1、建标中华人民共和国国家标准铁路工程结构可靠度设计统一标准发布 实施国家技术监督局中华人民共和国建设部联合发布中华人民共和国国家标准铁路工程结构可靠度设计统一标准主编部门 中华人民共和国铁道部批准部门 中华人民共和国建设部施行日期 年 月 日关于发布国家标准 铁路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 由铁道部会同有关部门共同编制的 铁路工程结构可靠度设计统一标准 已经有关部门会审 现批准 铁路工程结构可靠度设计统一标准为强制性国家标准 自一九九五年五月一日起施行本标准由铁道部负责管理 其具体解释等工作由铁道部科学研究院负责 出版发行由建设部标准定额研究所负责组织
2、中华人民共和国建设部一九九四年九月十日目次总则术语 符号术语符号极限状态设计原则和方法一般规定基本变量和综合变量极限状态设计方法作用及作用组合作用的分类作用的设计参数和作用效应作用的组合材料和岩土的性能几何参数结构分析和试验极限状态设计的分项系数法一般规定极限状态设计表达式极限状态设计以分项系数表达的实用设计式极限状态设计式中分项系数 组合系数和重要性系数的选定钢结构和混凝土结构的疲劳可靠性一般规定钢结构在变幅重复荷载作用下疲劳可靠性的验算混凝土结构在变幅重复荷载作用下疲劳可靠性的验算质量控制附录 基本变量和综合变量的概率分布的确定方法附录 结构可靠指标计算的分位值法附录 结构目标可靠指标的选
3、定方法 校准法附录 永久作用的标准值和概率分布的确定方法附录 可变作用的代表值和概率分布的确定方法附录 铁路列车荷载效应概率分布的确定方法附录 材料性能的概率分布的确定方法附录 承载能力极限状态设计式中基本变量的分项系数的选定方法附录 承载能力极限状态设计式中组合系数和组合分项系数的选定方法附录 正常使用极限状态设计式中综合抗力分项系数的选定方法附录 铁路列车标准荷载谱和标准荷载效应谱的制定方法附录 钢结构疲劳可靠性的验算方法附录 混凝土结构疲劳可靠性的验算方法附录 本标准用词说明附加说明总则为统一铁路工程构设计的基本原则和方法 使设计符合技术先进 经济合理 安全适用 确保质量的要求 制定本标
4、准本标准规定了以结构可靠性理论为基础的极限状态设计基本原则和方法 应作为制定铁路桥涵 隧道 轨道 路基和支档建筑物等铁路工程结构设计规范共同遵守的准则 同时也适用于结构的施工阶段和使用阶段 包括制作 运输 装卸和安装等铁路工程结构在规定的可靠度水平下应符合下列功能要求能承受施工和使用中可能出现的各种作用在正常使用和维护下 具有合适的工作性能在正常维护下具有足够的耐腐蚀 耐冻融等耐久性在设计规定的偶然事件发生时及发生后 仍能保持必需的整体稳定性铁路工程结构可靠度设计应结合预期使用寿命规定适当的设计基准期 设计基准期宜为 年或 年与列车运行直接有关的工程结构的设计基准期 可按列车通过总重确定铁路工
5、程结构根据结构破坏可能产生后果的严重程度 应采用表 规定的安全等级工程结构应按破坏前有无明显变形或其它预兆 区别为延性破坏或脆性破坏两种破坏类型 其中脆性破坏的可靠度应比延性破坏的可靠度适当提高工程结构的安全等级表安全等级 破坏后果一 级 很严重二级 严重三 级 不严重注 对特殊的铁路工程结构其安全等级可根据具体情况确定为了保证铁路工程结构具有要求的可靠性水平 应对结构的勘测设计 施工 使用与维护进行有效的质量管理与控制铁路工程结构可靠度设计 除应符合本标准要求外 尚应符合现行国家标准 工程结构可靠度设计统一标准 的有关规定术语 符号术语可靠性结构在规定的时间内 在规定的条件下 完成预定功能的
6、能力 包括安全性 适用性和耐久性 当以概率来度量时 称为结构的可靠度设计基准期在持久设计状况下 计算结构可靠度时 考虑各项基本变量与时间关系所取用的基准时间安全等级为使结构具有合理的安全性 根据工程结构破坏所产生后果的严重性而划分的设计等级延性破坏结构或构件在破坏前有明显变形或其它预兆的破坏类型脆性破坏结构或构件在破坏前无明显变形或其它预兆的破坏类型承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的较大变形的极限状态正常使用极限状态结构或构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态设计状况结构从施工到使用的全过程中所考虑的不同结构状态和环境条件称为该结构的设计状况 在设计状况所指时
