港口建筑物可靠度設(shè)計(jì)方法課件

港口建筑物

可靠度設(shè)計(jì)方法可靠度的基本概念港工建筑物的結(jié)構(gòu)功能和可靠度設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和規(guī)定的條件港工建筑物的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況港工建筑物的可靠度和可靠指標(biāo)主講：王多垠副教授CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU★河海建筑工程系★港口建筑物

可靠度設(shè)計(jì)方法可11.1工程建筑物設(shè)計(jì)考慮的主要問題

設(shè)計(jì)工程建筑物的主要目的是以最經(jīng)濟(jì)合理的途徑，使設(shè)計(jì)的建筑物在規(guī)定的使用期內(nèi)能滿足使用要求。在工程建筑物設(shè)計(jì)中，主要考慮以下兩方面的問題。①所設(shè)計(jì)的任何建筑物，在正常使用過程中，建筑物的各個(gè)部分不能因喪失其預(yù)定的各項(xiàng)功能而不能使用。這就是建筑物的可靠性問題。②設(shè)計(jì)的建筑物在各種外界因素作用下，為滿足各項(xiàng)使用功能的要求所必須具有的條件?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.1工程建筑物設(shè)計(jì)考慮的主要問題設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)的港工建筑物，應(yīng)在規(guī)定的使用時(shí)間和規(guī)定的條件內(nèi)能滿足下列各項(xiàng)功能的要求；①能安全承受在使用和施工期間可能出現(xiàn)的各種作用——安全性；②在正常使用和維護(hù)條件下具有合適的工作性能——適應(yīng)性；③在正常使用和維護(hù)條件下具有足夠的耐久性——耐久性；④在發(fā)生偶然事件情況下，建筑物仍能保持必需的整體穩(wěn)定性——安全性。1.2港工建筑物的結(jié)構(gòu)功能和可靠度★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU設(shè)計(jì)的港工建筑物，應(yīng)在規(guī)定的使用時(shí)間和3

上述港工建筑物的四項(xiàng)功能中的①項(xiàng)與④項(xiàng)最指建筑物的強(qiáng)度和穩(wěn)定，即建筑物的安全性；第②項(xiàng)是指建筑物的適用性；第③項(xiàng)是指建筑物的耐久性。三者總稱為港工建筑物的可靠性。度量港工建筑物可靠性的數(shù)量指標(biāo)叫做港工建筑物的可靠度。

可靠度的定義：港工建筑物在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，具有或完成預(yù)定功能的概率。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU上述港工建筑物的四項(xiàng)功能中的①項(xiàng)與④項(xiàng)41.3設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和規(guī)定條件

1.3.1規(guī)定的時(shí)間是指在分析港工建筑物可靠度時(shí)，所取用的時(shí)間參數(shù)。因?yàn)樽饔迷诮ㄖ锷系母鞣N荷載是隨時(shí)間而變動(dòng)的隨機(jī)過程，建筑物結(jié)構(gòu)的材料性能也最隨時(shí)間而變化，因此，建筑物的可靠度分析強(qiáng)調(diào)要規(guī)定所設(shè)計(jì)建筑物的使用壽命。按照建筑物的預(yù)期使用壽命所規(guī)定的時(shí)間多數(shù)稱為“設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期”，它是計(jì)算建筑物失效概率所必需的時(shí)間多數(shù)。我國《港口工程結(jié)構(gòu)可靠農(nóng)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為50年。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和規(guī)定條件1.3.1規(guī)定的時(shí)間★5

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與設(shè)計(jì)工作壽命（DesignWorkinglife)略由不同，但有聯(lián)系，前者世用于可靠度分析、荷載統(tǒng)計(jì)分析，后者在ISO2394中定義為：“某個(gè)假定的時(shí)期，在此時(shí)期內(nèi)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件只需進(jìn)行已考慮的維護(hù)，便可按其預(yù)定的目的使用，而不需要進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的修理。1.3.2規(guī)定的條件是指設(shè)計(jì)工程建筑物設(shè)計(jì)建筑物時(shí)所確定的正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的條件及環(huán)境條件，而不考慮人為過失的影響。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與設(shè)計(jì)工作壽命（D61.4港工建筑物的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況1.4.1極限狀態(tài)港工建筑物完成各項(xiàng)功能的標(biāo)志是用極限狀態(tài)來衡量。當(dāng)建筑物的整體或其部分在超過某一狀態(tài)時(shí)，建筑物就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能的要求，這種特定狀態(tài)，稱為建筑物的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是區(qū)分建筑物的工作狀態(tài)為可靠或不可靠的標(biāo)志。港工建筑物的極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用權(quán)限狀態(tài)兩類?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.4港工建筑物的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況1.4.1極限狀態(tài)★7

承載能力極限狀態(tài)

