路径: 主页 > GB > 第47页 > GB 50199-2013

[PDF] GB 50199-2013 - 英文版

标准号码	内文	价格美元	第2步(购买)	交付天数	标准名称	状态
GB 50199-2013	英文版	RFQ	询价	[PDF]天数 >=3	水利水电工程结构可靠性设计统一标准(不含条文说明)	有效

基本信息
标准编号	GB 50199-2013 (GB50199-2013)
中文名称	水利水电工程结构可靠性设计统一标准(附条文说明)
英文名称	Unified standard for reliability design of hydraulic engineering structures
行业	国家标准
中标分类	P55
国际标准分类	93.160
字数估计	122,163
旧标准 (被替代)	GB 50199-1994
引用标准	GB 50153; GB 50287
标准依据	住房和城乡建设部公告第136号
发布机构	中华人民共和国住房和城乡建设部;中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
范围	本标准适用于各类水工建筑物整体结构、结构构件以及地基基础的设计, 也适用于施工阶段和使用阶段的结构设计及既有结构的可靠性评定。

GB 50199-2013: 水利水电工程结构可靠性设计统一标准(不含条文说明) GB 50199-2013 英文名称: Unified standard for reliability design of hydraulic engineering structures 1 总则 1.0.1 为统一水利水电工程结构可靠性设计的基本原则和设计标准，使水工结构设计符合安全适用、经济合理、技术先进的要求，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于各类水工建筑物整体结构、结构构件以及地基基础的设计，也适用于施工阶段和使用阶段的结构设计及既有结构的可靠性评定。 1.0.3 水工结构设计宜采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。当缺乏统计资料时，结构设计可根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行，也可采用容许应力法或单一安全系数法等方法进行。 1.0.4 各类水工结构设计规范应共同遵守本标准规定的基本准则，并对计算分析、细部构造设计、材料性能、施工质量、运行条件及维护等提出相应的规定。 1.0.5 水利水电工程结构可靠性设计，除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语和符号 2.1 术语 2.1.1 水工结构 hydro-structure 为防治水患、开发水利，实现水利、水电、港口、航道等工程目标而修建的直接或间接承受水作用的各种水工建筑物(hydraulic structure)以及组成这些建筑物的具有一定强度和刚度并有机组合在一起的各连续部件，统称为水工结构，或简称结构。 2.1.2 结构体系 structural system 结构中的所有承载构件及其共同工作的方式。 2.1.3 结构构件 structural member 结构在物理上可以区分出的部件。 2.1.4 结构模型 structural model 用于结构分析、设计等的理想化的结构体系。 2.1.5 设计使用年限 design working life 设计规定的结构能发挥预定功能或仅需局部修复即可按预定功能使用的年限。 2.1.6 设计状况 design situations 代表一定时段内结构体系、承受的作用、材料性能等实际情况的一组设计条件，在该条件下结构不超越有关的极限状态。 2.1.7 持久设计状况 persistent design situation 在结构使用过程中一定出现，且持续期很长的设计状况，其持续期一般与设计使用年限属同一数量级。 2.1.8 短暂设计状况 transient design situation 在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，其持续期很短的设计状况。 2.1.9 偶然设计状况 accidental design situation 在结构使用过程中出现概率很小，且持续时间很短的设计状况。 2.1.10 极限状态 limit states 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，此特定状态为该功能的极限状态。 