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4、3.極限狀態(tài)設(shè)計4、3、1。4,3 2.工程結(jié)構(gòu)按照極限狀態(tài)設(shè)計時 對不同的設(shè)計狀況應(yīng)采用相應(yīng)的作用組合，在每一種作用組合中還必須選取其中的最不利組合進(jìn)行有關(guān)的極限狀態(tài)設(shè)計,設(shè)計時應(yīng)針對各種有關(guān)的極限狀態(tài)進(jìn)行必要的計算或驗算 當(dāng)有實際工程經(jīng)驗時，也可采用構(gòu)造措施來代替驗算.當(dāng)考慮偶然事件的作用時。主要承載結(jié)構(gòu)可僅按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計，采用的結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)可比持久設(shè)計狀況時適當(dāng)降低、但對主要承載結(jié)構(gòu)按偶然組合進(jìn)行設(shè)計時、應(yīng)使其不喪失承載能力、且能在局部結(jié)構(gòu)破壞后不發(fā)生連續(xù)倒塌，避免過大的生命、財產(chǎn)的損失.對有些偶然作用 可采用防護措施使主要承載建筑物不喪失承載能力.如設(shè)置非常溢洪道，防止洪水漫頂?shù)取⒆饔媒M合效應(yīng)為各種作用合成引起的內(nèi)力，變形等、如軸力 彎矩、剪力等 或是位移。變形。裂縫等,作用組合效應(yīng)需通過結(jié)構(gòu)計算求得,當(dāng)作用與其效應(yīng)按線性關(guān)系考慮時,作用組合的效應(yīng)是結(jié)構(gòu)上幾種同時出現(xiàn)的作用分別產(chǎn)生的作用效應(yīng)的疊加.各種水工結(jié)構(gòu)上作用效應(yīng)的組合.應(yīng)按照實際可能同時發(fā)生的各種作用。以它們的效應(yīng)進(jìn)行組合,有些作用對一些結(jié)構(gòu)是重要的 而對另一些結(jié)構(gòu)可能不重要、例如溫度作用。對拱壩是重要的、必須考慮它對拱壩整體應(yīng)力的影響 而對分段式混凝土重力壩.一般主要考慮其對壩體施工期應(yīng)力的影響。又如冰壓力與浪壓力不同時發(fā)生。不應(yīng)考慮其組合，對于拱壩，水壓力與溫降組合對結(jié)構(gòu)某些部位不利、水壓力與溫升組合對結(jié)構(gòu)的其他部位不利.因此，應(yīng)取各部位的最不利情況進(jìn)行組合 4.3,3、保留原標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條文。基本組合是按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時。永久作用與可變作用的組合，當(dāng)作用與效應(yīng)按線性關(guān)系考慮時.作用組合的效應(yīng)即為各作用效應(yīng)的組合。亦即按各作用效應(yīng)的線性疊加、偶然作用是按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時。永久作用.可變作用與一種偶然作用的組合、同樣.作用組合與效應(yīng)按線性關(guān)系考慮時。作用組合的效應(yīng)即可由各種作用效應(yīng)疊加而得，水工建筑物的偶然作用。通常考慮校核洪水位下的水壓力和地震作用、大型水利水電工程的擋水建筑物。除按一般水利水電工程那樣考慮設(shè)計地震作用外，還應(yīng)保證校核地震作用下的安全性、設(shè)計地震作用和校核地震作用均屬偶然作用，水利水電工程的工程量一般均較大 施工條件復(fù)雜，受氣溫。洪水等影響大、工期長、結(jié)構(gòu)物常常在施工的過程中尚未形成整體就要承受一定的作用.例如混凝土拱壩施工時。常分成縱。橫縫澆筑.在未進(jìn)行接縫灌漿形成整體前要分塊擋水 壩體自重直接傳至基巖。有時因有倒懸而引起不利應(yīng)力 鋼筋混凝土護坦，當(dāng)檢修時.護坦上的水全部抽干 而底板上浮力及滲透壓力仍然存在，這樣對抗浮穩(wěn)定不利，施工。檢修應(yīng)作為短暫設(shè)計狀況 考慮永久作用和可變作用組合的效應(yīng)，偶然作用在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)的概率很小、兩種偶然作用同時發(fā)生的概率更小,因此 偶然組合只考慮一種偶然作用與永久作用和可變作用進(jìn)行組合,4,3,5,對正常使用極限狀態(tài)設(shè)計、原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。應(yīng)按相應(yīng)于持久設(shè)計狀況的長期組合和短期組合設(shè)計.由于可變作用標(biāo)準(zhǔn)值的長期組合系數(shù)ρ值在原標(biāo)準(zhǔn)中只提供了附錄F.確定長期組合系數(shù)ρ的方法。但鑒于水工建筑物荷載統(tǒng)計的系統(tǒng)性和完整性均不完善.相關(guān)規(guī)范均難以給出ρ值，使作用效應(yīng)的長期組合、或準(zhǔn)永久組合、難以計算，為此.一些規(guī)范只能以籠統(tǒng)說法不作具體規(guī)定，如用 可按GB。50199的有關(guān)規(guī)定及工程經(jīng)驗取用 等說法,如。水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范，DL T。