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4》.3: 极限《状态设计《
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4.3.》1 ?。持久设计状况—是,贯,。穿结构全寿命—周期的设计情况【要满足承载能力【极限状态和正—常,使用极限《状,态的要求;》承受重复荷载作【。用的构件或构—造细节还《应考虑疲劳极限状】态
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》 短暂状况在结】构施工和使用过【程中一定《。出现根据性能要求不!同考虑承载》能力极限状态和正常!使用极限《状态
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《 偶然状《况主要涉及》偶然事件只进行【承载能?力,。极限状态验》算,主要承?。载结构应采用下列原!则之一进《行,设计
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》(1)?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,载结构不致因偶然事!件而丧失承》载能:力,
,
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》 (2)允【许主:要承载结构因偶然事!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!性,
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《 ?地震状况按承—载能力?极限状态进行—设计使主要承—载结构不《致因出现设计—的地震状况而丧失承!载,力,。;按照?多,遇地震设《计的工程结构还需】要满足正常使用极】限状态要求
】
4.3.2、!4.3?.3 承载能力极!限状态的荷载组合】有基本?组合、偶然组—合和地震组》合分别对应持久设计!和,短暂设计状况—、偶然设计状况和地!震设计?。状况当?考虑偶然事件—产生的作用(如【列车脱轨)时此时】采用的结构可靠指】标适当?降低:
— 正》常使用极限状—态分为不可》逆极限状态》和可逆极限》状,态荷载组合有标准组!合、频遇组合和准永!久组合
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》标准组?合用于不可逆正常】。使用极限状态当【超越极限《状态时将产生—永久性不可逆损坏如!有抗裂要求的构件一!旦产生裂缝会造【成不可逆的损坏【
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频遇】组合用于可逆—正常使用极》。限状态如构件的变】形、振动《等情况
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准—永久组合《用于当长期》效,应为决?定性因素的正—常使用?极限:状态设计
】
4.3》.5、4.3—.6 极限状态方!程是当结构处—于极:限状态?。时各:有关:基本变量的关系式】当结构?设,计问题中仅包含两】个基本变《量时在以《基本变量为坐标的平!。面上极限状态方程】为直线(线性问题)!。或曲线(《非线:性问题)《;当:结构:设计问题中包含多】个,基本变量时在以【基本变量为坐—标的空间中极—。。限状态方《程,为平面(《线,性问题)或曲面【(非线性问题)
】
》 ? 功能函数》g(RS)描述结】构某一功能》所处的状态》g(:R,S)>0表示结【。。构处:于可:靠状态;g(R【S)=0《表示:结构处?于极:限,状态;g(RS【)<0表《示结构处《于失:效状态?;计算结构》可靠度就是》计算功能函数g【(R:S)>0的概率【
— 结构极限状!态方程?中,的基:本变量?包括作用、》环境影响《、材料和岩》土性能、结构几【何参数、计算模式不!。定,。。性等随机变量—若将结构《设计问?题中:基本变量归结—为,抗力和作用项进【行极:限状态设计即要求抗!。力不小?于,。作,用即g?(RS)≥0
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【。结构功?。。能函数中主要基【。。本变量可《用设计基准期内概】率分布函数的最【大值(最小值)【随机变量《描述:其他基本变量—可用任?意时点?分,布函数的随机—变,量描:述
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4.》3.7 为—了统一我国铁路工】程结构可靠性设【计标准?的,基本原则促进结构】设,计理论的发》展本标?准采:用了以概率理论【为,基础的极限状态设计!方法
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以往采用!。的半概率极限状态设!计方法?仅在荷?载和材料强度的设】计取值上考虑了各】自的统?计变异性没有对结构!或构件的可靠度【给出科学的定量【描述这?。种方法常常使人【误认为只要设计中采!用了某一给》定安:全系数结构就能【百分之?百的可靠将》设计安全系数—与,结构可?靠度简?单地进行等同而以概!率,理论为?基础的?极限状态《设计方法则》是以结构失效概【。率来定义结构可【靠度并以与》结构失效《概,率Pf相对应的【可靠指标β 来【度量结构可靠度从】而能较好地反—映结构可靠度—的实:质使设计概念更为科!。学和明确