7、段内各可靠性有关数据的分布 或过程 在设计中可认为是恒定的持久状况持续时间较长 与结构的设计基准期相比 属同一数量级的设计状况短暂状况持续时间较短 而发生概率较高的设计状况偶然状况具有较短的持续时间 包括事故发生时和发生后 和较低的发生概率的设计状况基本变量是影响结构可靠性的各主要变量 这些变量应是可量测的物理量 一般为随机变量 包括作用 材料性能和几何参数可靠指标度量结构可靠性的一种数量指标 它是结构可靠概率的标准正态分布反函数失效概率结构或构件不能完成预定功能的概率结构功能函数由各基本变量组成的 反映结构功能的函数极限状态方程当结构或构件处于极限状态时 各有关基本变量的关系式校准法通过对现
8、存结构 构件或现行设计规范所隐含的可靠度水平进行反演分析 以确定结构或构件设计时采用的目标可靠指标的方法风险水平类比法对比参与各种活动时人们所承担的风险程度以及对此所作出的反应 作为评价和确定结构或构件目标可靠指标的方法作用施加在结构上的集中或分布力 或引起结构外加变形或约束变形的原因 前者称直接作用 也可称为荷载 后者称间接作用永久作用在给定的整个设计状况中 其量值不随时间变化或其变化与平均值相比可忽略不计的作用可变作用在给定的整个设计状况中 其量值随时间变化且其变化与平均值相比不可忽略的作用固定作用在结构上具有固定分布的作用自由作用在结构上一定范围内可以任意分布的作用动态作用使结构或构件产
9、生不可忽略的加速度的作用静态作用不使结构或构件产生不可忽略的加速度的作用偶然作用在预计的时段内不一定出现 而一旦出现其量值很大 且持续时间较短的作用作用代表值结构或构件设计时 由于不同目的 作用所取的不同值均称为作用代表值 它包括标准值 准永久值 频遇值等作用标准值作用的主要代表值 其值可根据设计基准期内极大值概率分布的某一分位值确定作用效应由于作用引起的结构或构件的内力和变形等作用的组合结构或构件设计时 预计可有同时出现的几种不同作用的集合作用的基本组合结构或构件按承载能力极限状态设计时 永久作用与可变作用的组合作用的偶然组合结构或构件按承载能力极限状态设计时 永久作用 可变作用和一种偶然作
10、用的组合准永久组合 长期组合结构或构件按正常使用极限状态设计时 永久作用和可变作用准永久值的组合频遇组合 短期组合结构或构件按正常使用极限状态设计时 永久作用和可变作用频遇值的组合材料性能标准值设计结构或构件时采用的材料性能的基本代表值 该值可根据符合规定标准的材料 其性能的概率分布的某一分位值确定几何参数标准值设计结构或构件时采用的几何参数的基本代表值 其值可按设计文件规定值确定作用设计值作用代表值乘以作用分项系数后的值材料性能设计值材料性能标准值除以材料性能分项系数后的值几何参数附加值反映实际结构或构件的几何参数对标准值可能产生的偏差而采用的调整值分项系数为保证所设计的结构或构件具有规定的
11、可靠度 在结构极限状态设计表达式中采用的系数结构重要性系数根据结构的安全等级所规定的作用效应附加的调整系数作用组合系数在作用组合中 几种独立作用的最不利值同时出现概率减小的折减系数约束值结构或构件设计时作为极限状态标志的应力 变形等的限值疲劳可靠指标反映结构或构件针对疲劳失效所具有的可靠性水平疲劳承载能力极限状态在重复荷载作用下 结构或结构的一部分由于材料的疲劳失效 不适于继续承载的极限状态 简称疲劳承载极限状态疲劳正常使用极限状态在重复荷载作用下 结构或结构的一部分由于材料或细部构造的疲劳影响达到不适于正常使用的极限状态 简称疲劳使用极限状态标准荷载谱由规范规定的在重复荷载作用下材料或细部结
12、构的强度和频次的关系 可用表格和曲线表达设计荷载谱由标准荷载谱乘以相应的分项系数后的谱等效重复应力设计法结构或构件在疲劳可靠度设计中 根据线性累积损伤法则或其它适当的方法 将变幅重复应力转换为等幅重复应力进行设计的方法极限损伤度设计法结构或构件在疲劳可靠度设计中 根据线性累积损伤法则或其它适当的方法 按材料的疲劳损伤度进行设计的方法符号结构可靠性工程结构的失效概率工程结构的抗力工程结构的作用效应工程结构的设计基准期第 种结构的权系数第 个基本变量基本变量 在分位概率为 处的分位值基本变量 在分位概率为 处的分位导数工程结构的功能函数基本变量 的灵敏度系数工程结构的可靠指标基本变量 的分项可靠指