5141、2001等，一些規(guī)范則索性規(guī)定采用ρ 1，0,如.混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范，DL、5108、1999和，水工隧洞設(shè)計規(guī)范。DL、T、5195，2004等，因此,本標(biāo)準(zhǔn)不再采用按長期組合設(shè)計考慮長期作用組合系數(shù)的規(guī)定 工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，GB 50153。2008規(guī)定,正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時、可采用標(biāo)準(zhǔn)組合。頻遇組合 準(zhǔn)永久組合三種組合情況 將作用組合效應(yīng)的名稱與作用代表值的名稱相對應(yīng)、方便設(shè)計人員應(yīng)用,所謂標(biāo)準(zhǔn)組合,是指正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時、采用標(biāo)準(zhǔn)值作為作用代表值的組合 一般用于不可逆正常使用極限狀態(tài).同樣、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合,是指將頻遇值或準(zhǔn)永久值作為作用代表值的組合、頻遇組合宜用于可逆正常使用極限狀態(tài)，而準(zhǔn)永久組合。則用于長期效應(yīng)是決定性因素時的正常使用極限狀態(tài)?？勺冏饔玫念l遇值是指在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)被超越的總時間占設(shè)計基準(zhǔn)期的比率較小的作用值?；虮怀降念l率限值在規(guī)定頻率內(nèi)的作用值，可通過頻遇值系數(shù)對作用標(biāo)準(zhǔn)值的折減來表示、可變作用的準(zhǔn)永久值是指在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)被超越的總時間占設(shè)計基準(zhǔn)期的比率相對較大的作用值。可通過準(zhǔn)永久值系數(shù)對作用標(biāo)準(zhǔn)值的折減來表示.與長期組合系數(shù)情況一樣 如果要按，工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。GB 50153、2008反映可變作用的頻遇值，頻遇值系數(shù)也難以進(jìn)行計算 由于頻遇值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)均小于1 0。顯然作用的頻遇值和準(zhǔn)永久值均小于標(biāo)準(zhǔn)值 作用組合的效應(yīng)值常比標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)值小，在正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時、往往不是控制條件,因此 結(jié)合水工建筑物各種作用的統(tǒng)計狀況的特殊性。以及水工建筑物可靠性設(shè)計的歷史傳統(tǒng),本次修訂時，只采用了作用的標(biāo)準(zhǔn)組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用的影響。例如，對混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂設(shè)計?？刹捎米饔玫臉?biāo)準(zhǔn)組合,對混凝土結(jié)構(gòu)的限裂和撓度控制設(shè)計、由于它們的計算公式中、本身就涉及初始應(yīng)力或長期剛度和短期剛度內(nèi)容，因此也就是屬于標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用的影響.4 3,6,保留原標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條文 基本變量是影響結(jié)構(gòu)可靠度的各種主要隨機變量、它們一般是可量測的物理量 附加變量是反映計算模式不定性等的隨機變量。水工結(jié)構(gòu)的基本變量有 各種作用.如水壓力、滲透水壓力、外水壓力、泥沙壓力,地震作用,溫度作用等.各種材料。包括人工材料 巖、土材料、地基。圍巖的物理力學(xué)性能。如強度.彈性模量，容重,泊松比等。結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、如截面尺寸,鋼筋保護層厚度。鋼筋斷面積等,計算模式不定性對結(jié)構(gòu)可靠度有所影響，是結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計式中應(yīng)予考慮的隨機變量,在以綜合作用效應(yīng)或結(jié)構(gòu)綜合抗力作為基本變量時.計算模式不定性已在其中有所考慮、4。3、8?？沽κ墙Y(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用的能力、如強度 剛度.抗裂度等,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度分析或規(guī)范校準(zhǔn)時。為了簡化極限狀態(tài)方程、避免極限狀態(tài)方程形成高次非線性.