是指建筑物的整體結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到最大的承載能力或產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的變形，或是由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件因塑性變形導(dǎo)致幾何形狀發(fā)生顯著改變而不能使用，這是與建筑物安全性有關(guān)的最大承載能力狀態(tài)，超過這一狀態(tài)建筑物就不安全。⑴作為剛體失去平衡（傾覆、滑移等）⑵構(gòu)件或連接部位因材料的強(qiáng)度極限超過而破壞，或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；⑶結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)（瞬變體系）；⑷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定性（如壓曲失穩(wěn)等）。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU

承載能力極限狀態(tài)★河海建筑工程系★CHONG8

正常使用權(quán)限狀態(tài)是指當(dāng)建筑物整體結(jié)構(gòu)或是構(gòu)件達(dá)到正常使用和耐久性的各項(xiàng)規(guī)定限值時(shí)的狀態(tài)。確定正常使用權(quán)限狀態(tài)，通常是采用一個(gè)或幾個(gè)約束條件，例如混凝土裂縫的寬度、梁的撓度、外觀的變形量等，它們的限值應(yīng)滿足使用要求。主要表現(xiàn)：⑴影響正常使用或外觀的過大變形；⑵影響正常使用或耐久性的局部損壞（包括裂縫）；⑶影響正常使用的振動(dòng)；⑷影響正常使用或耐久性的其它要求。★河海建筑工程系★

正常使用權(quán)限狀態(tài)是指當(dāng)建筑物整體結(jié)構(gòu)或是構(gòu)9

1.4.2設(shè)計(jì)狀況

由于港工建筑物在施工、使用及維修時(shí)環(huán)境條件均不相同，因此設(shè)計(jì)港工建筑物時(shí)必須針對不同狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)。在ISO2394中定義為：某一設(shè)計(jì)狀況代表一定時(shí)段的一組物理?xiàng)l件，設(shè)計(jì)時(shí)必須做到在該時(shí)段內(nèi)不超越有關(guān)的極限狀態(tài)。通常我們這樣認(rèn)為：結(jié)構(gòu)從施工到使用的過程中所考慮的不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)和環(huán)境條件稱為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.4.2設(shè)計(jì)狀況★河海建筑工程系★CHONG10

根據(jù)各種情況持續(xù)時(shí)間的長短和出現(xiàn)概率的高低，可分為以下三種設(shè)計(jì)狀況。①持久狀況：即具有與建筑物使用壽命同一數(shù)量級的持續(xù)時(shí)間的設(shè)計(jì)狀況，例如碼頭面承受堆貨和流動(dòng)機(jī)械荷載的狀況，防波堤承受波浪力的狀況等。②短暫狀況：即持續(xù)時(shí)間較短，出現(xiàn)概率較高的設(shè)計(jì)狀況，例如建筑物施工期承受荷載的狀況。③偶然狀況：即持續(xù)時(shí)間很短，出現(xiàn)概率很低的設(shè)計(jì)狀況，例如建筑物遭受罕遇地震作用的狀況★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU

根據(jù)各種情況持續(xù)時(shí)間的長短和出現(xiàn)概率的高低，可11持久狀況是最基本的，一般是指貫穿建筑物整個(gè)使用期的設(shè)計(jì)狀況，通常要按承載能力和正常使用兩種極限狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)，其可靠度應(yīng)高于其他兩種狀況。短暫狀況是指施工期間或使用期間可能短暫出現(xiàn)的狀況。一般僅需按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，必要時(shí)可按兩種極限狀態(tài)來設(shè)計(jì)。偶然狀況應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)和建筑物的破壞后果來綜合考慮，可僅按承載能力極限狀態(tài)對主要的承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。持久狀況和短暫狀況都是考慮必然行為，偶然狀況則以在設(shè)計(jì)工作壽命期內(nèi)相對低的發(fā)生概率來定義。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU持久狀況是最基本的，一般是指貫穿建筑物整個(gè)使用期的設(shè)計(jì)狀況，121.5港工建筑物的可靠度和可靠指標(biāo)

在港工建筑物可靠度分析中，建筑物的極限狀態(tài)一般由功能函數(shù)數(shù)表達(dá)，式中，xi（i＝1，2，……n）是基本變量，通常是指建筑物上的各種作用、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料性能、幾何參數(shù)、容許限值等等，它們均應(yīng)作為隨機(jī)變量來考慮?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.5港工建筑物的可靠度和可靠指標(biāo)在港工建13