13、标抗力的标准差作用效应的标准差基本变量 的标准差作用和作用效应作用效应系数 其值为作用效应 与作用 的比值作用作用的标准值作用的代表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可变作用的代表值作用效应可变作用达到或超过频遇值 或准永久值 的总持续时间与设计基准期之比作用效应 的标准差可变作用的频遇值可变作用的准永久值材料性能和几何参数几何参数几何参数 的标准值结构材料性能结构材料性能 的标准值结构材料性能 的变异系数几何参数 的标准差结构材料性能的标准差结构极限状态设计式几何参数 的设计值结构的极限约束值作用 的设计值材料性能 的设计值永久作用 的设计值可变作用 的设计值抗力 的设计值作
14、用效应的设计值结构的计算可靠指标结构的目标可靠指标结构的重要性系数计算模型综合分项系数作用 的分项系数材料性能 的分项系数永久作用 的分项系数可变作用 的分项系数可变作用的组合分项系数抗力综合分项系数抗力计算模型分项系数作用效应计算模型分项系数结构可靠度调整系数几何参数 的分项附加值可变作用 的组合系数结构疲劳可靠性钢结构材料 或结构细节 以及钢筋材料的累积损伤指标混凝土结构验算部位混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋对应于循环次数为 的等幅疲劳强度 其中混凝土以应力幅值计 钢筋以应力变程计混凝土结构验算部位混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋对应于循环次数为 的等幅疲劳强度 和 的设计值 其中混凝土
15、以应力幅值计 钢筋以应力变程计混凝土结构验算部位混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋对应于循环次数为 的等幅疲劳强度 和 的标准值 其中混凝 土以应力幅值计 钢筋以应力变程计钢结构等效等幅重复应力换算系数与 的比值混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋的等效等幅重复应力系数 数值上分别为和 等比值结构材料 或结构细节 等幅疲劳强度循环次数 曲线的斜线部分倾斜角的余切和 的分项系数和 的分项系数混凝土结构验算部位混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋在标准荷载作用下应力和 的分项系数钢结构验算部位材料 或结构细节 循环次数为 的等幅疲劳强度 以应力变程计钢结构验算部位材料 或结构细节 循环次数为 的等幅疲劳强度
16、 以应力变程计 的设计值钢结构验算部位材料 或结构细节 循环次数为 的等幅疲劳强度 以应力变程计 的标准值和分项系数钢结构验算部位材料 或结构细节 循环次数为 的等效等幅重复应力变程钢结构验算部位材料 或结构细节 循环次数为 的等效等幅重复应力变程 的标准值和分项系数 钢结构验算部位材料 或结构细节 在标准荷载作用下的应力变程 的标准值和分项系数混凝土结构验算部位混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋循环次数为 的等效等幅重复应力 其中混凝土以应力幅值计 钢筋以应力变程计混凝土结构验算部位混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋循环次数为 的等效等幅重复应力 的标准值 其中混凝土以应力幅值计 钢筋以应力变程
17、计混凝土结构验算混凝土 预应力钢筋和非预应力钢筋在标准荷载作用下的应力标准值 其中混凝土以应力幅值计 钢筋以应力变程计极限状态设计原则和方法一般规定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结构或结构的一部分的各种极限状态均应规定明确的标志及限值当结构或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整个结构或结构的一部分作为刚体而失去平衡整个结构或结构的一部分因静载或动载的作用 而不适于继续承载结构转变为机动体结构或构件丧失稳定当结构或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影响结构正常使用或影响外观的过大变形引起不舒适或对设备发生影响的过大振动使结构的耐久
