港口工程结构可靠性设计结构分析.docx
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港口工程结构可靠性设计结构分析
港口工程结构可靠性设计结构分析
6.1一般规定
6.1.1结构分析应包括作用分析、作用效应分析、抗力分析。
6.1.2结构分析应以结构理论和工程实践经验为基础,可采用计算、模型试验或原型试验等方法。
6.1.3结构分析应将地基作为结构的一部分,并应按地基与上部结构共同作用进行结构分析。
6.2计算
6.2.1结构分析采用的基本假定和计算模型应能合理描述所选择的极限状态下的结构反应。
6.2.2当结构按承载能力极限状态设计时,根据结构和材料对作用的反应,可采用线性理论或非线性理论计算;当结构按正常使用极限状态设计时,可采用线性理论计算;必要时,可采用非线性理论计算。
6.2.3当结构承受自由作用时,最不利的作用布置应根据每一自由作用可能出现的空间位置确定。
6.2.4当位移或变形使得作用的影响显著增大时,应对位移或变形的影响进行分析。
6.2.5动态作用宜按结构的动态反应确定结构的作用效应。
当将动态作用假设为准静态作用时,可将动态作用效应分析结果加入静态作用中,也可对静态作用乘以等效动力放大系数间接计算动态作用效应。
6.3试验
6.3.1当缺乏适合的结构计算模型或现有计算方法精确度达不到要求时,结构的作用、作用效应、破坏形态或结构抗力应通过试验确定。
基于试验模型的设计应符合本规范附录C的规定。
6.3.2模型或原型试验条件应模拟实际情况,试验和分析方法应按实际结构的性能要求选择。
6.3.3对试验结果应采用统计方法进行评估,并应分析试验结果的数量对相关参数统计不定性的影响,以及根据工程经验,分析模型与实际工程结构差异产生的影响。
7极限状态设计表达式
7.1一般规定
7.1.1结构极限状态设计表达式应根据各种极限状态的设计要求,采用有关的作用代表值、材料和岩土性能标准值、几何量及各种分项系数等表达。
7.1.2结构极限状态设计表达式中各基本变量应采用设计值,并应符合下列规定:
1作用的设计值可按下式确定:
Fd=γFFr(7.1.2-1)
式中:
Fd——作用的设计值;
γF——作用的分项系数,含作用值向不利方向偏离代表值的可能性;当需对各种作用先行组合时,则表示综合分项系数;
Fr——作用的代表值。
2材料、岩土性能或两介质间摩擦系数的设计值可按下式确定:
式中:
ƒd——材料,岩土性能或两介质间摩擦系数的设计值;
ƒk——材料、岩土性能或两介质间摩擦系数的标准值;
γM——材料、岩土性能或两介质间摩擦系数的分项系数。
含材料、岩土性能向不利方向偏离其标准值的可能性。
3几何量设计值可按下式确定:
ad=ak(7.1.2-3)
式中:
ad——几何量的设计值;
ak——几何量的标准值。
当几何量的偏差对结构可靠性具有显著影响时,几何量设计值应按下式计算:
ad=ak±△a(7.1.2-4)
式中:
ad——几何量的设计值;
ak——几何量的标准值;
△a——几何量的附加值。
4结构抗力的设计值可按下列情况确定:
1)当结构抗力设计值按材料性能确定时,结构抗力的设计值应符合下式:
Rd=R(ƒd,ad,Fd,C,γd)(7.1.2-5)
2)当结构抗力设计值按岩土性能或静力平衡确定时,结构抗力的设计值应符合下式:
Rd=R(ƒk,ak,Fr,C,γd)/γR(7.1.2-6)
式中:
Rd——结构抗力设计值;
R(·)——与材料、岩土性能或两介质间摩擦系数、几何量、作用代表值、结构规定限值和结构调整系数等有关的抗力函数;有些情况可以用Rk代替R(ƒk,ak,Fr,C,γd),Rk为抗力标准值;
γR——抗力分项系数。
3)正常使用极限状态结构抗力设计值可采用结构规定限值。
7.2设计表达式
7.2.1承载能力极限状态设计表达式应符合下式:
γ0Sd≤Rd(7.2.1)
式中:
γ0——不同结构安全等级的重要性系数,可按本标准表7.2.1取值;
Sd——作用组合的效应设计值;
Rd——抗力设计值。
表7.2.1不同结构安全等级的重要性系数
注:
1安全等级为一级的港口工程结构,当对安全有特殊要求时,γ0可适当提高;