上式中：當(dāng)Z＞0時(shí)，建筑物處于可靠狀態(tài)當(dāng)Z＝0時(shí)，建筑物處于極限狀態(tài)當(dāng)Z＜0時(shí)，建筑物處于失效狀態(tài)方程：稱為建筑物的極限狀態(tài)方程，是建筑物可靠度分析的重要依據(jù)。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU上式中：方程：稱為建筑物的極限狀態(tài)方程14建筑物極限狀態(tài)設(shè)計(jì)條件為:或：★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU建筑物極限狀態(tài)設(shè)計(jì)條件為:或：★河海建筑工程系★15失效概率Pf原則上可通過多維積分式來計(jì)算，即：但此函數(shù)中有多個(gè)基本隨機(jī)變量，計(jì)算起來非常復(fù)雜。通?？捎煤喕母怕史治龇椒?，利用概率分布的數(shù)字特征，即用基本變量的均值（μZ）與標(biāo)準(zhǔn)差(δZ)來表達(dá)，有:或中：φ(·)—標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布變量的概率分布函數(shù)?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU失效概率Pf原則上可通過多維積分式來計(jì)算，即：16

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU★河海建筑工程系★CHO17

由上式可知，可靠指標(biāo)β越大，則可靠度越大，所以可用可靠指標(biāo)β來表示建筑物結(jié)構(gòu)的可靠度。建筑物可靠度的數(shù)量指標(biāo)，由各種極限狀態(tài)出現(xiàn)的概率來求得。為了滿足安全、適用和經(jīng)濟(jì)的要求，對各類港工建筑物結(jié)構(gòu)的各種極限狀態(tài)，在《國家標(biāo)準(zhǔn)GB50158一92》中，均規(guī)定了設(shè)計(jì)所預(yù)期的可靠指標(biāo)，即“目標(biāo)可靠指標(biāo)”β。它是根據(jù)建筑物的安全等級與破壞類型而設(shè)定的?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU由上式可知，可靠指標(biāo)β越大，則可靠度越大，所181.6可靠指標(biāo)與分項(xiàng)系數(shù)在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中，賦予各基本變量的值稱為設(shè)計(jì)值。設(shè)計(jì)值是由基本變量的代表值與相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)組成。引入分項(xiàng)系數(shù)是為了考慮各基本變量的設(shè)計(jì)值及其變異性對建筑物可靠度的影響。分項(xiàng)系數(shù)的值是根據(jù)各基本變是的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布類型、設(shè)計(jì)取值以及規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)β0，通過分析、優(yōu)化并借鑒工程上的經(jīng)驗(yàn)而確定。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.6可靠指標(biāo)與分項(xiàng)系數(shù)在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式191.3港工建筑物上作用的分類及其組合1.1.3作用的定義

施加在港工結(jié)構(gòu)上的外力以及引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因總稱為結(jié)構(gòu)上的作用。外力包括集中力與分布力，它們直接施加在港工建筑物上，稱為直接作用，所以荷載直接作用。引起港工結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因，稱為間接作用，如地基沉降、混凝土收縮變形、溫度變形和焊接變形等?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3港工建筑物上作用的分類及其組合1.1.3作用的定義★201.3.2作用的分類

施加在港工建筑物的作用；可按其隨時(shí)間或隨空間的變化情況以及在結(jié)構(gòu)的不同反應(yīng)進(jìn)行分類。1)、按作用隨時(shí)間變化分類

按照作用隨時(shí)間的變化情況，作用可分為三類?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3.2作用的分類★河海建筑工程系★CHON21（1）永久作用在港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，作用的量值隨時(shí)間的大小變化與其平均值相比可忽略不計(jì)的作用稱為永久作用。如結(jié)構(gòu)自重、固定機(jī)械設(shè)備自重力、預(yù)加應(yīng)力、土重力及土重力引起的土壓力、固定水位的靜水壓力及浮托力等。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（1）永久作用★河海建筑工程系★CHONGQI22（2）可變作用在港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，作用的量值隨時(shí)間的大小變化與平均值相比不可忽略的作用稱為可變作用。如堆貨荷載、流動(dòng)起重機(jī)械荷載、運(yùn)輸機(jī)械行我、鐵路荷載、纜車荷載、人群荷載、可變作用引起的土壓力、船舶荷載、水流力、冰荷載、波浪力和施工荷載等?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）可變作用★河海建筑工程系★CHONGQI23（3）偶然作用在港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或內(nèi)，不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間又很短的作用，稱為偶然作用。如地震作用。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（3）偶然作用★河海建筑工程系★CHONGQI242)、按作用在空間的位置的變化分類按照作用在空間位置的變化情況，作用可分為以下兩類。（1）固定作用在港工建筑物上具有固定分布的作用稱為固定作用，如建筑物的自重力和固定設(shè)備自重力等。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU2)、按作用在空間的位置的變化分類★河海建筑工程系25（2）自由作用在港工建筑物上的一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用稱為自由作用，如堆貨荷載和流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載等。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）自由作用★河海建筑工程系★CHONGQING263)、按照對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反應(yīng)分類