2.1.11 承载能力极限状态 ultimate limit states 对应于结构达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态。 2.1.12 正常使用极限状态 serviceability limit states 对应于结构达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。 2.1.13 抗力 resistance 结构承受作用效应的能力。 2.1.14 可靠性 reliability 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。 2.1.15 可靠度 degree of reliability 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。 2.1.16 失效概率 probability of failure 结构不能完成预定功能的概率。 2.1.17 可靠指标 reliability index 度量结构可靠度的数值指标。 2.1.18 基本变量 basic variable 代表物理量的一组规定的变量，用于表示作用和环境影响、材料和岩土的性能以及几何参数的特征。 2.1.19 功能函数 performance function 关于基本变量的函数，该函数表征一种结构功能。 2.1.20 概率分布 probability distribution 随机变量取值的统计规律，一般采用概率密度函数或概率分布函数表示。 2.1.21 统计参数 statistical parameter 在概率分布中用来表示随机变量取值的平均水平和离散程度等的数字特征。 2.1.22 分位值 fractile 与随机变量概率分布函数的某一概率相应的值。 2.1.23 名义值 nominal value 用非统计方法确定的值。 2.1.24 极限状态法 limit state method 不使结构超越某种规定的极限状态的设计方法。 2.1.25 概率极限状态法 probability-based limit state method 结构设计时，直接以影响结构可靠度的基本变量作为随机变量，根据结构的极限状态方程计算结构的失效概率或可靠指标的方法；或者以允许失效概率或目标可靠指标为基础，建立结构可靠度与极限状态方程之间的数学关系，将结构的极限状态方程转化为基本变量标准值(或代表值)和相应的分项系数形式表达的极限状态设计表达式进行设计的方法。 2.1.26 容许应力法 permissible(allowable)stress method 使结构或地基在作用标准值下产生的应力不超过规定的容许应力(材料或岩土强度标准值除以某一安全系数)的设计方法。 2.1.27 单一安全系数法 single safety factor method 使结构或地基的抗力标准值与作用标准值的效应之比不低于某一规定安全系数的设计方法。 2.1.28 作用 action 施加在结构上的集中力或分布力(直接作用，也称为荷载)和引起结构外加变形或约束变形的原因(间接作用)。 2.1.29 作用效应 effect of action 由作用引起的结构的反应，包括内力、变形和应力等。 2.1.30 单个作用 single action 可认为与结构上的任何其他作用之间在时间和空间上为统计独立的作用。 2.1.31 永久作用 permanent action 在设计所考虑的时期内始终存在且其量值变化与平均值相比可以忽略不计的作用，或其变化是单调的并趋于某个限值的作用。 2.1.32 可变作用 variable action 在设计使用年限内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略不计的作用。 2.1.33 偶然作用 accidental action 在设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量值很大，且持续时间很短的作用。 2.1.34 地震作用 seismic action 地震对结构所产生的作用。 2.1.35 土工作用 geotechnical action 由岩土、填方或地下水传递到结构上的作用。 2.1.36 固定作用 fixed action 在结构上具有固定空间分布的作用，但其数值可能是随机的。当固定作用在结构某一点上的大小和方向确定后，该作用在整个结构上的作用即得以确定。 2.1.37 自由作用 free action 在结构上给定的范围内具有任意空间分布的作用。 2.1.38 静态作用 static action 使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。 