18、性降低 影响结构的有效使用或其外观的局部损坏对按特殊功能要求设计的结构 可采用其它与之相适应的极限状态工程结构设计时应明确不同的设计状况 设计状况可根据环境影响 作用和结构情况的变化 分为持久状况 短暂状况和偶然状况工程结构设计时 对每一种设计状况应采用相适应的结构体系 可靠度水准和设计值当按偶然状况设计时 可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按作用效应的偶然组合进行设计或采取保护措施 使主要承重结构不致因偶然事件而丧失承载能力允许主要承重结构因偶然事件而局部破坏 但结构的剩余部分仍应具有在一段时间内不发生继发性破坏的可靠度基本变量和综合变量结构的基本变量应包括下列要素作
19、用材料和岩土的性能几何参数计算模型不定性可作为附加的基本变量在结构可靠性分析和设计中 可将若干个基本变量组合为一个综合变量在结构的极限状态设计中 基本变量和综合变量是随机变量 可由若干个随机变量组合而成 其概率分布可按本标准附录规定的方法确定极限状态设计方法工程结构按极限状态设计应符合下式要求式中 结构的功能函数基本变量当仅有作用效应和结构抗力两个综合变量时 工程结构按极限状态设计应符合下式要求式中 工程结构的抗力工程结构的作用效应在结构极限状态设计式 中 结构功能函数可用符号 表示 并应符合下式要求当 时 结构处于极限状态 该式即为结构的极限状态方程当 时 结构满足功能要求当 时 结构不满足
20、功能要求 即为失效结构的失效概率可用下式表达式中 工程结构的失效概率结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量 结构的可靠指标与失效概率之间的关系可用下列公式表达式中 工程结构的可靠指标标准正态分布函数标准正态分布函数的反函数结构的可靠指标可根据结构极限状态方程的性质和精度要求等具体情况 选用一次二阶矩中心点法 分位值法 当量正态分布法 数值积分法或蒙脱卡罗法进行计算 必要时应考虑基本变量的相关性对结构可靠指标计算值的影响当按分位值法进行结构可靠指标计算时 可采用本标准附录规定的方法铁路工程结构构件的计算可靠指标 不宜小于规定的目标可靠指标铁路工程结构构件的目标可靠指标 可采用校准法 风险水平类比法或
21、最佳效益分析法确定 当按校准法确定目标可靠指标时 可采用本标准附录 规定的方法当在结构系统中某些构件或细部构造对整个结构的可靠度影响较大时 其目标可靠指标可适当提高当需要对整个结构进行结构系统可靠性分析时 可在结构单元可靠性分析的基础上 根据结构系统的特点 各失效模式的失效概率 以及各失效模式之间的相关系数进行分析计算 必要时可通过结构选型和构件可靠度的调整 使整个结构具有合理的可靠度水平在结构极限状态设计中 可采用分项系数法或可靠指标验算法当采用分项系数法设计时 应对各基本变量分别采用规定的设计分项系数 使设计的结构符合规定的可靠度水平当采用可靠指标验算法设计时 其计算可靠指标应符合规定的可
22、靠度水平作用及作用组合作用的分类作用按时间上的变异可分为永久作用 可变作用和偶然作用 并应符合下列规定永久作用应包括下列内容结构自重非承重结构部件的全部材料重量由于自重产生的最终土压力由于结构施工方式引起最终变形的间接作用由于混凝土收缩 钢材焊接变形产生的间接作用水位不变的水压力由于支座沉陷和地基沉降形成的间接作用预加应力其它可变作用应包括下列内容机车车辆荷载及其它可移动荷载某些施工阶段结构的某些部分的自重安装荷载风荷载温度变化及温差产生的约束作用小于地区基本烈度的多遇地震水位变化的水压力冰压力或冻胀力波浪力其它偶然作用应包括下列内容船舶撞击机车车辆脱轨等于或大于地区基本烈度的罕见地震滑坡 泥
23、石流等其它作用按空间位置上的变异性可分为固定作用和自由作用作用按对结构的反应可分为静态作用和动态作用作用按量值界限可分为有界作用和无界作用作用的设计参数和作用效应结构上的作用随时间的变化规律宜采用随机过程概率模型 实际应用时 也可采用其在设计基准期或设计状况持续期内的极大值或极小值的极值分布随机变量概率模型结构设计应根据各种极限状态的设计要求 采用不同的作用代表值永久作用采用标准值作为唯一的代表值可变作用有下列代表值标准值频遇值准永久值在结构承载能力极限状态设计中 可变作用应取标准值作为代表值 在结构正常使用极限状态设计的频遇组合中 可变作用应取频遇值作为代表值 而在准永久组合中应取准永久值作
24、为代表值永久作用和可变作用的标准值 可取作用在设计基准期内极大值 或极小值 的概率分布的某一分位值 当作用的增大对结构不利时 作用的标准值取设计基准期内作用极大值的概率 分布的某一高分位值 当作用的减小对结构不利时 则应取该设计基准期内作用极小值的概率分布的某一低分位值 必要时作用的标准值也可取有关规范规定的名义值永久作用的标准值和概率分布可按本标准附录 的规定确定可变作用的代表值和概率分布可按本标准附录 的规定确定在铁路工程结构设计中 铁路列车荷载可用标准列车荷载模式表达 结构验算部位在标准列车荷载的加载作用下产生的最大荷载效应 可作为验算列车荷载效应的标准值在列车动活载作用下铁路工程结构的