按照作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反應(yīng)情況，作用可分為以下兩類（1）靜態(tài)作用在加載過程中，港工建筑物所產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用稱為靜態(tài)作用，如自重力、堆貨荷載、土壓力和預(yù)加應(yīng)力等?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU3)、按照對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反應(yīng)分類★河海建筑工程系★CH27（2）動(dòng)態(tài)作用在加載過程中，使港工建筑物產(chǎn)生不可忽略的加速度的作用稱為動(dòng)態(tài)作用，如船舶撞擊力、汽車荷載和地震作用等。在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，對動(dòng)態(tài)作用原則上應(yīng)按其動(dòng)態(tài)反應(yīng)求解對建筑物產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用效應(yīng)。為了簡化計(jì)算，對某些動(dòng)態(tài)作用允許采用變動(dòng)作用量值的方法，將動(dòng)態(tài)作用簡化為靜態(tài)作用；如起吊預(yù)制構(gòu)件和運(yùn)行中汽車的動(dòng)態(tài)作用等，可采用其靜態(tài)下的作用乘以動(dòng)力系數(shù)或沖擊系數(shù)來代替動(dòng)態(tài)作用?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）動(dòng)態(tài)作用★河海建筑工程系★CHONGQING281.3.3作用的代表值

作用的代表值包括：作用的標(biāo)準(zhǔn)值、作用的頻遇值、作用的準(zhǔn)永久值三種。在進(jìn)行港工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況采用不同的量值作為作用的代表值。1.3.3作用的代表值作用的代表值包括291.作用的標(biāo)準(zhǔn)值

作用的標(biāo)準(zhǔn)值是作用的主要代表值，它是結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中的基本值。作用的標(biāo)準(zhǔn)值取值方法是：首先根據(jù)觀測到的作用數(shù)據(jù)，按概率統(tǒng)計(jì)的方法確定其概率；然后，根據(jù)對結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)，選取在建筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)作用最大（或最小）值的概率分布的某一分位值。當(dāng)作用重大對結(jié)構(gòu)不利時(shí)，取較高的分位值；當(dāng)作用重大對結(jié)構(gòu)有利時(shí)，取較低的分位值。永久作用只有標(biāo)準(zhǔn)值Gk。1.作用的標(biāo)準(zhǔn)值作用的標(biāo)準(zhǔn)值是作用的主302、作用的頻遇值

作用的頻遇值是作用是指在建筑物上時(shí)而出現(xiàn)的作用的較大值，它是建筑物在正常使用極限狀態(tài)下短期作用組合中可變作用的代表值。因?yàn)楫?dāng)建筑物發(fā)生局部損壞（如超限值的裂縫）或建筑物的使用功能不良（如超限變形）時(shí)，這些情況與出現(xiàn)作用的較大值有關(guān)。所以作用的頻遇值主要用于建筑物的結(jié)構(gòu)變形和鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫及剛度的計(jì)算。頻遇值通常是作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)ψ1而得。一般情況下ψ1=0.8。2、作用的頻遇值作用的頻遇值是作313、作用的準(zhǔn)永久值

作用的準(zhǔn)永久值是指在建筑已經(jīng)常出現(xiàn)的作用量值。它是建筑物在正常使用權(quán)限狀態(tài)下長期作用組合中可變作用的代表值。一般是按在建筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)該值的持續(xù)期等于或大于其總持續(xù)期的50％來取值，通常是將可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)ψ2來確定，并取ψ2=0.6。準(zhǔn)永久值用于計(jì)算地基最終沉降量等。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU3、作用的準(zhǔn)永久值★河海建筑工程系★CHONGQI324)、港工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中作用的其他取值（1）作用的設(shè)計(jì)值在進(jìn)行港工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中賦予各基本變量之值稱為設(shè)計(jì)值。在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中，永久作用和可變作用的設(shè)計(jì)值，可按作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)來確定。在正常使用權(quán)限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中，可變作用的設(shè)計(jì)值通常由作用的相應(yīng)代表值乘以作用的組合系數(shù)來確定?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU4)、港工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中作用的其他取值★河海建筑工程33（2）、作用的組合值

在港工建筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算中，往往有多個(gè)可變作用同時(shí)參與組合。考慮到這些參與組合的可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值同時(shí)出現(xiàn)的概率相當(dāng)小，因此在承載能力極限狀態(tài)時(shí)，除主導(dǎo)作用直接取用標(biāo)準(zhǔn)值外；為使其目標(biāo)可靠指標(biāo)（β

0）不致于過大，對非主導(dǎo)可變作用均取組合值，即以其標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)后，再乘以組合系數(shù)ψ，通常取ψ＝0.7。從安全角度考慮，在正常使用極限狀態(tài)中不采用組合值?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）、作用的組合值★河海建筑工程系★CHONGQ341.3.4港工建筑物設(shè)計(jì)中各種作用的組合

