TCIN 131-2026 高桩码头结构整体安全可靠性评估

高桩码头结构整体安全可靠性评估Reliabilityassessmentforoverallsafetyofhigh-pilewharfstructuresI I 1 1 14评估流程 1 2 3 6 9 11 14 16I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。周朝丰、李越松、吴青青、尹纪龙、袁海立、王宏锋、张干、陈世俊1高桩码头结构整体安全可靠性评估JTS304—2019水运工程水工建筑物检测与评估技术规范JTS310—2025港口基础设施维护技3.1整体承载能力极限状态overallultimatel3.2整体安全可靠性评估reliabilityassessmentforglobalsafetyofwharf依据高桩码头结构整体极限承载能力的可靠3.3可靠指标βreliabilityindexβ度量结构可靠度的数值指标，可靠指标β与失效概率pf的关系为β=__Φ__1(pf)，其中Φ__1(.)为标4评估流程4,1高桩码头结构整体安全可靠性评估主要包括评估前准备、整体极限承载力计算、整体可靠性评估2评评估前准备整体极限承载力计算整体可靠性评估分级否4.2评估前准备主要包括资料收集，评估所需的各项参数确定。当现有资料不足以全面反映码头结构4.3整体极限承载力计算主要包括数值仿真建模、极限承载力样本计算、样本数据清洗及参数估计。4,4整体可靠性评估分级主要包括功能函数构建、结构失效概率计算、可靠指标计算、整体安全可靠5.1.1收集的资料至少应包括原勘察设计资料、竣工资料及图纸、运营维护资料、检测资料，其他资5.1.2若缺失对安全可靠性评估有较大影响的资料，如地质勘察报告、码头结构及配筋图纸、码头岸坡及港池水深图、码头结构变形及混凝土材料性能参c）码头结构出现影响安全和使用的非正常变形、变位、裂缝、破损和d）码头结构因地震、台风、船舶超限撞击等3a）码头荷载作用：设备荷载、堆货荷载、车辆荷载、人群荷载b）结构材料性能参数：钢筋混凝土性能参数（钢筋密度、钢筋屈服强度、钢筋弹性模量、混凝土），c）岸坡土体参数：典型地质剖面与各地层土体的物理力学性d）码头结构尺寸：码头面板尺寸、梁截面尺寸、桩尺寸等，以及接岸结构截面尺e）岸坡状态参数：码头前沿水深、岸坡冲淤情况、桩下区等典型位置的岸坡断5.2.2结构材料性能参数的确定可参考标准试件的试验结果。标准试件是指施工期工地现场按照相应5.2.3岸坡土体参数应通过室内试验、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6.1数值仿真建模6.1.1数值仿真建模应考虑耐久性劣化和结构损伤状态对于结构整体安全可靠性的影响，耐久性劣化包括钢筋锈蚀导致的有效截面减小、力学性6.1.3数值仿真模型应满足计算精度与计算效率要求，考虑结构损伤的高桩码头整体数值仿真建模技46.2极限承载力样本计算6.2.1码头结构整体极限承载力样本宜采用数值仿真方法进行是是否否6.2.2基于材料性能和结构几何尺寸的概率分布模型和统计参数，通过拉丁超立方抽样等抽样方法形b）结构总体刚度矩阵奇异或迭代分析不收敛。6.2.5当高桩码头结构特征点的荷载-位移曲线拐点不明显时，取数值仿真分析过程中结构总体刚度6.3样本数据清洗6.3.1模型中各基本变量均取标准值时，称该工况为标准工况。计算标准工况得到的极限承载力值称为极限承载力标准值。根据数模计算结果得到样本值应根6.3.2当采用6.2.4确定高桩码头结构极限承载力R,=kx.R·················································（1）5kx·····················································（2）R——样本值。Rk1——标准工况下按照6.2.4提取的极限Rk2——标准工况下按照6.2.5提取的极限承载力标准值。·····················································（3）Rk——极限承载力标准值。6.3.5无量纲化后的极限承载力样本值应进行异常值的剔除，按如下步骤····················································（4）——样本平均值；xi——第i个无量纲化后的极限承载力样本值，i为样本序号，i=1，2，...，n；vi——第i个样本值对应的残余误差；vd=xd_x(1≤d≤n)···········································（7）vd>3S·····················································（8）vd——待判别样本值xd对应的残余误差；xd——第d个待判别样本值，d为待判别样本序号；c）在后续分析中予以保留的样本值xi应符合如下条66,4参数估计6.4.1剔除异常值后的样本数据应进行概率分布假设检验，常用方法见附录B，b）选择合适的检验统计量；c）选定置信度(α),确定拒绝域(⑴);3)落在拒绝域与非拒绝域的边界，应重新假设并重复上述步骤。6.4.2在高桩码头结构整体极限承载力的概率分布类型已知的情况下，可采用极大似然法、最小二乘xi··············································（10）μ——正态分布样本的均值估计值；σ2——正态分布样本的方差估计值。7.1.1按公式（12）建立反映高桩码头安全度Z=R_S···················································（12）7.2结构失效概率计算7.2.1高桩码头结构整体极限承载力的功能函数Z与n个基本随机变量X1,X2,...,Xn有关，则结构整pf——结构整体失效概率；fx(X1,X2,…,Xn)——基本随机变量的联合概率密度函数；X1,X2,…,Xn——结构的基本随机变量。