25、荷载效应概率分布可按本标准附录 的规定确定偶然作用的代表值可根据观测和试验的数据以及工程经验综合分析确定结构构件的作用效应与作用的关系 可通过计算或试验确定当作用与作用效应呈线性比例关系时 作用效应应符合下式要求作用效应的代表值应符合下式要求式中 作用效应的代表值作用效应系数作用作用的代表值作用的组合设计铁路工程结构构件时 对可能同时出现的作用应进行组合对持久设计状况和短暂设计状况的承载能力极限状态 应取作用的基本组合 对偶然设计状况的承载能力极限状态应取作用的偶然组合正常使用极限状态设计中 当考虑结构的短期效应时 应取作用的频遇组合 当考虑结构的长期效应时 应取作用的准永久组合在结构极限状态
26、设计中 当几个可变作用同时出现时 可采用特克斯特拉 规则进行组合 以确定组合可变作用效应在设计基准期或设计持续期内极大值的概率分布 当有充分依据时 也可采用其它适当的方法确定材料和岩土的性能材料性能的概率分布和参数 应以实际结构构件中的材料性能确定 当以试件性能估算构件中材料性能的概率分布时 应计入试件材料性能变换为结构构件中材料性能的换算系数 或函数材料性能的标准值 应以符合规定标准的材料的标准试件 按规定的测试方法测得的材料性能的总体分布中的某一分位值确定 对材料强度 应取分位概率为 的分位值 而对弹性模量等物理力学性能应取分位概率为 的分位值 材料性能概率分布应按附录 的规定确定当材料的
27、性能受时间和环境的影响不可忽略时 应计入其影响因素岩土统计特性包括标准值和概率分布 可根据具体工点的原位测试数据统计分析确定 当缺乏条件时 可根据岩土的类别结合工程经验确定几何参数几何参数可采用随机变量概率模型 其概率分布和参数应以正常生产情况下结构 构件或截面的几何尺寸的测试数据为基础 采用参数估计的方法确定当几何参数的变异性较大时 可取其概率分布中一定分位概率的分位值作为标准值 当几何参数的变异性很小时 可将其作为常量结构分析和试验结构的分析应包括作用效应分析和抗力以及其它性能分析 当作用效应和抗力不能明确区分时 可对结构进行整体分析结构的分析可采用理论计算 模型试验 原型试验或将以上方法
28、结合应用结构分析中采用的计算模型与基本假定 应符合结构本身的特性及结构到达极限状态的性状当结构的计算模型不能精确地反映结构的实际状况时 可在结构极限状态设计中采用计算模型不定性变量作为附加基本变量 其概率分布可与不同精度计算模型的计算结果相比较 经统计分析并结合工程经验判断确定当以模型试验为基础进行设计时 所采用的模型和试验方法应能正确地预测实际结构的性能 并应计入试验模型与原型之间的差异 试验误差和试验结果在统计上的不定性当以原型试验为基础进行设计时 原型试验应尽可能做到与几何尺寸 作用或环境条件等实际结构相接近 当根据原型试验结果进行结构设计时 应计入试验结果在统计上的不定性极限状态设计的
29、分项系数法一般规定当结构极限状态设计采用分项系数法时 应对结构极限状态设计式中各基本变量分别选用适当的代表值和分项系数以反映各基本变量的不定性和变异性对结构可靠性的影响结构极限状态设计式中各基本变量应采用设计值 设计值可由各基本变量的标准值或代表值与适当的分项系数表达 并应符合下式规定作用的设计值式中 作用 的设计值材料性能 的分项系数材料性能的设计值式中 材料性能 的设计值结构材料性能 的标准值几何参数的设计值式中 几何参数 的设计值几何参数 的标准值几何参数 的分项附加值几何参数的分项系数作用效应的设计值式中 作用效应 的设计值作用效应 的分项系数极限状态设计表达式结构极限状态设计可采用下
30、列表达式式中 结构的极限约束值结构的重要性系数计算模型综合分项系数结构承载能力极限状态设计可采用下列表达式式中 作用效应计算模型分项系数抗力计算模型分项系数作用效应 的函数式抗力 的函数式结构正常使用极限状态设计可采用下列极限约束设计表达式极限状态设计以分项系数表达的实用设计式在持久状况和短暂状况下的结构承载能力极限状态设计采用公式 时 其中的作用效应和抗力的设计值应符合下列规定作用效应设计值可采用下列实用设计式以组合系数表达的作用效应设计式当作用效应可线性迭加时 可采用下列实用设计式式中 永久作用的标准值可变作用的标准值永久作用的分项系数可变作用的分项系数可变作用的组合系数永久作用的效应系数