1、作用組合的原則港工建筑物在使用過程中，常有多個(gè)作用同時(shí)出現(xiàn)的情況。因此，在進(jìn)行港工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，對不同的計(jì)算項(xiàng)目，如整體穩(wěn)定驗(yàn)算、構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算等，要根據(jù)不同的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況及其特定的使用與工作條件，進(jìn)行各種作用的組合?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3.4港工建筑物設(shè)計(jì)中各種作用的組合★河海建筑工35在組合時(shí)應(yīng)遵循下述原則；①對實(shí)際上有可能同時(shí)出現(xiàn)在建筑物上的各種作用，按其可能形成果不利的組合效應(yīng)進(jìn)行組合；②對受水位變化有影響的建筑物，在作用組合時(shí)，要將水位作為一個(gè)組合條件；③對于兩種以上作用同時(shí)出現(xiàn)機(jī)會(huì)很少的情況，可不予組合，或是降低其組合級別?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU在組合時(shí)應(yīng)遵循下述原則；★河海建筑工程系★CHO362、作用組合根據(jù)不同的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況，有下列的作用組合級別。（1）承載能力極限狀態(tài)的組合承載能力極限狀態(tài)有以下三種級合；①持久狀況的持久組合；②短暫狀況的短暫組合；③偶然狀況的偶然組合。。（2）正常使用極限狀態(tài)的組合正常使用權(quán)限狀態(tài)有以下三種組合：①持久狀況的長期效應(yīng)組合；②持久狀況的短期效應(yīng)組合；③短暫狀況的短期效應(yīng)組合——施工期組合?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU2、作用組合★河海建筑工程系★CHONGQIN371.3.5作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)表達(dá)式建筑物結(jié)構(gòu)對所受作用F的反應(yīng)稱為作用效應(yīng)SF。它可以是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力、彎拒、剪力。扭矩，也可以是結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形、位移、裂縫等。當(dāng)施加在建筑物上作用F與作用效應(yīng)SF之間呈線性關(guān)系時(shí)，可用下式來表達(dá)：

式中；CF——作用效應(yīng)系數(shù)?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3.5作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)表達(dá)式★河海建筑工程系38

當(dāng)作用與作用效應(yīng)之間為非線性關(guān)系時(shí)，作用效應(yīng)應(yīng)采用作用的函數(shù)S（F）來表達(dá)。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，對實(shí)際有可能在港工建筑物結(jié)構(gòu)上同時(shí)出現(xiàn)的作用，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行作用效應(yīng)組合；當(dāng)需要時(shí)，還應(yīng)對正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合。對實(shí)際不可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，不應(yīng)考慮其效應(yīng)組合?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU當(dāng)作用與作用效應(yīng)之間為非線性關(guān)系時(shí)，作39l、承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合港工建筑物結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)應(yīng)符合如下的設(shè)計(jì)表達(dá)式；式中；Sd——作用效應(yīng)的設(shè)計(jì)值（如應(yīng)力、剪力和彎矩等的設(shè)計(jì)值）Rd——建筑物結(jié)構(gòu)的承載能力（結(jié)構(gòu)抗力）的設(shè)計(jì)值（如抗壓、抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度等的設(shè)計(jì)值）?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITUl、承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合★河海建筑工程系★40港工建筑物承載能力極限狀態(tài)三種作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)表達(dá)式如下。（l）持久狀況的持久效應(yīng)組合其作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值按下式確定式中；γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按表1-1選用；Gk——永久作用標(biāo)準(zhǔn)值;CG——永久作用效應(yīng)系數(shù)（GkCG為永久作用效應(yīng)，當(dāng)有多個(gè)永久作用時(shí)，應(yīng)對其作用效應(yīng)進(jìn)行疊加）；★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU港工建筑物承載能力極限狀態(tài)三種作用效41γG——永久作用分項(xiàng)系數(shù)；Q1k——主導(dǎo)可變作用標(biāo)準(zhǔn)值；CQ1——主導(dǎo)可變作用效應(yīng)系數(shù)（Q1kCQ1為主導(dǎo)可變作用效應(yīng)，取值應(yīng)大于其他任何一個(gè)可變作用的效應(yīng)）;γQ1——主導(dǎo)可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，除有關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范另作規(guī)定外，可按表1一2選用；ψ——可變作用組合系數(shù)，取ψ=0.7；Qik——第i個(gè)非主導(dǎo)可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值；Cik——第i個(gè)非主導(dǎo)可變作用效應(yīng)系數(shù)（CikQik為第i個(gè)非主導(dǎo)可變作用效應(yīng)）；γik——第i個(gè)非主導(dǎo)可變作用分項(xiàng)系數(shù)，按表l－2選用?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITUγG——永久作用分項(xiàng)系數(shù)；★河海建筑工程系★CH42★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAO43★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAO44★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）短暫狀況的短暫效應(yīng)組合其作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值按下式確定：式中：γG——永久作用分項(xiàng)系數(shù)，取值同持久組合；γQi——第i個(gè)可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，在此短暫組合中，其取值應(yīng)按持久組合中相應(yīng)的可變作用分項(xiàng)系數(shù)減去0.1。在短暫組合中，不考慮非主導(dǎo)可變作用的組合系數(shù)?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAO45（3）仍然狀況的偶然效應(yīng)組合承載能力極限狀態(tài)下的偶然組合主要是指地震作用下的組合。其作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值，按下式確定；式中：CG、CPH、CQi——作用效應(yīng)系數(shù)；γPH——水平向地震慣性力分項(xiàng)系數(shù)，取1.0；PH——水平地震慣性力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；ΨQi——地震時(shí)各種作用的組合系數(shù)，見表1-3；其他符號的意義同前。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（3）仍然狀況的偶然效應(yīng)組合★河海建筑工程系★C46★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAO47承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合所采用的水位有以下兩種。（1）對于海港

