划分见表3。5Ts₁=max(Tw₁,Tw₄+Tw₃)+Tw₂ Ts₂=max(Tw5,Tws) (5) (6)Ts₁——完成第1阶段(含块体预制、块体安装、垫层修复、堤心修复)修复工作所需要的名义修复时Tw——单一修复工作的独立耗时，对应表C.1中某一类具体修复工作(W1～W6)完成主要修复工Ts₂——完成第2阶段(胸墙修复及非结构构件修复)修复工作所需要的名义修复时间，单位为天(d);To——完成全部功能性修复工作所需要的名义修复时间，单位为天(d)。表3防波堤修复时间指标等级划分修复时间指标T₀防波堤结构修复时间等级优良中差6防波堤抗浪韧性等级评价斜坡式防波堤韧性度等级应综合考虑防波堤破坏指标、防波堤修复费用指标和防波堤修复时间指标三者来进行评价。防波堤抗浪韧性等级的确定可使用直接对比法和加权归一化评价方法，选取两种评价方法中较低的等级。6.2直接对比法综合考虑防波堤破坏指数SDI、防波堤修复费用指标c和防波堤修复时间指标T,选取三者中最低等级作为该斜坡式防波堤的韧性度等级。三者的等级划分见表4。表4三项指标对应韧性度等级划分优良中差防波堤破坏指标6.3加权归一化评价方法在进行防波堤韧性评价时，应对防波堤结构破坏程度指数SDI、防波堤结构修复费用指标k和防波堤修复时间指标T。进行权重分配，并根据权重进行归一化处理，将防波堤抗浪韧性等级进行分级。a)结构破坏程度指数(SDI):61)最小值SDIm:n=0:对应防波堤无任何破坏(护面块体完整、结构功能正常);2)最大值SDImax=100:对应防波堤破坏极其严重(护面块体失稳率>50%、胸墙倒塌或存在倒塌风险、需拆除重建)的极限状态。b)结构修复费用指标(κ):2)最大值Kmax=50%:当修复费用占建造成本50%以上时，修复方案的经济性显著低于拆除重建方案，应优先启动拆除重建可行性专项评估，结合结构安全等级、港口核心功能需求、修复技术可行性、港口停运经济损失及生态环境约束等因素综合判定，确无特殊约束条件时，优先采用拆除重建方案，重建时应优化护面块体类型、摆放密度及防浪设计参数。c)修复时间指标(T):1)最小值Tomn=0d:对应防波堤无损伤，无需修复的理想状态；2)最大值Tomax=90d:参考港口工程修复工期统计数据(常规防波堤局部修复工期≤30d、全面加固工期≤60d、拆除重建前期准备及基础施工需额外30d)。d)各指标的权重分配应通过专家专题论证确定。指标最终数值X按照公式(7)计算，指标加权求和值S按公式(8)计算，最终韧性度等级划分见表5。式中：Xmin——该指标的最小值；Xnom——归一化后的结果。S=W₁×SDInom+W₂×Knom+W₃×Tonom式中：W;——专家专题论证确定三个指标(SDI、r、T₀)的权重，且满足W₁+W₂+W₃=1;SDInorm——防波堤结构破坏程度指数SDI归一化后的结果；Tonom——防波堤修复时间指标T₀归一化后的结果。表5加权归一化评价方法对应韧性度等级划分S优良中差7防波堤损伤状态判定7.1根据表5韧性度等级，针对斜坡式防波堤的实际工程和现场情况进行判定：a)当韧性度等级为优或良时，判定韧性水平合格，根据实际情况考虑对防波堤进行适度的修复或暂时维持现状；b)当韧性度等级为中或者差时，判定韧性水平不合格，应及时进行修复或建设。7.2防波堤抗浪韧性评价等级和相应修复情况见表6。7表6防波堤抗浪韧性评价等级划分防波堤抗浪韧性水平防波堤抗浪韧性度等级优良中差防波堤破坏后对应的修复情况8(资料性)防波堤破坏指标的具体计算流程A.1层次分析法A.1.1层次分析法的思想A.1.1.1层次分析法是一种将定量和定性分析相互结合的方法，并且能够解决多个目标影响问题的一种决策的方法。