4.3.3 地震作用 有时因有倒悬而引起不利应力 t 应将作用和材料 泊松比等 往往不是控制条件 压力钢管结构可靠度校准结果β值及目标可靠指标β 避免极限状态方程形成高次非线性 工期长 风险分析法 可采用防护措施使主要承载建筑物不丧失承载能力 5141-2001修订过程中 可靠指标是度量结构可靠性的一种数量指标 根据结构设计预定的功能 曾经对当年采用的《水工钢筋混凝土结构设计规范》SDJ 可进一步修订这些参数 基本变量应作为随机变量 本标准中所指的结构可靠度是结构在设计使用年限内 刚度 可采用综合抗力和综合作用效应 水工钢筋混凝土结构可靠度分析结果汇总及目标可靠指标β 4.3.13 亦即按各作用效应的线性叠加 结合正常设计与施工的结构可靠度分析和运行经验 一些规范则索性规定采用ρ＝1.0 数值积分法 s 钢筋保护层厚度 f 并应经安全与经济的综合分析确定 两种偶然作用同时发生的概率更小 作用组合效应为各种作用合成引起的内力 应符合下式要求 《工程结构可靠性设计统一标准》GB 5108-1999和《水工隧洞设计规范》DL／T 4.3.7 常是一个很接近1的数值 本身就涉及初始应力或长期刚度和短期刚度内容 受气温 围岩的物理力学性能 永久作用 例如混凝土拱坝施工时 有如下关系 设计时应针对各种有关的极限状态进行必要的计算或验算 有些作用对一些结构是重要的 坝体自重直接传至基岩 钢筋混凝土偏压构件的安全系数K为1.55 不得影响主要水工建筑物主要承载结构的安全 结合水工建筑物各种作用的统计状况的特殊性 作用组合的效应即可由各种作用效应叠加而得 结构的可靠度宜采用可靠指标β表达 确定目标可靠指标的方法有校准法 使用很不方便 频遇组合或准永久组合 t 类别号2表示按全国混凝土覆盖80％批点数据可靠度分析结果 可靠概率是结构或结构构件能够完成预定功能的概率值 另外 4.3.12 取β＝4.7 由于频遇值系数和准永久值系数均小于1.0 为便于比较 也可采用构造措施来代替验算 或是位移 p 避免过大的生命 方便设计人员应用 如水压力 极限状态设计 频遇值系数也难以进行计算 短暂设计状况和偶然设计状况下 如0.00001等 结合工程经验判断而定 使主要承载结构不致丧失承载能力 对混凝土结构的抗裂设计 财产的损失 通常考虑校核洪水位下的水压力和地震作用 当检修时 而结构失效概率p s 表6是可靠指标β与可靠概率p 水利水电工程的工程量一般均较大 当有实际工程经验时 如砖石结构偏压构件的安全系数K为2.3 4.3.3 作用组合效应需通过结构计算求得 准永久组合三种组合情况 β 由作用 一般主要考虑其对坝体施工期应力的影响 结构正常使用极限状态的目标可靠指标可根据不同结构的特点和工程经验确定 可通过准永久值系数对作用标准值的折减来表示 偶然作用在设计基准期内出现的概率很小 在结构可靠度分析时 如轴力 材料性能的标准值 具有的各种规定功能的可靠度 z 结果如表10所示 应取各部位的最不利情况进行组合 4.3.10 与长期组合系数情况一样 或采取防护措施 表现结构或结构构件处于极限状态时的关系式 1 结构可靠概率p 在以综合作用效应或结构综合抗力作为基本变量时 渗透水压力 按下式计算 是指正常使用极限状态设计时 设计状况 作用组合的效应即为各作用效应的组合 混凝土重力坝坝基抗滑稳定和抗压强度设计可靠度分析结果汇总及目标可靠指标β 并以符号β表示 4.3.1 f 可靠指标β可按下列公式计算 在主要建筑物偶然设计状况下 原标准规定“应按相应于持久设计状况的长期组合和短期组合设计 除按一般水利水电工程那样考虑设计地震作用外 基本变量统计参数和概率分布可按本标准附录A确定 采用校准法确定总体可靠度水平时 按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行作用组合 极限状态方程是以各有关基本变量(包括附加变量)为参数 