持久組合時(shí)，按有關(guān)港工建筑物的規(guī)范規(guī)定對設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位、極端高水位、極端低水位以及設(shè)計(jì)高水位與設(shè)計(jì)低水位之間的某一不利水位分別進(jìn)行計(jì)算，以確定其控制情況。

短暫組合或偶然組合時(shí)，對設(shè)計(jì)高水位與設(shè)計(jì)低水位分別進(jìn)行計(jì)算。（2）對于河港

持久組合時(shí)，按有關(guān)港工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，對設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位以及與地下水位相組合的某一不利水位，分別進(jìn)行計(jì)算，以確定其中的控制情況。短暫組合或偶然組合時(shí)，對設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位分別進(jìn)行計(jì)算?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合所采用482、正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合港工建筑物結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)應(yīng)符合如下的設(shè)計(jì)表達(dá)式；式中：S——作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值，如變形、裂縫寬度沉降量等的設(shè)計(jì)值；R——限值，如規(guī)定的最大允許變形、裂縫寬度和沉降量等的設(shè)計(jì)值。對港工建筑物結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)分別考慮以下可能的作用效應(yīng)組合。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU2、正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合★河海建筑工程系49（1）持久狀態(tài)的短期效應(yīng)組合此組合是永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用的頻遇值的組合，其表達(dá)式為：式中：Ss——作用效應(yīng)的短期組合值；Ψ1——可變作用的頻遇值系數(shù)，取0.8；Ψ1Qik

——第i個(gè)可變作用的頻遇值。其他符號意義同前?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（1）持久狀態(tài)的短期效應(yīng)組合★河海建筑工程系★CHO50（2）持久狀態(tài)的長期效應(yīng)組合此組合是永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用的準(zhǔn)永久值的組合，其表達(dá)式為；式中：S1——作用效應(yīng)的長期組合值；ψ2——可變作用的準(zhǔn)永久值系數(shù)，取0.6；ψ2Qik

——第i個(gè)可變作用的準(zhǔn)永久值?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）持久狀態(tài)的長期效應(yīng)組合★河海建筑工程系★CHO51（3）短暫狀況的短暫效應(yīng)組合當(dāng)需要考慮正常使用極限狀況作用效應(yīng)組合時(shí)，其表達(dá)式如下：式中：S——短暫狀況的短暫效應(yīng)組合值。正常使用極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合可不考慮極端水位?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（3）短暫狀況的短暫效應(yīng)組合★河海建筑工程系★CHO52港口建筑物

可靠度設(shè)計(jì)方法可靠度的基本概念港工建筑物的結(jié)構(gòu)功能和可靠度設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和規(guī)定的條件港工建筑物的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況港工建筑物的可靠度和可靠指標(biāo)主講：王多垠副教授CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU★河海建筑工程系★港口建筑物

可靠度設(shè)計(jì)方法可531.1工程建筑物設(shè)計(jì)考慮的主要問題

設(shè)計(jì)工程建筑物的主要目的是以最經(jīng)濟(jì)合理的途徑，使設(shè)計(jì)的建筑物在規(guī)定的使用期內(nèi)能滿足使用要求。在工程建筑物設(shè)計(jì)中，主要考慮以下兩方面的問題。①所設(shè)計(jì)的任何建筑物，在正常使用過程中，建筑物的各個(gè)部分不能因喪失其預(yù)定的各項(xiàng)功能而不能使用。這就是建筑物的可靠性問題。②設(shè)計(jì)的建筑物在各種外界因素作用下，為滿足各項(xiàng)使用功能的要求所必須具有的條件?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.1工程建筑物設(shè)計(jì)考慮的主要問題設(shè)計(jì)54設(shè)計(jì)的港工建筑物，應(yīng)在規(guī)定的使用時(shí)間和規(guī)定的條件內(nèi)能滿足下列各項(xiàng)功能的要求；①能安全承受在使用和施工期間可能出現(xiàn)的各種作用——安全性；②在正常使用和維護(hù)條件下具有合適的工作性能——適應(yīng)性；③在正常使用和維護(hù)條件下具有足夠的耐久性——耐久性；④在發(fā)生偶然事件情況下，建筑物仍能保持必需的整體穩(wěn)定性——安全性。1.2港工建筑物的結(jié)構(gòu)功能和可靠度★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU設(shè)計(jì)的港工建筑物，應(yīng)在規(guī)定的使用時(shí)間和55