根据研究目标相关专业技术人员的工作经验来对各个指标彼此之间相对重要性来进行判断，同时可以给出每个决策方案的各个指标相对应的各自的权重，用各个指标的权重对问题进行优劣比较。A.1.1.2层次分析法的一般假设是指各层次间存在着递进的结构层次，按照从高到低或从低到高的递进层次。该方法的思路是把一个综合而且复杂的问题进行拆解，让其成为若干个具有递进关系的层次结构，然后从最低层次开始通过对每个指标进行两两对比，进而得出各个指标相应的数值，并通过由低到高的层次进行分层计算，最后计算出各个指标对于总目标的权重，从而为决策者提供参考依据。A.1.2层次分析法的分析步骤A.1.2.1建立递进的层次结构模型。A.1.2.2构建判断矩阵，如表A.1所示。其中，a=1,a,=1/a,且每一个具有向下隶属关系的元素(被称作准则)作为判断矩阵的第一个元素(位于左上角),隶属于它的各个元素依次排列在其后的第一行和第一列。表A.1判断矩阵形式A…A……A.1.2.3判断矩阵元素a由相关领域专家依据指标相对重要性程度赋值，按表A.2标度规则确定具体数值。表A.2判断矩阵中各元素标度135799以上各数的倒数若元素i与元素j的重要性之比为a,则元素j与元素i的重要性之A.1.2.4对于计算权重，层次分析法有4种方法，包括算术平均法、几何平均法、最小二乘法和特征向量法。本文件采用算术平均法进行权重的计算，计算方法见公式(A.1),计算步骤如下：a)将矩阵的各元素按列进行归一化；b)将归一化的各列进行求和；c)将求和后的向量除以矩阵阶数n所得即为权重。w;——第j个评价指标的权重值，取值范围为[0,1];n——判断矩阵的阶数，等于评价指标的数量；a;;——判断矩阵中第i行第j列的元素。A.1.3判断矩阵一致性检验A.1.3.1由于赋值时仍存在一定的不准确性，所以利用判断矩阵之前要对矩阵进行一致性检验。一致性检验包括计算一致性指标和计算一致性比率，计算分别见公式(A.2)和公式(A.3)。CI——一致性指标；n——矩阵阶数；CR——一致性比率；RI——平均随机一致性指标，当n=1～11时，RI的取值可参照表A.3。表A.3随机性指标RI数值nl2345678900A.1.3.2当计算所得CR<0.1时，则称判断矩阵具有满意的一致性，否则应重新调整判断矩阵，使之具有满意的一致性。A.2指标权重的确定在对防波堤破坏指标进行评价时，为最大程度地降低评价过程中出现的主观性以及片面性，将层次分析法和德尔菲法相结合，来确定指标权重。通过咨询专家意见(专家应具备港口工程、海岸动力学或结构可靠性评估等相关领域高级职称或10年以上从业经验，并明确一致性比率CR应小于0.1,否则应重新组织专家评价),对结构进行了统计计算，进行一致性检验(满足CR<0.1),确定出各指标的权重，指标权重结果见表A.4。表A.4各指标权重计算结果目标层指标层入射波高A1A.3指标量化处理对指标因子来进行量化的处理，对于不同的等级划分分别赋予不同的分值。参考JTS304中对于防波堤的适用性的评估分级标准，将斜坡式防波堤破坏发展程度划分为4个等级：[80,100]区间内为优；[60,80]区间内为良；(30,60)区间内为中；(0,30)区间内为差。根据试验现象和借鉴前人的研究成果对指标进行量化处理，具体量化标准见表A.5。