2.1.39 动态作用 dynamic action 使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。 2.1.40 有界作用 bounded action 具有不能被超越的且可确切或近似掌握其界限值的作用。 2.1.41 无界作用 unbounded action 没有明确界限值的作用。 2.1.42 设计基准期 design reference period 为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。 2.1.43 作用的标准值 characteristic value of an action 作用的主要代表值，可根据对观测数据的统计、作用的自然界限或工程经验确定。 2.1.44 作用的设计值 design value of an action 作用标准值与作用分项系数的乘积。 2.1.45 作用(荷载)组合 combination of actions(loads) 在不同作用的同时影响下，为验证某一极限状态的结构可靠度而采用的一组作用的组合。 2.1.46 基本组合 fundamental combination 按承载能力极限状态设计时，持久设计状况或短暂设计状况下，永久作用与可变作用的组合。当作用与作用效应之间按线性关系考虑时，作用基本组合的效应设计值即为各作用设计值效应的组合。 2.1.47 偶然组合 accidental combination 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。当作用与作用效应之间按线性关系考虑时，作用偶然组合的效应设计值即为各作用设计值效应的组合。 2.1.48 标准组合 characteristic combination 按正常使用极限状态设计时，对永久作用、可变作用均采用标准值为作用代表值的组合。 2.1.49 环境影响 environmental influence 环境对结构产生的各种力学的、物理的、化学的或生物的不利影响。环境影响会引起结构材料性能的劣化，降低结构的安全性或适用性，影响结构的耐久性。 2.1.50 材料性能的标准值 characteristic value of a material property 符合规定质量的材料性能概率分布的某一分位值或材料性能的名义值。 2.1.51 材料性能的设计值 design value of a material prop-erty 材料性能的标准值除以材料性能分项系数所得的值。 2.1.52 几何参数的标准值 characteristic value of a geomet-rical parameter 设计规定的几何参数公称值或几何参数概率分布的某一分位值。 2.1.53 结构分析 structural analysis 确定结构上作用效应的过程。 2.1.54 线弹性分析 linear-elastic analysis 基于线性应力-应变或弯矩-曲率关系，采用弹性理论分析方法对结构几何形体进行的结构分析。 2.1.55 非线性分析 non-linear analysis 基于材料非线性变形特性对结构的几何形体进行的结构分析。 2.1.56 既有结构 existing structure 已经存在的各类工程结构。 2.1.57 评估使用年限 assessed working life 可靠性评定所预估的既有结构在规定条件下的使用年限。 2.1.58 荷载检验 load testing 通过施加荷载评定结构的性能或预测其承载力的试验。 2.2 符号 2.2.1 结构可靠度 T——结构的设计基准期； R——结构的抗力； S——结构的作用效应； Z——结构的功能函数； μR——抗力的平均值； σR——抗力的标准差； δR——抗力的变异系数； μS——作用效应的平均值； σS——作用效应的标准差； δS——作用效应的变异系数； ps——结构的可靠概率； pf——结构的失效概率； β——结构的可靠指标； βt——目标的可靠指标； Ωi——第i种结构的权系数； Xi——第i个随机变量(包括基本变量和附加变量)； μXi——随机变量Xi的平均值； σXi——随机变量Xi的标准差； X*i——随机变量Xi的设计验算点； μ′Xi——随机变量Xi的当量正态分布平均值； σ′Xi——随机变量Xi的当量正态分布标准差； ai——随机变量Xi的敏度系数。 2.2.2 作用和作用效应 F——作用； G——永久作用； Gk——永久作用的标准值； Q——可变作用； Qk——可变作用的标准值； A——偶然作用； Ak——偶然作用的代表值； P——预应力作用的有关代表值； Fk——作用的标准值； Fd——作用的设计值； μf——作用的平均值； μG——永久作用的平均值； μQ——可变作用的平均值； σf——作用的标准差； δf——作用的变异系数。 