可采用綜合抗力和綜合作用效應(yīng)。這種由若干基本變量組合的綜合變量，可采用誤差傳遞法來推求其統(tǒng)計參數(shù)。當(dāng)其概率分布為正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)時，可直接計算出結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)。4、3 9,保留原標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條文,功能函數(shù)是描述結(jié)構(gòu)設(shè)計功能的基本變量,包括附加變量。的函數(shù)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)定的功能，由作用、結(jié)構(gòu)材料,包括人工材料和巖.土材料 地基、圍巖性能 幾何參數(shù) 計算模式不定性等建立可以計算結(jié)構(gòu)功能的函數(shù),當(dāng)Z.0時。結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài),Z 0時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)，Z，0時 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。由于結(jié)構(gòu)完成的功能不同.可組成不同的功能函數(shù),從而也可以有許多不同的極限狀態(tài)方程.4,3。10.極限狀態(tài)方程是以各有關(guān)基本變量 包括附加變量，為參數(shù) 表現(xiàn)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于極限狀態(tài)時的關(guān)系式，4,3。12,保留原標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條文.可靠指標(biāo)是度量結(jié)構(gòu)可靠性的一種數(shù)量指標(biāo).它是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布反函數(shù)在可靠概率處的函數(shù)值 可靠概率是結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠完成預(yù)定功能的概率值，失效概率是結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能完成預(yù)定功能的概率.本標(biāo)準(zhǔn)中所指的結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)、在持久設(shè)計狀況。短暫設(shè)計狀況和偶然設(shè)計狀況下.具有的各種規(guī)定功能的可靠度，結(jié)構(gòu)可靠概率ps常是一個很接近1的數(shù)值。如0 99999或0.999等.而結(jié)構(gòu)失效概率pf又是一個很小的數(shù)值。如0。00001等.使用很不方便 因此以，可靠指標(biāo).作為評價或衡量結(jié)構(gòu)可靠度水平的定量依據(jù)。并以符號β表示 它與失效概率pf有如下關(guān)系.表6是可靠指標(biāo)β與可靠概率ps,失效概率pf的對照表、表6?？煽恐笜?biāo)β與可靠概率ps.失效概率pf的對照表.過去的安全系數(shù)不能確切地反映結(jié)構(gòu)可靠度大小、如磚石結(jié)構(gòu)偏壓構(gòu)件的安全系數(shù)K為2，3 鋼筋混凝土偏壓構(gòu)件的安全系數(shù)K為1，55、但是鋼筋混凝土偏壓構(gòu)件的可靠指標(biāo)卻比前者大、因此采用可靠指標(biāo)β作為統(tǒng)一的可靠度量度尺度.可以對不同結(jié)構(gòu)類型、不同材料，包括巖 土,的結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行定量的比較、4.3.13.計算結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)β的方法很多,如JC法 數(shù)值積分法.JC.數(shù)值聯(lián)合法.分位值法。蒙特卡洛法等、為便于比較、需要統(tǒng)一可靠指標(biāo)的計算方法 為此 附錄B.1中主要推薦了在方法上比較成熟,運算上比較簡單。國際標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)均普遍采用的一次二階矩法,一次可靠度法，目前。對于水工結(jié)構(gòu)設(shè)計,有些基本變量如作用 材料性能等統(tǒng)計資料仍然不很完善?；咀兞康慕y(tǒng)計參數(shù)和概率分布模型仍需根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計資料.結(jié)合工程經(jīng)驗判斷而定。隨著統(tǒng)計數(shù)據(jù)不斷積累.可進(jìn)一步修訂這些參數(shù)、使算得的可靠指標(biāo)更接近實際,4、3,14.4、3、17 目標(biāo)可靠指標(biāo)是規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)達(dá)到的可靠指標(biāo).