31、可变作用的效应系数以组合分项系数表达的作用效应设计式当作用效应可线性迭加时 可采用下列实用设计式式中 可变作用的组合分项系数抗力设计值可采用下列实用设计式以材料性能分项系数表达的抗力设计式以抗力综合分项系数表达的抗力设计式式中 抗力作用 的设计值结构可靠度调整系数 抗力综合分项系数偶然状况下的结构承载能力极限状态也可采用本标准第条所列设计式 其中偶然作用的代表值不乘分项系数 其它可能与偶然作用同时出现的可变作用 可根据观测资料或工程经验 采用适当的设计值 其分项系数的具体值应由有关标准确定当作用效应可线性迭加时 结构正常使用极限状态设计可采用下列实用设计式注 式中可变作用 的代表值 对频遇组合
32、取频遇值 对准永久组合取准永久值极限状态设计式中分项系数组合系数和重要性系数的选定结构极限状态设计式中各基本变量的分项系数和作用组合系数优选要求 应符合下列规定在设计式全部可行域内 结构的计算可靠指标 与目标可靠指标 的误差绝对值 的加权平均值较小在设计式全部可行域内 结构的计算可靠指标 低于目标可靠指标 的值不得大于 适用于结构承载能力极限状态在选定结构极限状态设计中各基本变量的分项系数和组合系数 或组合分项系数 后 若发现结构设计式的可行域内计算可靠指标与目标可靠指标的差异过大 可将设计式的可行域分为两个或两个以上 并分别选定各基本变量的分项系数和组合系数 或组合分项系数结构承载能力极限状
33、态设计式中各基本变量的分项系数可按本标准附录 规定的方法选定 结构承载能力极限状态设计式中组合系数和组合分项系数可按本标准附录 规定的方法选定结构正常使用极限状态设计式中综合抗力分项系数可按本标准附录 规定的方法选定在结构极限状态设计式中 当永久作用对结构的承载能力起有利作用时 永久作用的分项系数 不应大于当结构的承载能力极限状态的可靠指标按某一安全等级作为标准时 对该安全等级的结构 结构重要性系数应定为而对高于该安全等级的结构 结构重要性系数应取大于 的数值 对低于该安全等级的结构 结构重要性系数可取小于 的数值 其具体数值可根据要求的可靠指标确定钢结构和混凝土结构的疲劳可靠性一般规定承受重
34、复荷载的铁路工程结构应验算其疲劳可靠性 包括疲劳承载极限状态和疲劳使用极限状态的可靠性铁路工程结构在验算其疲劳承载极限状态可靠性时 宜以结构构件某危险部位的材料或结构细节达到疲劳破损或产生过大的变形作为其失效准则铁路工程结构在验算其疲劳使用极限状态可靠性时 应考虑结构的重复荷载对结构变形的不利影响承受重复荷载的铁路工程结构应选定适当的疲劳目标可靠指标 以保证其疲劳可靠性 铁路工程结构的疲劳目标可靠指标可按本标准第 条的规定方法选定铁路工程结构应根据该结构在设计基准期内变幅重复荷载或荷载效应的统计特征 由有关设计规范制定相应的标准荷载谱或标准荷载效应谱作为疲劳可靠指标验算的依据铁路列车标准荷载谱
35、和标准荷载效应谱可按本标准附录规定的方法制定钢结构在变幅重复荷载作用下疲劳可靠性的验算铁路工程钢结构在变幅重复荷载作用下验算疲劳承载极限状态的可靠性时 可采用等效重复应力法 可靠指标验算法和极限损伤度法 并应符合下列规定当钢结构按等效重复应力法进行疲劳承载极限状态可靠性验算时 可采用本标准附录 第 节规定的方法当钢结构按可靠指标验算法进行疲劳承载极限状态可靠性验算时 可采用本标准附录 第 节规定的方法当钢结构按极限损伤度法进行疲劳承载极限状态可靠性验算时 可采用本标准附录 第 节规定的方法钢结构在变幅重复荷载作用下验算疲劳使用极限状态的可靠性时 可采用本标准附录 第 节规定的方法混凝土结构在变
36、幅重复荷载作用下疲劳可靠性的验算遇下列情况之一时 应认为混凝土结构在变幅重复荷载作用下已超过了疲劳承载极限状态混凝土材料在变幅重复应力下达到疲劳损伤状态或发生过大的变形预应力或非预应力钢筋材料在变幅重复应力下达到疲劳断裂状态或发生过大的变形预应力钢筋的锚固端和混凝土承压区的疲劳破损遇下列情况之一时 应认为混凝土结构在变幅重复荷载下已超过了疲劳使用极限状态在永久作用和可变作用下都不容许出现裂缝的结构使用中混凝土受拉区或主拉应力方向出现了裂缝在可变作用下容许出现裂缝而在永久作用下不容许出现裂缝的结构 使用中混凝土受拉区或主拉应力方向出现的特征裂缝宽度大于规定的限值在永久作用和可变作用下容许出现裂缝
