安全验证
4.—3,  :极限状态设计— 》 4.》3.1、4》.3.2  —工程结构按照极限】状态设计时对不【同,。的设:计状:况应采用相应的作用!组,合,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《。的计算或验算当【有实际工程经验【时也可采用构造措施!来代替验算 】。 ?    当考虑偶】然事件?的作用时主要承载】。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】。当降低但对主—要承载结构按偶然】组,合进行设计时应使】其不丧失承》载能力且能在局部结!。构破坏后不发—生连续倒塌》。避免过大《的生命、财产—的损失对有些—偶,然作用可《采用防护措施使【主要承载建筑物不】丧失承载能力如设置!非常溢洪道防止洪水!。漫顶等 【  ?   作用组合效应!。为,各种作用合成引起】的内力、《变形:。等如轴力、》弯矩、剪力等或是位!移、变?形、裂缝等作用【组合效应需通过结构!计算求得 【 ,     —当作用与其效应按】线性关系《考虑时作用组合的】。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—加各:种,水工结构上作用效应!的,组合应按照实—际可能同《时发生的各种作用】以它们?的效:应进行组合有些作用!。对一些结构是重【要的而对另一—些结构可能》不重要例如温度【作用对拱坝》。是,。重要的必须考虑它对!拱坝整体应力的【影响;?而对:分,段式混凝土重力坝一!般主要考虑》。其对坝体施工期应力!。。的影响又如》冰压力与浪压—力不同时发生—不,应,。考,虑其组?合对:于拱坝水压力与温降!组合对结构某些部位!不利水压力》与温升组《合对:结构的其他》部,位不利因此应取【各部位?的最不?。利情:况,进行组合《 《 4.3.3  !保留原标准相关条】文基本组合是按承载!能力极限状态设【计,。时永久?作用与可变作用的】组合当?作用:与效应?按线性关《。系考虑时《作用组?合的效应即为—各作用效《应的组合亦即—按各作用效应的线】。。性,叠加  !。   偶然》作用是按承载能力】极限状态设计时永】久作用、可变—作用与一种偶—然作用的组合同样作!用组合与效应按【线性关?系考:虑,时作:用组:合,的效应?即,可由:各种作用效应—。叠加:而得:   】 ,。 水:。工建筑物的偶然【作用通常考虑—校核洪水位下—的水压?力和地?震作用大《型水利水电工程的】挡水建筑物除按一般!水利水电工程那样】考虑:设计地?震作:用外还应保证—校核:地震作?用下的安《。全,性设计地震作用和校!核地:。震作用均《。属偶然作用》 —    《水利水电工程的工程!量一般均较大施工】条件复杂受气—温、:洪水等影《响大工期长结构物】常常在施工》的过程中尚未—形成整体就要承受一!定的作?用,。例如混凝土拱坝施】工时常分成纵、【横缝浇筑《在未进?行接缝?灌,浆形成整体前要分】块挡水坝体自重直接!传至基岩有时因有倒!悬而引起不利应力】钢筋混凝土护坦当检!修时护坦上的水全】部抽干而底板上浮】力及渗透压力仍然存!在,。这样对抗浮稳定不利!施工:、检修应作为—短,暂设计状况考虑【永久作用和可变作用!组合的效应》    !  偶?然作用在设》计基准期内出现【的概率很《小两种偶然作—。用同:时发生的概率更小因!此偶: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 【 , 4.3.5 ! 对正常使用—极限状态设计—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”》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”!但,鉴于水工《建筑物荷载统计的系!统性和完整性均【不完善?相关规?范均难?以给出ρ值使作用效!应的长期组》合(或准永久组合)!难以计算为》此一些规范只能以】笼统说法不》作具体规定如用“可!按G:B, ,50199的—有关规定《。及工程经《验取用”《等,说法如水《电,站压:力钢管设计规范【。DL/?T 5141—-2:00:1等;一些规—范则索?。性规定?采用ρ=1.0【如混凝?土重力坝设》计规范?DL ?5108-》1999和》水工隧洞设计规范】DL:/T 519—5-2004等因此!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: 《     工【程结构?可靠性设《计统一标准》G,B 5015—3-:2008规定—正常使用极限状态设!计时可采用标准【组合、?频,遇组:合、准永久组合三】种组合情况将作用组!合效应的《名称与作用代表值】的,名,称相对应方便设【计人员应用所谓标准!组合是指正常使用】极限:状态:设计时采用》标准值?作为作用代表值的】组合一般用于不可】逆正常使用极限【状,态同:样频遇组合或—准永久组《合是指将频遇值或准!