7.2 设计表达式
7.2.1 本条的表达式是通用的,要求抗力不小于作用效应。
重要性系数γ0在标准中是考虑结构破坏后果的严重性而引入的系数,称为结构重要性系数,根据《港口工程结构安全等级研究报告》,本次修订维持安全等级为一、二、三级的结构分别取1.1、1.0和0.9。可靠度分析表明,采用这些系数后,安全等级相差1级,结构可靠指标相差0.5左右。考虑到不同投资主体对港口结构可靠度的要求可能不同,因此,条文中允许根据自然条件、维护条件、使用年限和特殊要求等对结构重要性系数γ0进行调整,但安全等级不变。
7.2.2 由于原标准与各有关结构设计规范的表达式存在一定差别,本次修订专门进行了“作用和抗力分析专题”研究,结合各相关规范的使用情况,并通过协调,提出了统一设计表达式。
承载能力极限状态持久组合有两个表达式,其中式(7.2.2-1),采用多系数形式,是基本表达式,用于作用与作用效应按线性叠加的情况,港口工程结构大多属于此种情况。一般结构构件内力均可用此式计算,也可用于重力式结构抗倾、抗滑、板桩墙踢脚稳定、锚碇墙稳定等计算;式(7.2.2-2)用于作用与作用组合的效应不按线性叠加的情况,适用于板桩内力、沉箱底板内力、地基承载力和土坡及地基稳定等计算。各相关的港口工程结构规范遵照本条规定,根据各类结构的特点,给出具体表达式。
短暂组合的设计表达式与持久组合基本相同,只是考虑了短暂状况的持续时段较短,各种作用以较大值同时出现的机会较多,故未区分主导可变作用和非主导可变作用。这样处理结构偏于安全,计算工作有所简化。
偶然作用虽然量值很大,但因其是事故性的,发生纯属意外,故从安全和经济两方而考虑,采用的可靠度可以较低。本标准只给出了偶然组合的设计原则。
为了标准规范编制人员和设计人员使用方便,本次修订将作用分项系数表从国家现行标准《港口工程荷载规范》JTJ 215-98中移至本标准,该表给出了港口工程结构设计计的主要作用的分项系数,抗倾、抗滑稳定计算时的波浪力作用分项系数由相关结构规范给出。
根据对结构承载能力有利和不利两种情况,对永久作用和可变作用的分项系数作出了具体规定。对于以永久作用为主(约占50%)的结构,为使结构计算可靠指标与目标可靠指标相当,条文规定其分项系数不应小于1.3。
7.2.4 本次修订在明确了正常使刚极限状态三种作用组合的基础上,对各相关结构设计规范中频遇组合的表达式进行了调整。国内外相关研究表明:作用代表值包括作用标准值、组合值、频遇值和准永久值,其量值从大到小的排序依次为:作用标准值>组合值>频遇值>准永久值。原标准及各结构设计规范对可变作用的组合系数0.7和准永久值系数0.6进行了校准分析,本次修订沿用此结果,但对频道组合的可变作用频遇值系数按上述原则调整为0.7。
7.2.6、7.2.7 这两条均为强制性条文。计算水位在港口工程结构设计中相当重要而又比较复杂,条文编写参考了国家现行标准《港口工程荷载规范》JTJ 215-98的相关规定。对于承载能力极限状态的持久组合,海港工程规定了五种水位,河港工程规定了三种水位;对于承载能力极限状态的短暂组合,海港工程规定了三种水位;河港工程比原标准增加了考虑施工期间某一不利水位。海港工程和河港工程均需要考虑地下水位的影响。
需要注意的是,设计高水位、设计低水位、极端高水位和极端低水位都是设计水位。