2.2.3 材料性能和几何参数 fk——材料性能的标准值； fd——材料性能的设计值； fc——结构中材料的性能值； fs——试件中材料的性能值； μm——材料性能的平均值； δm——材料性能的标准差； a——几何参数； ak——几何参数的标准值； μa——几何参数的平均值； δa——几何参数的变异系数； w0——反映结构材料性能与试件性能差别的影响系数。 2.2.4 分项系数和功能限值 γ0——结构的重要性系数； ψ——设计状况系数； γf——作用的分项系数； γm——材料性能的分项系数； γG——永久作用的分项系数； γQ——可变作用的分项系数； γp——预应力作用的分项系数； γd——结构系数； C——正常使用极限状态下结构的功能限值。 2.2.5 数学符号 Φ(·)——标准正态分布函数； φ(·)——标准正态分布的概率密度函数； Φ-1(·)——标准正态分布的反函数； F(X)——随机变量X的概率分布函数； F-1(X)——随机变量X的概率分布函数的反函数； f(X)——随机变量X的概率密度函数； E(X)——随机变量X的数学期望； D(X)——随机变量X的方差； exp(·)——指数函数； S(·)——作用效应函数； R(·)——结构抗力函数； g(·)——结构功能函数。 3 基本规定 3.1 一般规定 3.1.1 水工结构的设计、施工和维护应使结构在规定的设计使用年限内以安全且经济的方式满足规定的各项功能要求。 3.1.2 水工结构在设计使用年限内应满足下列功能要求： 1 在正常施工和正常使用时，应能承受可能出现的各种作用。 2 在正常使用时，应具有设计规定的工作性能。 3 在正常维护下，应具有设计规定的耐久性。 4 在出现预定的偶然作用时，主体结构应能保持必需的稳定性。 3.1.3 水工结构设计时，应避免结构出现损坏或少出现损坏，并应根据下列要求采取适当的措施： 1 应避免、消除或减少结构可能受到的危害。 2 应采用对可能受到的危害反应不敏感的结构类型。 3 应采用当结构出现可接受的局部损坏时结构的其他部分仍能保持安全可靠的结构类型。 4 不宜采用无破坏预兆的结构体系。 5 应使结构具有整体稳固性。 3.1.4 宜采取下列措施满足结构设计的基本要求： 1 宜采用适当的材料。 2 宜采用合理的设计和构造。 3 对结构的设计、制作、施工和使用(包括定期的检查、维护和维修)等宜制定相应的控制措施。 3.2 结构安全级别和可靠度 3.2.1 水工建筑物设计时，应根据水工建筑物级别，采用不同的结构安全级别。水工建筑物结构安全级别的划分应符合表3.2.1的规定表3.2.1 水工建筑物结构安全级别 3.2.2 结构及结构构件的安全级别，根据其在水工建筑物中的部位、本身破坏对水工建筑物安全影响，可比水工建筑物的结构安全级别降低一级，但不应低于Ⅲ级。地基的结构安全级别应与水工建筑物的结构安全级别相同。 3.2.3 可靠度水平的设置应根据结构构件的安全级别、失效模式和经济因素等确定。对结构的安全性和适用性可采用不同的可靠度水平。 3.2.4 当有充分的统计数据时，结构构件的可靠度宜采用可靠指标β度量。结构构件设计时采用的可靠指标，可根据对现有结构构件的可靠度分析，并结合使用经验和经济因素等确定。 3.3 设计使用年限和耐久性 3.3.1 水工结构设计时，应规定结构的设计使用年限 3.3.2 1级～3级主要建筑物结构的设计使用年限应采用100年，其他永久性建筑物结构应采用50年。临时建筑物结构的设计使用年限应根据预定的使用年限和可能滞后的时间采用5年～15年。 3.3.3 水工结构设计时，应对环境影响进行评估。当结构所处的环境对其耐久性有较大影响时，应根据不同的环境类别采用相应的结构材料、设计构造、防护措施、施工质量要求等，并应制定在使甩期间的定期检修和维护制度，以保证结构在设计使用年限内满足安全和正常使用的要求。 3.3.4 环境对结构耐久性的影响，可根据工程经验、试验研究、计算或综合分析等方法进行评估。 3.3.5 环境类别的划分和相应的设计、施工、使用及维护的要求等，应遵守国家现行相关标准的规定。 4 极限状态设计原则 4.1 极限状态 4.1.1 水工结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。 4.1.2 水工结构设计应对结构的各种极限状态规定明确的标志及限值。 4.1.3 当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态： 1 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡。 2 结构构件因超过材料强度而破坏，或因过度的变形而不适于继续承载。 