表A.5指标量化处理标准指标层入射波周期0(35,十∞)波浪累积作用时间(24,十∞)块体类型块体类型一块体类型A.4赋值方法根据各指标的评价标准和评价范围，选用隶属度赋值法进行赋值，计算见公式(A.4):Y——评价指标的赋值；X——评价指标的量值；(资料性)防波堤修复费用的具体计算流程B.1在计算修复费用时，应分别对防波堤结构构件和非结构构件进行计算。a)结构构件的损伤状态分为4级，包括：1)完好(0级)结构构件无任何损伤，护面块体完体稳定，完全满足设计使用功能和安全要求；2)轻度(1级)护面块体个别失稳(失稳率<5%),且集中在非关键受力区域，垫层及堤心结构无损伤；结构整体保持稳定，波浪持续作用不会导致损伤扩大，经局部补抛护面块体等简单修复后，可快速恢复设计功能；3)中度(2级)护面块体失稳率5%～20%,主要分布在水面上下一倍波高范围内，少量垫层碎石随波浪滚落，堤心无明显冲刷空洞；结构可短期维持基本防护功能，但需通过常规工程量修复(如批量补抛块体、局部垫层夯实)才能恢复设计性能；4)重度(3级)护面块体失稳率≥20%,或胸墙底部掏刷严重、堤心出现贯通性冲刷空洞；结构稳定性极差，无法维持基本防护功能，波浪持续作用可能引发整体失稳，随时有倒塌风险或已部分倒塌，应通过全面加固、部分重建或拆除重建实现功能恢复。b)非结构构件的损伤状态分为4级，包括：1)完好(0级)不发生任何损伤；2)轻度(1级)发生经简单的修复后即可完全恢复的损伤；3)中度(2级)发生经常规的修复后即可完全恢复的损伤；4)重度(3级)发生需要进行拆除替换的损伤。B.2按照GB/T38591规定，所有构件的修复费用总和应考虑同类构件的修复工程量对于修复费用的影响，进行一定的折减，按公式(B.1)和公式(B.2)计算，各类修复费用综合按公式L₁=η2;×C……………RT=λe·R………………式中：R——所有修复费用总和；5e——考虑修复工程量的修复费用的折减系数，对于结构构件破坏，根据破坏程度取0.85～1,对于非结构构件破坏，根据破坏程度取0.96～1;n——构件损伤状态类别的数量；71.——修复系数，处于损伤状态i下的修复费用与L的比值，对于结构构件破坏，1级取1.80,2级取2.58,3级取5.36,4级取6.75,对于非结构构件，1级取1.00,2级取1.15,3级取1.31。L,——处于损伤状态i下所对应的经济损失；721——构件处于损伤状态i时的损失系数，对于结构构件，1级取0.10,2级取0.20,3级取0.50,4级取1.00,对于非结构构件，1级取0.10,2级取0.50,3级取1.00。RT——结构修复费用；λ.——结构本身重要性等级对构件修复费用的影响系数，结构安全等级为一级时取1.20,结构安全等级为二级时取1.10,结构安全等级为三级时取1.00。(资料性)防波堤修复时间的具体计算流程C.1修复工时修复工时按照GB/T38591要求考虑规模效应和效率提升而产生的影响，按公式(C.1)计算：式中：Q——构件的修复工时总和，单位为人天(人·d);Q——处于损伤状态i下的修复工时，单位为人天(人·d);ST——考虑修复工程量的修复工时折减系数，根据破坏程度取0.75～1.0(破坏严重取小值);λ——考虑结构本身重要性等级对构件修复工时的影响系数，重要性等级为一级取1.10,二级取1.05,三级取1.00。C.2人工数量需求人工数量需求按公式(C.2)计算：Nw=q×A……………式中：Nw——完成某类主要修复工作Wi时的人工数需求。Nw₁为块体预制人工需求、Nw2为块体安装人工需求、Nw₃为垫层修复人工需求、Nw₄为堤心修复人工需求、Nw5为胸墙修复人工需求、Nw₆为非结构构件