37、但限制其裂缝宽度的结构 使用中混凝土受拉区或主拉应力方向出现的特征裂缝宽度大于规定的限值混凝土结构出现大于规定限值的变形 影响正常使用混凝土结构出现大于规定限值的振动铁路工程混凝土结构在变幅重复荷载作用下验算疲劳承载极限状态的可靠性时 可采用等效重复应力法 可靠指标验算法和极限损伤度法 并应符合下列规定当混凝土结构按等效重复应力法进行疲劳承载极限状态可靠性验算时 可采用本标准附录 第 节规定的方法当混凝土结构按可靠指标验算法进行疲劳承载极限状态可靠性验算时 可采用本标准附录 第 节规定的方法当混凝土结构按极限损伤度法进行疲劳承载极限状态可靠性验算时 可采用本标准附录 第 节规定的方法混凝土结构
38、在变幅重复荷载下验算疲劳使用极限状态的可靠性时 可采用本标准附录 第 节规定的方法质量控制工程结构的勘测和设计 工程施工 使用和维护以及所涉及的材料和制品 应实行有效的质量管理和控制 以保证其具有规定的可靠度 并应避免人为误差和其它不测事件工程结构的勘测和设计的质量管理和控制应达到下列要求资料齐全 数据准确设计计算假定符合规定的要求和条件计算模型和数值计算正确设计合理 结构可靠勘测设计图纸和其它文件与计算结果和有关规定相符合工程结构的材料 制品和工程施工的质量控制应包括下列内容初步控制 通过试生产确定合理的原材料组成和工艺参数 为生产控制提出材料和构件性能的统计参数生产控制 将生产过程或施工过
39、程划分为若干工序在各个工序内以及在若干中间生产环节进行质量检查 以保证生产成品和工程施工符合设计质量要求合格控制 按规定的质量验收标准 对材料 制品和工程施工进行合格检验 当材料 制品和工程施工按合格和不合格分类时 宜采用计数控制 当材料 制品和工程施工的质量可按某些质量特征指标检定时 宜采用计量控制质量控制可采用总体控制或统计控制两种方法 并应符合下列规定总体控制应对各生产单元全部进行检验 并规定明确的质量验收标准 包括质量特征指标或允许偏差统计控制采用抽样检验的方法进行 其质量验收标准应采用数理统计的方法制订 明确规定验收批量 抽样方法 样本容量和检验标准结构材料 制品和工程的质量控制 应
40、以保证结构符合设计要求的可靠指标为依据 质量控制的内容 步骤和方法应在有关生产 施工和验收等规范中明确规定结构材料性能的质量水平可按统计检验的方法评定 检验中要求材料标准试件按标准试验方法得到的性能指标低于材料性能标准值的概率 不应大于标准规定的分位概率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 应进行专门的评定 必要时应采取适当的保证措施结构使用中应规定适当的检查和维修制度 以保证结构在使用期内具有要求的可靠度水平附录 基本变量和综合变量的概率分布的确定方法极限状态设计式中基本变量概率分布的确定方法结构极限状态设计式中的基本变量 除物理性参数以外 应包括模型
41、不定性变量和统计不定性变量等非物理性参数 在确定基本变量的概率分布时 可采用概率论和数理统计学的方法综合为一个随机变量 并可模型化为具有两个参数的正态分布 对数正态分布 极值 型分布等适当的概率分布类型 也可模型化为具有三个参数的三参数对数正态分布和三参数韦布尔分布等概率分布类型 并应确定其分布数当基本变量 或其中的随机变量 的概率分布的上尾部或下尾部与主体分布明显不同时 可采用适当的混合型分布 当基本变量 或其中的随机变量 有明显的上界或下界时 可模型化为适当的有界概率分布或截尾分布基本变量 或其中的随机变量 的位置参数 尺度参数和形状参数等概率分布参数 可采用概率论和数理统计学的方法估算综
42、合变量概率分布的确定方法结构极限状态设计式中 当综合变量是由若干个基本变量和计算模型不定性变量构成时 可采用与 节相同的方法将其模型化为适当的概率分布类型 并估算其分布参数基本变量或其中的随机变量概率分布的近似确定方法当统计资料不足 仅能对基本变量 或其中的随机变量的上限 下限和大致分布情况进行估计时 可按下述方法近似确定概率分布当基本变量 或其中的随机变量 的上限 下限分别为与 其概率分布可根据其变异情况选择概率分布类型 并按表的公式估算该基本变量 或其中的随机变量 的平均值和标准差常用简化概率分布的平均值和标准差表概率分布类型 平均值 标堆差平均分布等腰三角形分布上三角形分布下三角形分布正
43、态分布附录 结构可靠指标计算的分位值法对一般的结构极限状态方程 结构可靠指标可采用分位值法进行计算结构的极限状态方程可采用下列表达式结构的可靠指标 可按下列公式进行迭代计算式中 函数 在设计运算点处的偏导数 设计运算点的坐标为基本变量 在分位概率为 处的分位值基本变量 在分位概率为 处的分x (0)=01(0)=0K=1 - (K) (K-1)结束是否开始第K次迭代计算K+1X =F （ ）i(K)Xi-1Xi*(K-1)i(K)X = F （ ）*dd -1 *Xi (K-1)Xi = =Xg(X ,X ,X )- X *x1(k)( X)i XigP*iX *gXiP*i(K)221(k-