JC-数值联合法 的取值建议 围岩性能 工程结构按照极限状态设计时 可以对不同结构类型 4 ”由于可变作用标准值的长期组合系数ρ值在原标准中只提供了附录F“确定长期组合系数ρ的方法” 如果要按《工程结构可靠性设计统一标准》GB 又是一个很小的数值 永久作用与可变作用的组合 如JC法 在每一种偶然组合中 Z＝0时 当作用与其效应按线性关系考虑时 4.3.9 表4.3.16 基本变量是影响结构可靠度的各种主要随机变量 可靠指标β与可靠概率p 应进行正常使用极限状态设计 以及水工建筑物可靠性设计的历史传统 弯矩 表8所示 4.3.14 是结构极限状态设计式中应予考虑的随机变量 的对照表 偶然组合应用于偶然设计状况 4.3.12 保留原标准相关条文 β 以加权平均可靠指标代表总体可靠度水平 4.3.8 进行正常使用极限状态设计时 得出设计隐含的总体可靠度水平 运算上比较简单 如设置非常溢洪道 偶然组合只考虑一种偶然作用与永久作用和可变作用进行组合 校准法就是对原有结构设计规范 承载能力极限状态可靠指标β＝3.5 而对分段式混凝土重力坝 作用组合的效应是结构上几种同时出现的作用分别产生的作用效应的叠加 t 《水电站压力钢管设计规范》DL／T 则用于长期效应是决定性因素时的正常使用极限状态 可不进行正常使用极限状态设计 失效概率p 50153-2008规定 取用的可靠指标值也都大致在上述我国规范取值范围内 当作用与效应按线性关系考虑时 应按下列原则进行设计 考虑到统计资料仍然不够充分 S——作用效应 ——结构的可靠概率 地基 f 表8 4.3 抗力是结构或结构构件承受作用的能力 分位值法 当其概率分布为正态或对数正态时 主要承载结构可仅按承载能力极限状态进行设计 采用的结构可靠指标可比持久设计状况时适当降低 4.3.8 β 结构的功能函数Z可按下式计算 极限状态设计 水工结构设计应根据在不同设计状况下 -1 4.3.6 基本组合是按承载能力极限状态设计时 变形 作用组合与效应按线性关系考虑时 应根据不同的设计状况采用下列作用组合 结构物常常在施工的过程中尚未形成整体就要承受一定的作用 Z＜0时 此外 对有些偶然作用 对不同安全级别和破坏类型的结构或结构构件 应使其不丧失承载能力 柱的设计基本情况 的取值 功能函数是描述结构设计功能的基本变量(包括附加变量)的函数 温度作用等 2 检修应作为短暂设计状况 其结果如表9所示 结构处于可靠状态 结构构件宜根据规定的可靠指标 1 碾压式土石坝坝坡抗滑稳定可靠度校准分析结果及目标可靠指标β 可采用作用的标准组合 因此采用可靠指标β作为统一的可靠度量度尺度 失效概率p 有些基本变量如作用 注 注 裂缝等 大型水利水电工程的挡水建筑物 结构按极限状态设计应符合下式要求 ——结构的失效概率 水工结构的基本变量有 可变作用的频遇值是指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作用值 显然作用的频遇值和准永久值均小于标准值 设计地震作用和校核地震作用均属偶然作用 5395-2007修订过程中也对坝坡抗滑稳定可靠度进行了校准分析 4.3.1 当Z＞0时 有条件时也可按本标准附录B.3的规定 由于结构完成的功能不同 如《水电站压力钢管设计规范》DL／T 几何参数 可通过频遇值系数对作用标准值的折减来表示 ＝0为假定滑楔之间的作用力为水平 对主要水工建筑物的主要承载结构 因此以“可靠指标”作为评价或衡量结构可靠度水平的定量依据 水工结构构件持久设计状况承载能力极限状态的目标可靠指标如表4.3.16所示 对于水工结构设计 4.3.14～4.3.17 对于拱坝 一些规范只能以笼统说法不作具体规定 频遇组合宜用于可逆正常使用极限状态 应按照实际可能同时发生的各种作用 但是钢筋混凝土偏压构件的可靠指标却比前者大 或被超越的频率限值在规定频率内的作用值 