結(jié)構(gòu)設(shè)計中 應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)安全級別對不同設(shè)計狀況下的各種極限狀態(tài)的不同破壞類型制定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)可靠指標(biāo).以保證結(jié)構(gòu)在安全和經(jīng)濟上趨于最佳平衡。目前，確定目標(biāo)可靠指標(biāo)的方法有校準(zhǔn)法。風(fēng)險分析法,最佳經(jīng)濟效益法等、考慮到統(tǒng)計資料仍然不夠充分 還需繼承已有設(shè)計經(jīng)驗。本次修訂仍然推薦校準(zhǔn)法作為選定結(jié)構(gòu)目標(biāo)可靠指標(biāo)的方法,校準(zhǔn)法就是對原有結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.正常設(shè)計和施工的水工結(jié)構(gòu)進(jìn)行反演分析 得出設(shè)計隱含的總體可靠度水平，采用校準(zhǔn)法確定總體可靠度水平時。還應(yīng)該調(diào)查分析影響結(jié)構(gòu)可靠度的各種因素對可靠度影響的權(quán)重、以加權(quán)平均可靠指標(biāo)代表總體可靠度水平。早期為了配合原標(biāo)準(zhǔn)的編制.曾經(jīng)對當(dāng)年采用的,水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、SDJ 20 1978以及，混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范,SDJ，21.1978用校準(zhǔn)法分析了代表性水工結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)持久設(shè)計狀況的總體可靠度水平,如表7.表8所示、表7.水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠度分析結(jié)果匯總及目標(biāo)可靠指標(biāo)βt建議值、注 類別號1表示按太平灣水電站混凝土統(tǒng)計資料可靠度分析結(jié)果,類別號2表示按全國混凝土覆蓋80 批點數(shù)據(jù)可靠度分析結(jié)果，類別號3表示按全國合格水平混凝土統(tǒng)計資料可靠度分析結(jié)果.βy表示第一類破壞，延性破壞 可靠指標(biāo).βc表示第二類破壞。脆性破壞,可靠指標(biāo)。βz表示總體可靠指標(biāo),表8,混凝土重力壩壩基抗滑穩(wěn)定和抗壓強度設(shè)計可靠度分析結(jié)果匯總及目標(biāo)可靠指標(biāo)βt建議值.此外.后來的.碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范。DL、T 5395、2007修訂過程中也對壩坡抗滑穩(wěn)定可靠度進(jìn)行了校準(zhǔn)分析 其結(jié)果如表9所示、表9 碾壓式土石壩壩坡抗滑穩(wěn)定可靠度校準(zhǔn)分析結(jié)果及目標(biāo)可靠指標(biāo)βt的取值建議 注、βi.0為假定滑楔之間的作用力為水平.βi 0為假定滑楔之間的作用力平行于坡面或坡面與楔體斜面的平均坡度、水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范,DL，T 5141。2001修訂過程中，對,級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可靠度校準(zhǔn)分析，結(jié)果如表10所示 表10,壓力鋼管結(jié)構(gòu)可靠度校準(zhǔn)結(jié)果β值及目標(biāo)可靠指標(biāo)βt的取值、我國工民建與港口工程結(jié)構(gòu)持久設(shè)計狀況承載能力極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠指標(biāo)如表11所示。表11。工民建與港口工程結(jié)構(gòu)持久設(shè)計狀況承載能力極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠指標(biāo)β值,另外、國外一些工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.采用分項系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計方法.取用的可靠指標(biāo)值也都大致在上述我國規(guī)范取值范圍內(nèi)、北美加拿大公路橋梁設(shè)計規(guī)范，CHBDC，1997年第4版規(guī)定 承載能力極限狀態(tài)可靠指標(biāo)β,3 5、正常使用極限狀態(tài)可靠指標(biāo)β、1 0、北歐建筑管理委員會。NKB。工作報告1999,01E.結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)建議,對包括混凝土梁 柱和鋼梁,柱以及木梁 柱的設(shè)計基本情況。取β.4。7、綜合分析上述資料.對不同安全級別和破壞類型的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件.應(yīng)采用不同的可靠指標(biāo),水工結(jié)構(gòu)構(gòu)件持久設(shè)計狀況承載能力極限狀態(tài)的目標(biāo)可靠指標(biāo)如表4.3,16所示,