44、1)(K)( X)g*2XiiP*ik121*1*2*nXig*i*xi*k)图 结构可靠指标分位值计算框图位导数基本变量 的灵敏度系数基本变量 的分项可靠指标基本变量 的分布函数的反函数注 按分位值法进行结构可靠指标计算可按图 进行正态分布 对数正态分布 极值 型分布和三参数对数正态分布的常用概率分布的随机变量 的分位值 和分位导数可按表 的公式计算随机变量的分位值和分位导数计算公式表分布类型 分位值 分位导数正态分布对数正态分布或对数正态分布 或极值型分布极值型分布续表分布类型 分位值 分位导数三对参数数正态分布或中或注 表中 平均值标准差变异系数参数参数端值附录 结构目标可靠指标的选定方
45、法 校准法结构在持久或短暂设计状况下按校准法确定目标可靠指标的计算步骤应符合下列规定根据目标可靠指标的适用范围选择一组具有代表性的结构构件作为校准法的计算对象在这一组结构构件中按其在工程中用量的多少和重要性的不同 确定其权系数 各种结构构件的权系数的总和应符合下式要求式中 第 种结构的权系数确定各结构构件的作用效应和抗力中各基本变量的概率分布类型和设计参数分别计算按现行设计规范设计的各结构构件的失效概率将求得的各结构构件的失效概率 乘以权系数 即为按现行规范设计的各种结构的平均失效概率按下式计算结构的目标可靠指标式中 结构的目标可靠指标附录 永久作用的标准值和概率分布的确定方法永久作用标准值可
46、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平均单位重量计算对变异性较大的结构自重可视其对结构产生的不利状态 取其概率分布为 的高分位值或概率分布为 的低分位值作为标准值非承载结构部件重量的标准值可按结构自重同一原则制定 当取消非承载结构部件的重量是属结构的不利状态时 该值可取为零土压力的标准值可取主动土压力的最大值或被动土压力的最小值 当土可迁移时 土压力的消失应作为一种特殊的设计情况进行验算预应力的标准值应规定其上限值和下限值 两值均应考虑时效影响由于结构施工的影响或材料收缩所引起的强制变形 其标准值可规定为单一值 当取消该值为不利时 该值可取为零由支座沉降引起的作用 其标准值可
47、规定上限值和下限值 下限值可取为零永久作用 的概率分布类型可假设符合正态分布 其平均值 和变异系数 可根据观测资料采用统计推断的方法确定附录 可变作用的代表值和概率分布的确定方法可变作用在设计基准期内极大值 或极小值 的概率分布类型和分布参数 可根据观测资料通过统计推断的方法确定 其计算步骤应符合下列规定选择一个适当的单位观测期 在每一个单位观测期中记录可变作用的极大值 或极小值将 个单位观测期中的可变作用极大值 或极小值 的数据作为基础 用概率论和数理统计学的方法 判定其概率分布类型并估计其分布参数将第 条确定的概率分布作为初始分布 用极值统计方法估算可变作用在设计基准期内的极大值 或极小值
48、 的概率分布类型和分布参数注 铁路工程结构中某些可变作用 在设计基准期内可能有一定发展 应对可能出现的较大荷载进行预测 可根据观测的荷载乘以发展系数的方法进行预估 也可根据国家技术发展政策以可能出现的较大技术装备引起的荷载进行预估当可变作用可模型化为适当的随机过程模型时 在设计基准期内的极大值 或极小值 的概率分布函数 可用随机过程的理论和方法确定可变作用的准永久值 可按下列方法确定选择观测期 在该观测期内观测可变作用值超过的总持续时间若 与 之比 符合规定值 则 即可作为准永久值 的数值 可根据不同性质的作用和不同的设计状况取值 并不应大于可变作用的频遇值 可按下列方法之一 或同时按两种方法 确定按准永久值的取值方法确定频遇值 但 应取相当小的值按平均跨阈率 观测期 内的跨阈率平均值 确定频遇值 对铁路桥梁 可将平均跨阈率规定为每若干次列车中平均超越 次计算附录 铁路列车荷载效应概率分布的确定方法以当前的行车条件为基础 估算结构验算部位的动活载效应的概率分布函数的步骤应符合下列规定选择具有代表性的铁路区段 进行调查和统计分析并确定在当前的行车条件下 每趟列车通过时结构验算部位产生的最大动活载效应 的概率分布函数 在进行统计分析中 除考虑机车车辆类型及其组合的不同外 尚应考虑机车车辆的自重和装载量的变异性以及动