国际标准和国内标准均普遍采用的一次二阶矩法(一次可靠度法) 钢筋混凝土护坦 表示总体可靠指标 施工 柱以及木梁 i β 2 考虑永久作用和可变作用组合的效应 4.3.16 如强度 (i＝1 容重 5141-2001等 本次修订仍然推荐校准法作为选定结构目标可靠指标的方法 4.3.9 基本变量的统计参数和概率分布模型仍需根据现有的统计资料 … s i X 地基 土材料) 北美加拿大公路桥梁设计规范(CHBDC)1997年第4版规定 同样 泥沙压力 使算得的可靠指标更接近实际 y 应采用不同的可靠指标 护坦上的水全部抽干 正常使用极限状态设计时 将计算模式不定性等作为附加变量 只采用了作用的标准组合或标准组合并考虑长期作用的影响 因此 对Ⅰ级结构进行了可靠度校准分析 还应保证校核地震作用下的安全性 不同材料(包括岩 而对另一些结构可能不重要 它是标准正态分布反函数在可靠概率处的函数值 水压力与温升组合对结构的其他部位不利 的对照表 例如 对偶然设计状况 4.3.10 如《混凝土重力坝设计规范》DL 2 3 保留原标准相关条文 当仅有结构抗力和作用效应两个综合的基本变量时 建议值 采用标准值作为作用代表值的组合 它们一般是可量测的物理量 为了简化极限状态方程 t 为此 必须考虑它对拱坝整体应力的影响 式中 21-1978用校准法分析了代表性水工结构承载能力极限状态持久设计状况的总体可靠度水平 后来的《碾压式土石坝设计规范》DL／T 为此 使作用效应的长期组合(或准永久组合)难以计算 水工结构构件承载能力极限状态持久设计状况的目标可靠指标β R——结构抗力 综合分析上述资料 可直接计算出结构或结构构件的可靠指标 计算模式不定性已在其中有所考虑 施工条件复杂 在结构可靠度分析时 可根据需要进行正常使用极限状态设计 可采用标准组合 4.3.17 偶然作用是按承载能力极限状态设计时 在进行结构可靠度分析或规范校准时 表7 将作用组合效应的名称与作用代表值的名称相对应 表示第二类破坏(脆性破坏)可靠指标 基本组合应用于持久设计状况或短暂设计状况 这种由若干基本变量组合的综合变量 变形等 对拱坝是重要的 工民建与港口工程结构持久设计状况承载能力极限状态的结构设计可靠指标β值 土)的结构可靠性进行定量的比较 洪水等影响大 对可能同时出现的作用 但鉴于水工建筑物荷载统计的系统性和完整性均不完善 2 对持久设计状况 又如冰压力与浪压力不同时发生 p 20-1978以及《混凝土重力坝设计规范》SDJ 直接采用基于可靠指标的方法进行设计 结构处于失效状态 在未进行接缝灌浆形成整体前要分块挡水 类别号3表示按全国合格水平混凝土统计资料可靠度分析结果 4.3.2 4.3.5 1 计算结构可靠指标β的方法很多 计算模式不定性对结构可靠度有所影响 是指将频遇值或准永久值作为作用代表值的组合 因此 f 频遇组合 外水压力 ≠0为假定滑楔之间的作用力平行于坡面或坡面与楔体斜面的平均坡度 如截面尺寸 式中 岩 如强度 对三种设计状况 但对主要承载结构按偶然组合进行设计时 围岩的性能及结构的几何参数等作为基本变量 4.3.6 不应考虑其组合 如用“可按GB 结构处于极限状态 在每一种作用组合中还必须选取其中的最不利组合进行有关的极限状态设计 目前 剪力等 从而也可以有许多不同的极限状态方程 4.3.11 结构的可靠指标宜根据基本变量和附加变量的平均值 对包括混凝土梁 对于偶然设计状况 s 本次修订时 不应低于表4.3.16的规定 早期为了配合原标准的编制 i 应根据结构安全级别对不同设计状况下的各种极限状态的不同破坏类型制定适当的目标可靠指标 对正常使用极限状态设计 n)——基本变量和附加变量 结构可靠度校准与目标可靠指标的确定可按本标准附录B.2进行 在正常使用极限状态设计时 由于它们的计算公式中 目标可靠指标是规范规定结构设计应达到的可靠指标 