上述港工建筑物的四項(xiàng)功能中的①項(xiàng)與④項(xiàng)最指建筑物的強(qiáng)度和穩(wěn)定，即建筑物的安全性；第②項(xiàng)是指建筑物的適用性；第③項(xiàng)是指建筑物的耐久性。三者總稱為港工建筑物的可靠性。度量港工建筑物可靠性的數(shù)量指標(biāo)叫做港工建筑物的可靠度。

可靠度的定義：港工建筑物在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，具有或完成預(yù)定功能的概率?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU上述港工建筑物的四項(xiàng)功能中的①項(xiàng)與④項(xiàng)561.3設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和規(guī)定條件

1.3.1規(guī)定的時(shí)間是指在分析港工建筑物可靠度時(shí)，所取用的時(shí)間參數(shù)。因?yàn)樽饔迷诮ㄖ锷系母鞣N荷載是隨時(shí)間而變動(dòng)的隨機(jī)過程，建筑物結(jié)構(gòu)的材料性能也最隨時(shí)間而變化，因此，建筑物的可靠度分析強(qiáng)調(diào)要規(guī)定所設(shè)計(jì)建筑物的使用壽命。按照建筑物的預(yù)期使用壽命所規(guī)定的時(shí)間多數(shù)稱為“設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期”，它是計(jì)算建筑物失效概率所必需的時(shí)間多數(shù)。我國《港口工程結(jié)構(gòu)可靠農(nóng)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為50年。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和規(guī)定條件1.3.1規(guī)定的時(shí)間★57

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與設(shè)計(jì)工作壽命（DesignWorkinglife)略由不同，但有聯(lián)系，前者世用于可靠度分析、荷載統(tǒng)計(jì)分析，后者在ISO2394中定義為：“某個(gè)假定的時(shí)期，在此時(shí)期內(nèi)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件只需進(jìn)行已考慮的維護(hù)，便可按其預(yù)定的目的使用，而不需要進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的修理。1.3.2規(guī)定的條件是指設(shè)計(jì)工程建筑物設(shè)計(jì)建筑物時(shí)所確定的正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的條件及環(huán)境條件，而不考慮人為過失的影響?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與設(shè)計(jì)工作壽命（D581.4港工建筑物的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況1.4.1極限狀態(tài)港工建筑物完成各項(xiàng)功能的標(biāo)志是用極限狀態(tài)來衡量。當(dāng)建筑物的整體或其部分在超過某一狀態(tài)時(shí)，建筑物就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能的要求，這種特定狀態(tài)，稱為建筑物的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是區(qū)分建筑物的工作狀態(tài)為可靠或不可靠的標(biāo)志。港工建筑物的極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用權(quán)限狀態(tài)兩類?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.4港工建筑物的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況1.4.1極限狀態(tài)★59

承載能力極限狀態(tài)

是指建筑物的整體結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到最大的承載能力或產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的變形，或是由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件因塑性變形導(dǎo)致幾何形狀發(fā)生顯著改變而不能使用，這是與建筑物安全性有關(guān)的最大承載能力狀態(tài)，超過這一狀態(tài)建筑物就不安全。⑴作為剛體失去平衡（傾覆、滑移等）⑵構(gòu)件或連接部位因材料的強(qiáng)度極限超過而破壞，或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；⑶結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)（瞬變體系）；⑷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定性（如壓曲失穩(wěn)等）?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU

承載能力極限狀態(tài)★河海建筑工程系★CHONG60

正常使用權(quán)限狀態(tài)是指當(dāng)建筑物整體結(jié)構(gòu)或是構(gòu)件達(dá)到正常使用和耐久性的各項(xiàng)規(guī)定限值時(shí)的狀態(tài)。確定正常使用權(quán)限狀態(tài)，通常是采用一個(gè)或幾個(gè)約束條件，例如混凝土裂縫的寬度、梁的撓度、外觀的變形量等，它們的限值應(yīng)滿足使用要求。主要表現(xiàn)：⑴影響正常使用或外觀的過大變形；⑵影響正常使用或耐久性的局部損壞（包括裂縫）；⑶影響正常使用的振動(dòng)；⑷影響正常使用或耐久性的其它要求。★河海建筑工程系★

正常使用權(quán)限狀態(tài)是指當(dāng)建筑物整體結(jié)構(gòu)或是構(gòu)61

1.4.2設(shè)計(jì)狀況

由于港工建筑物在施工、使用及維修時(shí)環(huán)境條件均不相同，因此設(shè)計(jì)港工建筑物時(shí)必須針對不同狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)。在ISO2394中定義為：某一設(shè)計(jì)狀況代表一定時(shí)段的一組物理?xiàng)l件，設(shè)計(jì)時(shí)必須做到在該時(shí)段內(nèi)不超越有關(guān)的極限狀態(tài)。通常我們這樣認(rèn)為：結(jié)構(gòu)從施工到使用的過程中所考慮的不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)和環(huán)境條件稱為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.4.2設(shè)計(jì)狀況★河海建筑工程系★CHONG62