3 结构或结构构件丧失稳定。 4 整个结构或结构的一部分转变为机动体系。 5 土、石结构或地基、围岩产生渗透失稳等。 6 地基丧失承载力而破坏。 4.1.4 结构达到影响正常使用或耐久性的限值，且出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态： 1 影响结构正常使用或外观的变形。 2 对运行人员或设备、仪表等产生影响正常工作的振动。 3 对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗能力有影响的局部损坏。 4 影响正常使用的其他特定状态。 4.1.5 水工结构的破坏可分为以下两类： 1 第一类破坏为非突发性的破坏，破坏前可见到明显征兆，破坏过程缓慢。 2 第二类破坏为突发性的破坏，破坏前无明显征兆，或结构一旦发生破坏难于补救或修复。 4.1.6 结构设计时，应对结构的不同极限状态分别进行计算或验算；当某一极限状态的计算或验算起控制作用时，可仅对该极限状态进行计算或验算。 4.2 设计状况 4.2.1 结构设计时，应根据结构在施工、安装、运行、检修不同时期可能出现的不同作用、结构体系和环境条件，按以下三种设计状况设计： 1 持久设计状况应用于结构使用时的正常情况。 2 短暂设计状况应用于结构出现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等。 3 偶然设计状况应用于结构出现的非常情况，包括结构在承受永久作用和一些可变作用的同时，遭遇某一种偶然作用的情况等。 4.2.2 结构设计时，对不同的设计状况，应采用相应的结构体系、可靠度水平、基本变量和作用组合等。 4.3 极限状态设计 4.3.1 对本标准第4.2.1条规定的三种设计状况应按下列要求分别进行极限状态设计： 1 对三种设计状况，均应进行承载能力极限状态设计。 2 对持久设计状况，应进行正常使用极限状态设计。 3 对短暂设计状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。 4 对偶然设计状况，可不进行正常使用极限状态设计。 4.3.2 水工结构设计应根据在不同设计状况下，对可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行作用组合，并应采用各自的不利组合进行设计。 4.3.3 进行承载能力极限状态设计时，应根据不同的设计状况采用下列作用组合： 1 基本组合应用于持久设计状况或短暂设计状况。 2 偶然组合应用于偶然设计状况。在每一种偶然组合中，应只考虑一个偶然作用。 4.3.4 对于偶然设计状况，应按下列原则进行设计： 1 对主要水工建筑物的主要承载结构，应按作用的偶然组合进行设计，或采取防护措施，使主要承载结构不致丧失承载能力。 2 在主要建筑物偶然设计状况下，次要水工建筑物和主要水工建筑物的非主要承载结构产生局部破坏时，不得影响主要水工建筑物主要承载结构的安全。 4.3.5 进行正常使用极限状态设计时，应采用标准组合或标准组合并考虑长期作用的影响。 4.3.6 在结构可靠度分析时，应将作用和材料、地基、围岩的性能及结构的几何参数等作为基本变量，将计算模式不定性等作为附加变量。 4.3.7 基本变量应作为随机变量，基本变量统计参数和概率分布可按本标准附录A确定。 4.3.8 在结构可靠度分析时，也可将结构的作用效应或结构抗力作为综合的基本变量。 4.3.9 结构的功能函数Z可按下式计算：式中：g(·)——结构的功能函数； Xi(i＝1，2，…，n)——基本变量和附加变量。 4.3.10 结构的极限状态应按下式表达的极限状态方程确定： 4.3.11 结构按极限状态设计应符合下式要求：当仅有结构抗力和作用效应两个综合的基本变量时，应符合下式要求：式中：R——结构抗力； S——作用效应。 4.3.12 结构的可靠度和可靠概率计算应符合下列规定： 1 结构的可靠度宜采用可靠指标β表达，可靠指标β可按下列公式计算：式中：-1(·)——标准正态分布函数的反函数； pf——结构的失效概率。 2 结构的可靠概率ps按下式计算：式中：ps——结构的可靠概率。 4.3.13 结构的可靠指标宜根据基本变量和附加变量的平均值、标准差及概率分布按本标准附录B.1进行计算。 4.3.14 与结构的各种设计状况和极限状态相对应的结构可靠度设计水平应达到规定的目标可靠指标。目标可靠指标应根据现行各类水工结构设计规范可靠度校准结果，结合正常设计与施工的结构可靠度分析和运行经验，并应经安全与经济的综合分析确定。结构可靠度校准与目标可靠指标的确定可按本标准附录B.2进行。 4.3.15 承载能力极限状态设计的目标可靠指标应按结构安全级别、设计状况、破坏类型分别给出。