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】表3为可靠指标β】与失效概《率Pf的对应—关系
】。表3 可靠指标β!与失效概率Pf对】照表
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】
表【3中可靠指》标β与失《效,概率Pf的》对应关系是》在功能函数服从正态!分布情况《。下而来当功能—函数不服从》正态分布《时要先?转化为正态分布【再进行计算
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《4.3.8 根】据极限状态方—程是否为线性方程】以及综合《基本:变量:R和S概率分布【。的不同?根据铁路工程结构】极限状态设计—通用方法及专—业参数处理》分析研究[合同【编号:铁建科?字(20《09)-2)—]的科研《成果:推荐了?计算可靠指标的【J,C,法J:C法也是《。国际结构安全度联合!委员:会(JC《S,S)推荐的方法分】。位值法是原》国,家铁:路工程结构》可靠度设计统—一标准GB》 502《16-94中推荐】使用的?方法JC法和分位】值法都属于一—次二阶矩法两者皆】能考虑?非正态随机变量岩土!工程:领域采用《蒙,特卡罗法相对较多因!此本标准推荐J【C法、?分位值法、》蒙,特,卡罗法计《算可靠指标根—据,具体情况不同可靠】指标:的计算也可选用数】值积分法、响应面】法等其他方法
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4.3【.9 铁路工程】结构设计要》保证结构的计算可靠!指标不小于目—。标可靠指标只有这】样才能保证结构【。。在设计?使用年限的安全性和!可靠性即目标可靠指!标与设计使》用年:限是紧密相关的根据!规范科研铁》路工程结构目标【可靠指标《。制定研究《(专项编《制2012》-02)的》研究成果《给出了铁路工程结构!极限状态法转轨【时目标可靠指标的】参考
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【(,。1)桥梁结》构目标可靠度指标建!议值承载能力极限状!。态按结构安全等级】。不同延性破坏—为4.2《、4.?7、:5.2脆性破—坏为:4,.,7、:5.2、5.7;正!常使用?极限:状态:为1.5~》3.0?
【 (《2)铁?路隧:。道二次衬《砌、明洞目标—可靠:度指标建议值承载能!力,极限状?态按结构安全等级不!同延性?破坏为3《.2、3.7、4.!2脆性破坏为—3.:7,、4.2、》。4.7;正常使用极!限状态为1.0【~,2.5
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: ? (3?)铁路路基目标【可靠度指标建议值】承载能力《极限状?态抗滑、《倾覆和地基》应力按结构安—全等级不同分为【2.7、《3.2、3》.7;正常使用【极限状态为1.【0~2.5》
! (:4)轨?。道目标?可靠度?指标建议值承载【能力极限状态—按结:构安:全,。等级不同延性破【坏为3.《2、3?。.7:、4.2脆》。性破坏为3.—7,、4.2、4.7;!正常使用《极限状态为》1.0~2.5
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4.3】.10? 针对承载能【力极限状态不同【安全等级《。和失效模式》的可靠?指标要适当拉开档次!国,外计算分析表明【由于重?要,性系数取《值不同相邻安全等】级的结构或》构件可靠指标—有0.5《的级差基于》此参照?国内:外目标可靠指—标,的分:级规定安全等—级每:。相差一级可靠—指,标取值宜《。相差0.5安全等】级相同脆性破坏结】构或:构件的设《。。计可靠指标与延性破!坏相差0.5当然】也可:以根据实际》综合分析确定
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4.3】.11? 为照顾》原有设计习惯结【构,可,靠性:。设计是通《过多个分项》系数组成的表达式】来,实现而分项》系数:的获:取则是通《。过结:。构的计算可靠指标】与,目标可靠指》。标最佳一致性优化而!定
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概率!极限状态设计式中的!分项系数不同于多】系数极限状》态设计法中的分【项系数前者是—通过:统计分析优化而【得后者是简》单地将单一安全系】数K分解为多个【系数没有涉及—结构的可靠性当统】。计资料足够多或者】社会生产《技,术条件发生大的飞跃!时可以适《当调整分项系数体现!概率极限状态—设计法的生命—力,
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