2自然条件复杂、维护有困难时,γ0可适当提高。
7.2.2承载能力极限状态应按本标准第4.0.4条的要求采用作用的持久组合、短暂组合、地震组合和偶然组合进行设计,并应符合下列规定:
1采用持久组合设计应符合下列规定:
1)作用与作用效应为线性关系或假设为线性关系时,持久组合的效应设计值可按下式确定:
2)当作用与作用效应为非线性关系时,持久组合的效应设计值可按下式确定:
式中:
Sd——作用组合的效应设计值;
γGi——第i个永久作用的分项系数,可按本标准表7.2.2取值;
SGik——第i个永久作用标准值的效应;
γP——预应力的分项系数;
SP——预应力作用有关代表值的效应;
γQ1、γQj——分别为主导可变作用和第j个可变作用的分项系数,可按本标准表7.2.2取值;
SG1k、SGjk——分别为主导可变作用和第j个可变作用标准值的效应;
——可变作用的组合系数,可取0.7;对经常以界值出现的有界作用可取1.0;
γF——作用综合分项系数;
Gik——第i个永久作用的标准值;
Qjk——第j个可变作用的标准值;
S(·)——作用组合的效应函数;
“+”——组合。
表7.2.2永久作用和可变作用分项系数
注:
1当永久作用效应对结构承载能力起有利作用时,永久作用分项系数γG取值不应大于1.0;
2同一来源的作用,当总的作用效应对结构承载能力不利时,分作用均应乘以不利作用的分项系数;
3永久作用为主时,其分项系数不应小于1.3;
4当两个可变作用完全相关,其中一个为主导可变作用时,与其相关的可变作用的分项系数应取主导可变作用的分项系数;
5海港结构在极端高水位和极端低水位情况下,承载能力极限状态持久组合的可变作用分项系数应减小0.1;
6除构件计算外的波浪力分项系数应按国家现行有关标准选取。
2采用短暂组合设计应符合下列规定:
1)当作用与作用效应为线性关系或假设为线性关系时,短暂组合的效应设计值可按下式确定:
2)当作用与作用效应为非线性关系时,短暂组合的效应设计值可按下式确定:
式中:
Sd——作用组合的效应设计值;
γGi——第i个永久作用的分项系数,可按本标准表7.2.2取值;
SGik——第i个永久作用标准值的效应;
γP——预应力的分项系数;
SP——预应力作用有关代表值的效应;
γQj——第j个可变作用的分项系数,可按本标准表7.2.2中所列数值减小0.1采用;
SQjk——第j个可变作用标准值的效应;
γF——作用综合分项系数;
Gik——第i个永久作用的标准值;
Qjk——第j个可变作用的标准值;
S(·)——作用组合的效应函数;
“+”——组合。
3地震组合可按下列原则确定:
1)地震作用的代表值分项系数为1.0;
2)具体的设计表选式及各种系数应符合国家现行有关标准的规定。
4偶然组合可按下列原则确定:
1)偶然作用的代表值分项系数为1.0;
2)与偶然作用同时出现的可变作用取标准值。
7.2.3正常使用极限状态设计表达式应符合下式:
Sd≤C(7.2.3)
式中:
Sd——作用组合的效应设计值,包括变形、裂缝宽度和沉降量等;
C——结构规定限值,包括规定的最大容许变形、裂缝宽度和沉降量等。
7.2.4根据不同的设计要求,持久状况的正常使用极限状态设计应符合下列规定:
1当作用与作用效应为线性关系或假设为线性关系时,可分别采用作用的标准组合、频遇组合和准永久组合进行设计。
1)标准组合的效应设计值可按下式计算:
2)频遇组合的效应设计值可按下式计算:
3)准永久组合的效应设计值可按下式计算:
2当作用与作用效应为非线性关系时,持久状况的正常使用极限状态作用组合的效应设计值可按下式确定:
式中:
Sd——作用组合的效应设计值;
SGik——第i个永久作用标准值的效应;
SP——预应力作用有关代表值的效应;
SQ1k、SQjk——分别为主导可变作用和第j个可变作用标准值的效应;
Gik——第i个永久作用的标准值;
Qjk——第j个可变作用的标准值;
S(·)——作用组合的效应函数;
“+”——组合。
——可变作用的组合系数,频遇值系数和准永久值系数,可分别取0.7、0.7、0.6;对经常以界值出现的有界作用,组合系数和准永久值系数可取1.0。
7.2.5短暂状况的正常使用极限状态设计应符合下列规定:
1当作用与作用效应为线性关系或假设为线性关系时,短暂状况的正常使用极限状态作用组合的效应设计值可按下式计算:
2当作用与作用效应为非线性关系时,短暂状况的正常使用极限状态作用组合的效应设计值可按下式确定:
式中:
Sd——作用组合的效应设计值;
SGik——第i个永久作用标准值的效应;
SP——预应力作用有关代表值的效应;
SQjk——第j个可变作用标准值的效应;
Gik——第i个永久作用的标准值;
Qjk——第j个可变作用的标准值;
S(·)——作用组合的效应函数;
“+”——组合。
7.2.6在承载能力极限状态作用组合计算中,海港工程结构设计应符合下列规定:
1持久组合:
计算水位应分别采用设计高水位、设计低水位、极端高水位、极端低水位和设计高水位与设计低水位之间的某一不利水位,并对各水位分别与地下水位相结合进行计算。
2短暂组台:
计算水位应分别采用设计高水位、设计低水位和设计高水位与设计低水位之间的某一不利水位,并对各水位分别与地下水位相结合进行计算。
7.2.7在承载能力极限状态作用组合计算中,河港工程结构设计应符合下列规定:
1持久组合:
计算水位应分别采用设计高水位、设计低水位和设计高水位与设计低水位之间的某一不利水位,并对各水位分别与地下水位相结合进行计算。
2短暂组合:
计算水位应分别采用设计高水位和设计低水位,施工期间可按设计高水位与设计低水位之间的某一不利水位进行计算。
7.2.8承载能力极限状态地震组合,计算水位按国家现行有关标准的规定执行。
7.2.9正常使用极限状态作用组合可不计算极端高水位和极端低水位的情况。
8质量控制要求
8.0.1对港口工程结构应实施保证结构可靠性所必需的质量控制,其质量控制应包括下列内容:
1勘察和设计的质量控制。
2结构材料和制品的质量控制。
3施工的质量控制。
4使用与维护的质量控制。
8.0.2勘察质量应达到下列要求:
1各设计阶段的勘察、试验成果应满足相应阶段的设计要求。
2地形、地貌、水深、气象和水文等观测的内容、范围、质量应符合设计要求。
3地形、地貌、水深、气象和水文的观测方法、试验方法、精度及资料统计分析方法应符合有关标准的规定。
4岩土工程地质单元体的划分、岩土样品的数量和质量应符合有关标准的规定,岩土物理力学性能指标应通过标准试验确定。
5岩土勘察、试验成果的结论应明确,数据应准确,文件、图纸应清晰齐全。
8.0.3设计质量控制应包括下列内容:
1采用的资料齐全、可靠,分析准确。
2数据、条件符合实际,基本假定合理。
3计算模型合理,计算结果准确。
4试验模型模拟技术路线正确。
5符合实际的或可能的资源和施工条件。
6图纸和其他设计文件符合有关规定。
7符合国家对基本建设管理和质量管理的有关规定。
8.0.4材料、制品和施工质量的控制应包括下列内容:
1初步控制:
经检验选用合格的原材料,通过试生产确定合理的原材料组成和工艺参数,提出生产控制所需的材料和构件性能的统计参数。
2生产控制:
对生产和施工过程的质量控制,保证生产过程正常运行和成品质量稳定。
3合格控制:
对材料质量、生产或施工成果进行控制,材料或成品的最终质量检验应符合设计规定的质量要求。
8.0.5质量控制可采用总体控制或统计控制。
总体控制应对每一生产单元全部进行检验,其质量验收标准应包括质量特征指标或允许偏差等;统计控制应采用抽样检验的方法进行,其质量验收标准的制定应以概率统计理论为基础,并应明确规定验收批量、抽样方法和数量,验收函数和验收界限等。
8.0.6施工的质量控制宜将结构的整个施工过程按施工工序和操作人员的职责范围划分子工序。
子工序内应实行质量自检,子工序间应规定交接的质量准则。
8.0.7当材料、制品或施工的质量被判为不合格时,应根据有关的质量验收规定进行处理。
8.0.8结构应在设计预定的使用条件下使用,当实际使用条件与设计预定的使用条件不同时,应进行专门验算,必要时应采取措施。
8.0.9港口工程结构应定期检查工程状况,及时维护。
8.0.10对既有结构变更使用用途、达到设计使用年限等情况,应对结构可靠性进行评估。
既有结构的可靠性评估应符合本标准附录D的规定。
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