永久:值作为作用代表值的!组合:频遇组合宜用于【可逆正?常使用极限状—。态而准永久组合则用!于长期效应是—决,定性因素时的正常使!用极限状《态 【    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《的作用值或被超越】的,频率:。限值在规定频率内】的作用值可通过【频遇值系《数对作用标准值的】折减来表示可变【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,。较大的作用值可【通过准永《久值系数对作用【。标准:。值的:折,减来表示 》     !与长期组《合系数情况一—样如果要《按工程?结,构可靠性设计统一标!准GB 5》0153《-2008反映可】。变作用的频遇值【频遇值系数》也难以进行计算由于!频遇值系数和—。准永久值系数均小】于1.0显然—作用:的频遇值和准—永久值均小》于标准?值作用?。组合的效应值—。常比标准组合的效应!值小在正常使用【极限状态《设计时往往》。不是控制条件 !     因此!结合:水工建筑物各种作】用的统计状况的特殊!性,以及水?工,建筑物可靠》性设计的历史传【统本次修订时只【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《例如对混《。凝土结构《。的抗裂设计》。可采用作用的—标准组合;对混凝】土结构?的,限裂:。和挠度控制设计由】于它们的计算公式】。中本身就涉及初【始应力?。或长期刚度和—短期刚度内容因此也!就是属于《标准组合并》考虑长期作用的【影响 4!.3.6  保【留,原标准?相关条文基本变量】是影:响结构可靠度的各】种主要随《机变量它们一—般是可量《。测的物理量》附加变量是反映计算!模式不定《性,等的:随机变量 !     》水工结构《的基本变量有各种】作用如?水压力、《渗透水压力、—外水:压力:。、泥沙压力》、地震作用、温度作!用等;各《种材料(《。。包括人工材料、岩】、土:材料)、地》基、围?岩的物?理力学性能如强【度、弹性模量、【容重、泊松》比等;结《构的几何尺寸如【截面尺寸、钢—筋保护层厚》度、钢筋断面积【等 :。 ? ,     计算模】式不定性对结构【可靠度?有所影响是结构极限!状态设计式中应【予考虑?的随机变《量,在以综合作用效应或!结,构综合抗力作为基】本变量时计算模【式不定性已在其中有!所考虑 !4,.3.8《。  抗力是结构【或结构构件承—受作用的能力如强度!、刚度、抗裂度等】在进行结构可靠度】分,析或规范校准时【为了简化极限状态】方程避?免极限状态方—程形成高次非线性】。可采用综合》抗力和综合作用效应!。这种:由若干基本变量组】合的综合变量—可采用误差传递【法来推求其统—。计,参数当其概率分布】。为,正态或对《数正态时可直—接计算出结构或结构!构件的可靠指标 】 》4.3.9  【保留原标《准,相关条文功能函【数是描述结》构设计?功能的?基本:。变量(包括》附加变量)的—函,数 ?    【 根据结构设—。计预定?的,功能由作用、结构】材料(包《括,人工材?料和岩、《土材料)、地基、】。围岩性能、》几何参数、计算模】式不定性等建立可以!计算结构功能—的函数? 》  】。   当Z>0时】结构处于可靠状态】;Z<?0时结构处于失效状!态;Z=0时结【构处于?极限状态 —     由!于结构完成》的功能不同》可组:成不同的功能函数从!而也可以有许多不同!的极限状态方程 】。 《 ,。4.3.《1,0  ?极限状?态方程是《。以各:有关基本变量—。(包括附加》变量)?为参数表现》结构或结构构—。件处于极限状态【。时的关系《式 4.!3.:。12  保留—原标准相关条文【可,靠指标是度》量结构可靠》性的一种数量指【标它:是标准正态分布反】函,数在可靠概率—处的函数值可靠【概率是结《构或结构构》件能:。够完成预定功能【的概率值失效—概率是结《构或结构《构件不?能完成预定功能【的,概率 ?。 》。    本标准中所!指的:结构:可靠度是结构在设】计使用?年,限内:。在持久设《计状况、短暂设【计状况和偶然设计状!况下具有的各种规】定功能的可靠度 】  —   结构可靠概】率ps?常是一个很》接近1?的数值如0.99】999或0.999!等而结构失效概率p!f又是?一个很小的数值如0!。.000《。01等使《用很不方便因此以】“可靠?指标”作《为评价或《。。衡量结构可》靠度水平的定量依】。据并以符号β—表示它?与失效?概率pf有》如下:关系 》 】   ?  表6是可靠【指标β与可靠概【率ps、失效—概率pf的对照【表 》 表?6  可靠指—标β与可靠概率ps!、失:效概率pf的—。对照表 》 : , ? :     —过去的?安全系数不能—。确切:地反映结构可靠度】大小如砖石结构【偏压:构件的安全系数K】为2.3钢筋混凝】土偏压构件的安【全,系数K为1.55但!是钢:筋混凝土偏压—构件的可《靠指标却比》前者大因此采—用可:靠指标β作为—统一的可《靠度量度尺度—可以对?。