且能在局部结构破坏后不发生连续倒塌 结构材料(包括人工材料和岩 还需继承已有设计经验 式中 附录B.1中主要推荐了在方法上比较成熟 g(·)——结构的功能函数 当考虑偶然事件的作用时 以保证结构在安全和经济上趋于最佳平衡 水工建筑物的偶然作用 材料性能等统计资料仍然不很完善 对不同的设计状况应采用相应的作用组合 相关规范均难以给出ρ值 目前 如0.99999或0.999等 对混凝土结构的限裂和挠度控制设计 保留原标准相关条文 1 对同一结构安全级别的结构 5195-2004等 附加变量是反映计算模式不定性等的随机变量 应采用标准组合或标准组合并考虑长期作用的影响 结构的极限状态应按下式表达的极限状态方程确定 类别号1表示按太平湾水电站混凝土统计资料可靠度分析结果 50153-2008反映可变作用的频遇值 结构设计中 最佳经济效益法等 在持久设计状况 而准永久组合 短暂设计状况和偶然设计状况的目标可靠指标可低于持久设计状况的目标可靠指标 保留原标准相关条文 结构设计基础建议 标准差及概率分布按本标准附录B.1进行计算 正常设计和施工的水工结构进行反演分析 我国工民建与港口工程结构持久设计状况承载能力极限状态的结构设计可靠指标如表11所示 2 4.3.5 北欧建筑管理委员会(NKB)工作报告1999 蒙特卡洛法等 一般用于不可逆正常使用极限状态 还应该调查分析影响结构可靠度的各种因素对可靠度影响的权重 地基 采用由作用的代表值 表9 各种水工结构上作用效应的组合 式中 4.3.15 所谓标准组合 常分成纵 它与失效概率p 进行承载能力极限状态设计时 横缝浇筑 需要统一可靠指标的计算方法 表6 4.3.2 t 国外一些工程结构设计规范 结构的可靠度和可靠概率计算应符合下列规定 破坏类型分别给出 c 各种材料(包括人工材料 β 01E 建议值 正常使用极限状态可靠指标β＝1.0 防止洪水漫顶等 几何参数的标准值和各相应的分项系数构成的极限状态设计表达式进行设计 应只考虑一个偶然作用 对本标准第4.2.1条规定的三种设计状况应按下列要求分别进行极限状态设计 弹性模量 柱和钢梁 计算模式不定性等建立可以计算结构功能的函数 可采用误差传递法来推求其统计参数 4.3 表示第一类破坏(延性破坏)可靠指标 可变作用的准永久值是指在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率相对较大的作用值 (·)——标准正态分布函数的反函数 t 过去的安全系数不能确切地反映结构可靠度大小 第二类破坏的结构目标可靠指标应高于第一类破坏的结构目标可靠指标 可组成不同的功能函数 失效概率是结构或结构构件不能完成预定功能的概率 随着统计数据不断积累 钢筋断面积等 水压力与温降组合对结构某些部位不利 例如温度作用 因此也就是属于标准组合并考虑长期作用的影响 也可将结构的作用效应或结构抗力作为综合的基本变量 目标可靠指标应根据现行各类水工结构设计规范可靠度校准结果 结构的可靠概率p 4.3.4 50199的有关规定及工程经验取用”等说法 水工结构构件持久设计状况承载能力极限状态的目标可靠指标β 各种作用 结构的几何尺寸 作用组合的效应值常比标准组合的效应值小 表10 s 而底板上浮力及渗透压力仍然存在 对短暂设计状况 f 次要水工建筑物和主要水工建筑物的非主要承载结构产生局部破坏时 与结构的各种设计状况和极限状态相对应的结构可靠度设计水平应达到规定的目标可靠指标 这样对抗浮稳定不利 因此 4.3.13 采用分项系数极限状态设计方法 本标准不再采用按长期组合设计考虑长期作用组合系数的规定 同样 如表7 可变作用与一种偶然作用的组合 表11 应按作用的偶然组合进行设计 承载能力极限状态设计的目标可靠指标应按结构安全级别 抗裂度等 以它们的效应进行组合 土材料) 并应采用各自的不利组合进行设计 均应进行承载能力极限状态设计 因此