1、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中国计划出版社北京京新登字号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中华人民共和国交通部主编中国计划出版社出版北京市西城月坛北小街号新华书店北京发行所发行通县曙光印刷厂印刷毫米印张千字年月第一版年月第一次印刷印数册统一书号定价元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
2、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
3、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
4、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
5、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附港口工程结构可靠度设计统一标准条文说明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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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第二章极限状
11、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
12、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
13、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
14、将若干个基本变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式中标准正态分布函数的反函数第条为了满足安全
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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
21、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
22、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
23、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
24、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
25、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
26、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第六章极限状态设计表达式第一节一般规定第
27、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
28、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
29、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
30、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
31、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
32、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
33、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
34、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
35、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
36、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附录二结构可靠指标计算的当量正态法当结构的极
37、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
38、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附图当量正态法法程序框图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
39、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
40、结果是否合乎精度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
41、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
42、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
43、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
44、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
45、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可得的概率分布即附的平均值和标准差分别为附附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
46、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
47、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
48、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
49、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