对同一结构安全级别的结构，短暂设计状况和偶然设计状况的目标可靠指标可低于持久设计状况的目标可靠指标；第二类破坏的结构目标可靠指标应高于第一类破坏的结构目标可靠指标。 4.3.16 结构构件宜根据规定的可靠指标，采用由作用的代表值、材料性能的标准值、几何参数的标准值和各相应的分项系数构成的极限状态设计表达式进行设计。水工结构构件承载能力极限状态持久设计状况的目标可靠指标βt不应低于表4.3.16的规定。有条件时也可按本标准附录B.3的规定，直接采用基于可靠指标的方法进行设计。表4.3.16 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βt 4.3.17 结构正常使用极限状态的目标可靠指标可根据不同结构的特点和工程经验确定。 5 结构上的作用和环境影响 5.1 结构上的作用 5.1.1 结构上的各种作用，当在时间上或空间上互相独立时，每一种作用可作为单独的作用；当某些作用相关密切，且经常以它们的不利值同时出现时，也可将它们一起作为单个作用。 5.1.2 结构上的作用可按下列性质分类： 1 按随时间的变化分类： 1)永久作用； 2)可变作用； 3)偶然作用。水工结构上的作用随时间的变化可按本标准附录C进行分类。 2 按随空间的变化分类： 1)固定作用； 2)自由作用。 3 按结构的反应特点分类： 1)静态作用； 2)动态作用。 4 按有无限值分类： 1)有界作用； 2)无界作用。 5 其他分类。 5.2 作用的随机特性 5.2.1 结构上的作用宜作为随机变量，当其变异性不大时，可作为常量。 5.2.2 结构上的可变作用随时间变化的随机过程，可作为随机变量。可变作用的概率分布可按本标准附录C确定。 5.2.3 水工建筑物结构设计时可变作用的设计基准期应按下列规定确定： 1 1级～3级主要建筑物结构的设计基准期应采用100年，其他永久性建筑物结构应采用50年。 2 临时建筑物结构的设计基准期应根据设计使用年限及可能滞后的时间确定。 3 特大型工程建筑物结构的设计基准期应经专门研究确定。 5.2.4 在结构可靠度分析中，作用的统计参数和概率分布可根据实际观测或试验数据按本标准附录A的统计方法确定。统计数据应有代表性，当统计资料不充分时，可结合工程经验综合分析判断确定。 5.2.5 当结构的作用是根据多个随机变量计算确定时，其统计参数可采用本标准附录A的方法确定，也可按工程实践经验确定。 5.3 作用的代表值 5.3.1 当采用分项系数表达的概率极限状态设计方法时，永久作用和可变作用的代表值应采用作用的标准值，偶然作用的代表值可根据具体水工结构设计规范的规定确定。 5.3.2 永久作用的标准值，可采用规定的概率分布中的某个分位值；也可以根据传统方法或某种显著特征确定。 5.3.3 可变作用的标准值可采用设计基准期或年(时段)内的最大(小)值概率分布中指定的某个分位值，应按本标准附录C确定。对有传统的取值或有显著特征，以及难以依靠统计资料按概率分布的分位值确定标准值的可变作用，可根据工程经验通过分析判断确定。有明确额定限值的有界可变作用，应规定该额定限值为标准值。 5.4 环境影响 5.4.1 环境影响可分为永久影响、可变影响和偶然影响。 5.4.2 对结构的环境影响应进行定量描述；当没有条件进行定量描述时，也可通过环境对结构的影响程度的分级等方法进行定性描述，并应在设计中采取相应的技术措施。 6 材料和岩土性能及几何参数 6.1 材料、地基、围岩性能的随机特性 6.1.1 材料和地基、围岩的物理力学特性和其他性能，应按国家现行有关标准经试验确定。 6.1.2 材料、地基、围岩的性能宜采用随机变量概率分布模型描述。统计参数和概率分布宜采用本标准附录A的方法确定。当统计资料不充分时，人工材料性能可采用正态分布或对数正态分布；岩、土材料，地基和围岩性能可采用对数正态分布或其他分布。 6.1.3 岩、土材料和地基、围岩试件性能的统计参数与概率分布，应按工程现场取样或现场试验数据确定。当数据较少时，可按照岩、土分类并结合其他工程同类试验数据进行统计分析确定。 6.1.4 按试件确定的材料、地基、围岩的性能，应通过换算系数或函数转换为结构中材料、现场地基、围岩的性能。结构中材料、现场地基、围岩的性能的不定性，应由试验性能的不定性和换算系数或函数的不定性两部分组成，应按本标准附录D的方法计算。 6.2 材料、地基、围岩性能的标准值 6.2.1 当采用以分项系数形式表达的概率极限状态设计方法时，材料、地基、围岩性能的标准值应根据符合规定质量的材料试样、现场取样、现场试件的试验性能的概率分布的某一分位值确定。 6.2.2 人工材料(不包括大体积混凝土)的强度标准值可采用概率分布的0.05分位值，水工结构大体积混凝土的强度标准值可采用概率分布的0.2分位值，岩土材料及其人工地基强度的标准值可采用概率分布的0.1分位值。