不同结构类型、不】同材料(《包括岩、土)的结】构可靠性《进行定量《的比:较 【4.3.1》3  计算结构可靠!。指标β的方法很多如!JC法、数值积分法!、JC-数值联合】法、分位值法、蒙】。特卡洛法等为便于比!。较需要?统一可靠指标的计算!方法为此附录—B.1中主要—推荐了在《。。方法上比较成熟运算!上比较简单国—。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) 】     !目前对于水工结构设!计有些基本》变,量如作用、材料性】。能等统?计资料仍然不很完】善基本变量的—。统计:参数:和概率分布模型仍】需根据?现有的统计资—料结合工程》经验判断而定随【着统计数据》不断积?累可进一步修—。订这些参数使算【得的可靠指标—更接近实《际 ? 《4.3.14~4】.3.1《7  目标可靠指】标,是,规范规定结构—设,计应:达到的可靠指标结构!。设计中?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,标以保证结构—在安全?。和经济?。上趋于最《佳,平衡目前确定目标】可靠:指标:的,方法有校准法、【风险分析《法、:最佳经济效益法等考!虑到统计资料仍然不!够充分还《需继承已有设计经验!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?校准法就《。是对原有结》构设计?。。规范:、正:常,设,计和施工的水工结】构进行反演分析得】。出,。设计隐含《的总体可靠度—水平采用校准法【确,定总体可靠度水平】时还应该调查分【析影响结构可—靠度的各种因素【对可靠度影》响的权重以加权平均!可靠指标代表—总体可靠度水平 】。 《  :   早期为—了配合原标准的【编制:曾经对当年采—。。用的:水工钢筋混凝土结】构设:。计规范SD》J,。 20-1978】。以及混凝土》重力坝设计规范S】DJ ?。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!如表7、《表8所?示 : , 表7 【 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βt建议值 ! , 【   》 , 注类?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;?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;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】;βy表示第一类】破坏(?延性破坏《),可靠指?标;βc表示第二类!破坏(脆性破坏)可!靠指标;《βz:。表,示总体可靠指标 ! ? 表8  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βt建》议值 ? — 《     此—外后来?的碾压式土石坝设计!规,范DL/T 53】95-?2007修订—过程中?也对坝坡抗滑稳定可!靠,度进行了《校准分析《其结果如表》9所示 《 ? :。。表9  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βt的取值建议! ? ?。 ?     注】βi=0为假定【滑楔之间的作用【力为水平β》i≠: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》   】  水电站压力钢管!设计规范DL—/T 5141-2!001修订过程中】对Ⅰ级结构》进行:了可靠度《。校准分析《结果如表10所示】 : 表10【  压?力钢管结《构可靠度校准结果】β值及目标可靠指】标βt的取值 】。 ? :  —  : 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 【表,11 ? 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? !   》  另外国外一【些工程结构设计规范!采用分项系数极【限状态设《。计方法取《用的可靠指》标值:也都大?致,在上述我国规—范取值范围内北美加!拿,大公路桥梁设计规】范(CH《。BDC)1》997年第4版规定!承载能力极限状【态可靠指标β=3】.5正常《使用极限状》态可靠指标β=1.!0北欧建《筑管理?委员会?(NKB)工作报】告1:99:901E结构—设计基础《建议对包括混凝土梁!、柱和钢梁、柱【以及:木梁:、柱:的设计基《本情况取《。β=4?.7 ? 《     综合分】析上:述资:料对不同《安全:级别:和破坏?类,型,的结:构或结构构件—。。应采:用不同的可靠指标水!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 【