港口工程结构可靠度设计与抗震

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1、第!篇港口工程结构可靠度设计与抗震第!章港口工程结构可靠度设计概述第!章港口工程结构可靠度设计概述工程结构设计的主要目的是以最经济的途径来满足结构的安全和使用要求。在结构设计中主要考虑两个方面的内容：（!）对结构在各种因素作用下的内在的变化规律应有充分的认识，明确结构为满足各种功能要求所必须的条件。为此，设计者不仅要掌握结构材料的各种力学性能，而且要根据力学原理对结构在各种因素作用下进行结构分析。（"）任何结构系统的正常工作都存在着可靠度问题。若所设计的结构在正常作用过程中有相当部分丧失功能而不能使用，则该结构的可靠度是不够的；若在设计

2、上采取保守的措施，盲目增大结构构件的截面，增加结构的可—#"!—第*篇港口工程结构可靠度设计与抗震靠度，但从经济上来评价也是不合理的。结构设计在上述两方面的发展使结构设计方法不断改进。我国港口工程的传统设计已有一套比较齐全的技术规范，如荷载、地质勘察、海港水文、重力式码头、高桩码头、防波堤、地基、桩基、混凝土和钢筋混凝土设计、水运工程水工建筑物抗震设计等，结构的设计基本上是采用以破损阶段概念为特征的定值极限状态法，而钢结构又采用允许应力法。定值极限状态设计法中的安全系数!和允许应力法中的允许应力［"］主要都是根据经验确定。而对不同结构，

3、往往有不尽相同的经验，以致各册规范之间、不同结构之间，没有度量可靠度或安全度的统一标准，也难以进行比较。继#$%&年《建筑工程结构设计统一标准》颁布后，#$%’年原国家计委同时下达了包括港工标准在内的’本工程结构设计统一标准的编制任务。《港口工程结构可靠度设计统一标准》（简称“统一标准”）已于#$$(年颁布，之后又完成了有关港口工程结构设计和施工规范的编写，包括：《港口工程荷载规范》（简称“荷载规范”）、《海港水文规范》、《港口工程混凝土结构设计规范》、《重力式码头设计与施工规范》、《高桩码头设计与施工规范》、《板桩码头设计与施工规范》

4、、《防波堤设计与施工规范》、《港口工程桩基规范》、《地基规范》和《水运工程抗震设计规范》等。基于可靠度理论的新的港口工程结构设计规范已于#$$$年)月#日开始实施。第一节工程结构可靠度概念与“港工规范”的特点一、工程结构可靠度概念（一）设计基准期与传统设计相比，结构可靠度设计强调了设计基准期的概念。作用在结构上的各种荷载是随时间而变动的随机过程，结构的材料性能也随时间发生—#"!—第#章港口工程结构可靠度设计概述着变化，因此应该规定结构的使用寿命。设计基准期是按结构预期使用寿命规定的时间参数。《统一标准》规定港工结构设计基准期为!"年。

5、应当指出，规定设计基准期是为了明确计算失效概率所必须的时间参数，它与结构的实际使用寿命有一定的联系，但不能将两者等同起来。当结构的使用年限超过设计基准期后，结构的失效概率将会较设计时的预期值增大，但并不等于结构丧失功能或报废。（二）港口工程结构的功能工程结构设计的基本目的是使结构在预期的使用期限内能满足设计所预期的各种功能要求。一般来说，港口工程结构必须满足下列四项功能要求：（#）能安全承受在使用期和施工期可能出现的各种作用；（$）在正常使用和维护下具有合适的工作性能；（%）在正常使用和维护下具有足够的耐久性；（&）在发生偶然事件情况下

6、，结构仍能保持必须的整体稳定性。第（#）、（&）项是指承载能力而言，第（$）、（%）项是指正常使用而言。（三）结构的可靠性和可靠度工程结构四项功能中的（#）、（&）项是指结构的强度、稳定，即所谓的安全性；第（$）项是指结构的适用性；第（%）项是指结构的耐久性。结构的安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。度量结构可靠性的数量指标称为结构可靠度，其定义为：结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的概率。（四）极限状态和极限状态方程目前对极限状态的一般定义是：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，

7、此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态实质上是结构可靠和失效的界线。—#"!—第,篇港口工程结构可靠度设计与抗震港工《统一标准》将极限状态分为两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。!"承载能力极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：（!）结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；（#）结构构件或其连接部位因材料的强度极限被超过而破坏，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（$）结构转变为机动体系；（%）结构或结构构件丧失稳定（如压

8、屈等）。#"正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某种规定限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：（!）影响正常使用或外观的过大变形；（#）