岩基和围岩强度标准值宜根据原位测试和室内试验的结果，按照现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》GB 50287的规定确定。当试验数据不充分时，可采用现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》GB 50287的规定值，也可根据工程经验，经分析判断确定。当有条件时，也可按概率分布的某个分位值确定。 6.2.3 材料、地基、围岩的变形模量、泊松比等物理性能的标准值可采用概率分布的0.5分位值。设计上有特殊要求时，经专门论证，可按概率分布较不利的分位值确定。 6.2.4 水工结构材料、地基、围岩的性能，长期在有害介质或其他不良环境的影响下可能恶化时，性能标准值应予以折减。 6.3 几何参数的随机特性和标准值 6.3.1 结构截面及轮廓尺寸等几何参数可作为随机变量。几何参数的各种统计参数，应根据正常生产情况下结构几何尺寸的测试数据，用数理统计方法确定。当测试数据不充分时，可根据国家现行有关标准规定的公差，经分析判断确定。几何参数的概率分布可采用正态分布。当结构几何参数的变异性对结构抗力、作用效应及其他性能影响很小时，几何参数可作为常量。 6.3.2 结构及结构构件的几何参数的标准值可采用设计文件规定的尺寸。 6.3.3 地基、围岩中地质软弱面的几何参数，可根据勘察资料、地质条件和工程经验确定，其标准值可采用地质建议值。 7 结构分析和试验辅助设计 7.1 一般规定 7.1.1 结构分析应包括下列内容： 1 确定结构的作用、作用组合及其效应。 2 确定结构抗力和其他性能。 7.1.2 作用组合效应和结构抗力应根据作用、结构材料性能、几何参数、计算模式等通过结构分析确定。 7.1.3 结构分析可采用计算或模型试验等方法。 7.1.4 结构分析的精度应能满足结构设计要求，必要时宜进行试验验证。 7.1.5 在结构分析中，宜分析环境对材料、构件和结构性能的影响。 7.2 作用模型 7.2.1 对与时间无关的或不计累积效应的静力分析，可只分析发生在设计基准期内作用的最大值和最小值；当动力性能起控制作用时，应有比较详细的过程描述。 7.2.2 当结构承受自由作用时，应根据每一自由作用可能出现的空间位置、大小和方向，分析确定对结构最不利的荷载布置。 7.2.3 在不能准确确定作用参数时，应对作用参数给出上、下限范围，并应进行比较后确定不利的作用效应。 7.2.4 当分析地基与结构相互作用时，岩土作用可采用相应的分析模型进行模拟。 7.2.5 当动力作用被认为是拟静力作用时，可通过把动力作用分析结果包括在静力作用中，或对静力作用乘以等效动力放大系数等方法来确定动力作用效应。当分析水体与结构动力相互作用时，水体作用可采用相应的附加质量模型进行模拟。 7.2.6 当动力作用引起的振幅、速度、加速度使结构有可能超过正常使用极限状态的限值时，应根据实际情况对结构进行正常使用极限状态验算。 7.3 结构模型和分析方法 7.3.1 结构分析可采用多种计算模式，可靠度分析所采用的极限状态方程应以国家现行有关标准规定的计算模式为基础。 7.3.2 结构分析采用的计算模式和基本假定应能体现结构在极限状态下的反应，以减少计算模式和基本假定引起的不定性。 7.3.3 在结构可靠度分析中，作用组合效应和结构抗力计算模式的不定性，可用附加变量反映，其统计参数可通过国家现行有关标准规定的计算模式的计算结果与较精确模式的计算结果，或与模型试验、原型观测等结果进行比较，经统计分析或根据工程经验综合判断确定。在采用分项系数表达的概率极限状态设计方法中，计算模式不定性可在结构系数中反映。 7.3.4 当结构的变形可能使作用的影响显著增大时，应分析结构变形对作用效应的影响。 7.3.5 结构分析应根据结构类型、材料性能和受力特点等因素，采用线性、非线性分析方法或试验分析方法；当结构性能始终处于弹性状态时，可采用弹性理论进行结构分析。 7.3.6 当动力作用使结构产生较大加速度时，应分析其动力效应。 7.4 试验辅助设计 7.4.1 对没有适当分析模型的特殊情况，可进行试验辅助设计，具体方法宜符合本标准附录E的规定。 7.4.2 采用试验辅助设计的结构，应达到相关设计状况的可靠度水平，并应分析试验结果的数量对相关参数统计不定性的影响。 8 分项系数概率极限状态设计方法 8.1 一般规定 8.1.1 在分项系数概率极限状态设计式中，应以分项系数和基本变量的代表值反映功能函数中基本变量的不定性，并应与规定的目标可靠指标相联系。设计式中所包含的各种分项系数，宜根据有关基本变量的概率分布和统计参数及规定的可靠指标进行计算分析，并结合工程经验，经优化确定。当缺乏统计数据时，可根据传统的或经验的设计方法，采用国家现行有关标准规定的各种分项系数。 