7.2.2若这些随机变量X1,X2,...,Xn相互独立，则有7pf——结构整体失效概率；Z——功能函数；fxi(xi)——各基本随机变量对应的概率密度函数。7.3可靠指标计算7.3.1高桩码头结构整体极限承载力的功能函数Z服从正态分布时，可按公式（15）计算结构失效概pffZdZexpdZpf——结构整体失效概率；z——功能函数；σz——功能函数z的标准差；μz——功能函数z的均值。····················································（16）β——可靠指标，为无因次系数，结构失效概率存在μz——功能函数z的均值；σz——功能函数z的标准差。7.3.3高桩码头结构整体极限承载力的功能函数Z不服从正态分布时，应通过迭代方式计算结构可靠7.3.4可靠指标应利用反映结构实际损伤状态的结构7.3.5在缺乏统计资料的情况下，可利用反映结构实际损伤状态的结构极限承载力标准值和无损伤工况下结构极限承载力的统计参数（如变异系数）近似计算7,4整体安全可靠性评估分级及处理要求ABCDβ≥3.5AB8CA级或B级标准D整体安全性严重不符合国家有关标准要求，9A.1建模原则A.1.1高桩码头整体安全可靠性评估考虑结构损伤等对于A.1.2当桩土相互作用对于码头结构承载力影响显著时，数值仿真模型中码头结构与岸坡土体首选采A.1.3当桩土相互作用对于码头结构承载力无显著影响时，可根据假想嵌固原则将数值仿真模型中桩A.2模型计算域与边界a）对于堆货荷载等沿整个码头均布的荷载，取单个排架，模型示意图见b）对于船舶荷载等空间非对称荷载，取5A.2.2岸坡土体计算域宜满足以下要求：b)陆侧边界至码头后沿或接岸结构的距离不少于d)左、右侧边界与码头结构计算域保持一A.2.3模型边界条件可按以下方式设置：a)计算土域的上表面设为自由边界；b)计算土域的水域侧、陆侧边界均设为固定边界或限制水平位移边界；c)计算土域的左、右侧边界均设为对称边A.3模型材料与单元A.3.1钢筋混凝土材料宜考虑混凝土中加强钢筋以及材料的拉裂和压溃现象，并选取相应的材料本构A.3.2地基土材料宜考虑塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等因素，并选取相应的材料A.4桩土作用模拟A.4.1数值仿真模型中码头结构与岸坡土体均采用实体单元时，宜按照以下方式模拟桩土作用：a)采用接触单元模拟基桩与土之间的相对滑动与b)接触单元中，将码头基桩结构面作为刚性目标面，将土体面作为柔性接触面；c)接触单元中，切向接触关系采用库仑摩擦本构模型，法向接A.4.2数值仿真模型中仅码头结构采用实体单元时，桩土相互作用简化为土弹簧，可按照弹性地基梁A.5结构损伤模拟A.5.1采用面积折减法模拟结构损伤时，可直接根据码头构件开裂尺寸，相应地减小损伤部位截面尺A.5.2采用面刚度折减法模拟结构损伤时，可根据损伤构件承载特点，按照截面抗弯等效或者截面抗A.5.3钢筋锈蚀可根据实测锈蚀程度折减钢筋有效截面面积及力学性能参数；采用等效模型时，也可a)直桩损伤b)横梁损伤c)叉桩损伤A-D检验、Jarque-Beran检验、d’Agostino检验。B.1.2χ2检验适用于大样本且分组合理；K-S检验对小样本稳健但不适用于估计参数后的检验，后者多B.2χ2拟合优度检验B.2.1χ2拟合优度检验利用检验统计量χχ2——检验统计量；K——分组的区间个数；fi——第i个区间的样本值的实际频数；B.3.1K-S检验通过对比检验统计量KS与K-S检验的临界值来判断原假设是否成立。B.3.2在指定置信度α下，判别准则为：b）当检验统计量KS大于临界值时，拒绝原假设。B.3.3对样本容量为n的变量x，在假定分布下，检验统计量KS可按照公KS=max(Fn(x)_G(x))··································（B.2）KS——检验统计量；Fn(x)——通过待检验的子样得到经验分布函数；G(x)——原假设的指定分布函数。B.4.1Lilliefors检验适用于总体均值和方差等参数未知的情况。B.4.2Lilliefors检验采用样本均值x和标准差s代替总体的均值μ和标准差σ,然后进行K-S检验。该法也xi——按从小到大排序后的第i个样本值；F(.)——理论分布函数值，即理论概率。B.6.1A-D检验法通过对比检验统计量A与相应的检验临界值A,α来判断原假设是否成立。B.6.2在指定置信度α下，由A-D法检测临界值表可查得A,α值，与A相比较，判定准则为：B.6.3对样本容量为n的变量x，在假定分布下，AA——检验统计量；xi—按从小到大排序后的第i个样本值；F(.)——理论分布函数值，即理论概率。B.7.1Jarque-Bera检验方法基于峰度与偏度联合检验样本是否服从正态分布，通过对比检验统计量JBB.7.2检验统计量JB可按照公式（B.5）计算：JBJB——检验统计量；k——样本峰度。B.8.1d’Agostino检验法适合样本数B.8.2d’Agostino采用随机模拟法得到Y的分位数表，在给定显著性水平α后，使用统计量Y进行检验，检验的拒绝域为{Y≤Yα/2或Y≥Y1-α/2}。YD——d'Agostino检验中的中间统计量；X(i)——按从小到大排序后的第i个样本值；Xi——第i个原始样本值；X——样本平均值；,μx2,...μxn)·································（C.1）xμxi——第i个基本随机变量xi的均值；xi——第i个基本随机变量；=xφ__1[F(x)]σxi,(i=1,2,...,n)···············（C.2）(i=1,2,...,n)······················（C.3）μxix,x,...