8.1.2 确定分项系数时应遵循下列原则： 1 同一种作用，在不同水工结构中宜采用相同的分项系数。 2 同一种材料性能，在不同水工结构中宜采用相同的分项系数。 3 优选的一组分项系数应使设计的水工结构计算得到的可靠指标逼近目标可靠指标。 8.1.3 在采用分项系数表达的概率极限状态设计式中，应采用下列分项系数： 1 结构重要性系数γ0，对应结构安全级别为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级的结构或结构构件不应小于1.1、1.0、0.9。 2 设计状况系数ψ，反映结构不同设计状况应有不同目标可靠指标。对应持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况，设计状况系数ψ应分别取不同数值。 3 作用分项系数γf，反映作用对其标准值的不利变异，应按下式计算：式中：Fk——作用的标准值； Fd——作用的设计值。 4 材料性能分项系数γm，反映材料性能对其标准值的不利变异，应按下式计算：式中：fk——材料性能的标准值； fd——材料性能的设计值。 5 结构系数γd，用以反映作用组合效应计算模式不定性和抗力计算模式不定性，以及上述分项系数未能反映的其他不定性。 8.2 承载能力极限状态设计 8.2.1 结构或结构构件按承载能力极限状态设计时，应分析下列状态： 1 结构或结构构件(包括基础等)的破坏或过度变形，此时结构的材料强度起控制作用。 2 整个结构或其中的一部分作为刚体失去静力平衡，此时结构材料或地基的强度不起控制作用。 3 地基破坏或过度变形，此时岩土的强度起控制作用。 8.2.2 结构或结构构件按承载能力极限状态设计时，应符合下列规定： 1 结构或结构构件(包括基础等)的破坏或过度变形的承载能力极限状态设计，应按下式计算：当结构的承载能力由材料的强度控制时：式中：Sd(·)——作用组合的效应(如轴力、弯矩、剪力或应力等)设计值函数； Rd(·)——结构抗力设计值函数； γ0——结构的重要性系数； ψ——设计状况系数； γdn——相应第n种作用组合的结构系数； ak——几何参数的标准值。 2 整个结构或其中的一部分作为刚体失去静力平衡的承载能力极限状态设计，应按下式计算：式中：Sd.dst(·)——不平衡作用组合效应设计值函数； Sd.stb(·)——平衡作用组合效应设计值函数。 3 地基的破坏或过度变形的承载能力极限状态设计，可采用以概率理论为基础并且用分项系数表达的概率极限状态法进行，也可采用容许应力法等进行。采用概率极限状态法进行时，其分项系数的取值与式(8.2.2-1)中所包含的分项系数的取值可有区别。 8.2.3 承载能力极限状态设计表达式中的作用组合，除应满足本标准第4.3.3条要求外，还应符合下列要求： 1 当结构中永久作用位置的变异对静力平衡或类似的极限状态设计结果很敏感时，该永久作用的有利部分和不利部分应分别作为单个作用。 2 当一种作用产生的几种效应非全相关时，对产生有利效应的作用，其分项系数的取值宜降低。 8.2.4 承载能力极限状态基本组合效应设计值应按下列规定确定： 1 承载能力极限状态基本组合的效应设计值应按下式计算：式中：Sd(·)——作用组合的效应设计值函数； Gk——永久作用的标准值； P——预应力作用的有关代表值； Qk——可变作用的标准值； γG——永久作用的分项系数； γp——预应力作用的分项系数； γQ——可变作用的分项系数。 2 当作用与作用效应按线性关系考虑时，基本组合的效应设计值可按下式计算：式中：S(Gik，ak)——第i个永久作用标准值的效应； S(P，ak)——预应力作用代表值的效应； S(Qik，ak)——第j个可变作用标准值的效应。 8.2.5 承载能力极限状态偶然组合的效应设计值应按下列规定确定： 1 承载能力极限状态偶然组合的效应设计值按下式计算：式中：Ak——偶然作用的代表值。 2 当作用与作用效应按线性关系考虑时，偶然组合的作用组合效应设计值可按下式计算：式中：S(Ak，ak)——偶然作用的效应代表值。 8.2.6 在承载能力极限状态偶然组合的设计表达式中，与偶然作用同时出现的某些可变作用的标准值可根据观测资料和工程经验适当折减。 8.2.7 在偶然设计状况下，宜分析偶然作用对结构抗力的影响。 8.3 正常使用极限状态设计 8.3.1 结构或结构构件正常使用极限状态设计应符合下列规定： 1 结构或结构构件正常使用极限状态设计，应按作用的标准组合或标准组合并考虑长期作用的影响，按下式计算：式中：C——结构或结构构件正常使用的功能限值。 2 当作用与作用效应按线性关系考......

英文网页English: GB 50199-2013

相关标准: GB/T 16311 | GB/T 42934 | GB/T 40961 | GB/T 50599 |