根據(jù)各種情況持續(xù)時(shí)間的長短和出現(xiàn)概率的高低，可分為以下三種設(shè)計(jì)狀況。①持久狀況：即具有與建筑物使用壽命同一數(shù)量級的持續(xù)時(shí)間的設(shè)計(jì)狀況，例如碼頭面承受堆貨和流動(dòng)機(jī)械荷載的狀況，防波堤承受波浪力的狀況等。②短暫狀況：即持續(xù)時(shí)間較短，出現(xiàn)概率較高的設(shè)計(jì)狀況，例如建筑物施工期承受荷載的狀況。③偶然狀況：即持續(xù)時(shí)間很短，出現(xiàn)概率很低的設(shè)計(jì)狀況，例如建筑物遭受罕遇地震作用的狀況★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU

根據(jù)各種情況持續(xù)時(shí)間的長短和出現(xiàn)概率的高低，可63持久狀況是最基本的，一般是指貫穿建筑物整個(gè)使用期的設(shè)計(jì)狀況，通常要按承載能力和正常使用兩種極限狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)，其可靠度應(yīng)高于其他兩種狀況。短暫狀況是指施工期間或使用期間可能短暫出現(xiàn)的狀況。一般僅需按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，必要時(shí)可按兩種極限狀態(tài)來設(shè)計(jì)。偶然狀況應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)和建筑物的破壞后果來綜合考慮，可僅按承載能力極限狀態(tài)對主要的承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。持久狀況和短暫狀況都是考慮必然行為，偶然狀況則以在設(shè)計(jì)工作壽命期內(nèi)相對低的發(fā)生概率來定義?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU持久狀況是最基本的，一般是指貫穿建筑物整個(gè)使用期的設(shè)計(jì)狀況，641.5港工建筑物的可靠度和可靠指標(biāo)

在港工建筑物可靠度分析中，建筑物的極限狀態(tài)一般由功能函數(shù)數(shù)表達(dá)，式中，xi（i＝1，2，……n）是基本變量，通常是指建筑物上的各種作用、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料性能、幾何參數(shù)、容許限值等等，它們均應(yīng)作為隨機(jī)變量來考慮?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.5港工建筑物的可靠度和可靠指標(biāo)在港工建65

上式中：當(dāng)Z＞0時(shí)，建筑物處于可靠狀態(tài)當(dāng)Z＝0時(shí)，建筑物處于極限狀態(tài)當(dāng)Z＜0時(shí)，建筑物處于失效狀態(tài)方程：稱為建筑物的極限狀態(tài)方程，是建筑物可靠度分析的重要依據(jù)?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU上式中：方程：稱為建筑物的極限狀態(tài)方程66建筑物極限狀態(tài)設(shè)計(jì)條件為:或：★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU建筑物極限狀態(tài)設(shè)計(jì)條件為:或：★河海建筑工程系★67失效概率Pf原則上可通過多維積分式來計(jì)算，即：但此函數(shù)中有多個(gè)基本隨機(jī)變量，計(jì)算起來非常復(fù)雜。通?？捎煤喕母怕史治龇椒?，利用概率分布的數(shù)字特征，即用基本變量的均值（μZ）與標(biāo)準(zhǔn)差(δZ)來表達(dá)，有:或中：φ(·)—標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布變量的概率分布函數(shù)?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU失效概率Pf原則上可通過多維積分式來計(jì)算，即：68

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU★河海建筑工程系★CHO69

由上式可知，可靠指標(biāo)β越大，則可靠度越大，所以可用可靠指標(biāo)β來表示建筑物結(jié)構(gòu)的可靠度。建筑物可靠度的數(shù)量指標(biāo)，由各種極限狀態(tài)出現(xiàn)的概率來求得。為了滿足安全、適用和經(jīng)濟(jì)的要求，對各類港工建筑物結(jié)構(gòu)的各種極限狀態(tài)，在《國家標(biāo)準(zhǔn)GB50158一92》中，均規(guī)定了設(shè)計(jì)所預(yù)期的可靠指標(biāo)，即“目標(biāo)可靠指標(biāo)”β。它是根據(jù)建筑物的安全等級與破壞類型而設(shè)定的?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU由上式可知，可靠指標(biāo)β越大，則可靠度越大，所701.6可靠指標(biāo)與分項(xiàng)系數(shù)在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中，賦予各基本變量的值稱為設(shè)計(jì)值。設(shè)計(jì)值是由基本變量的代表值與相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)組成。引入分項(xiàng)系數(shù)是為了考慮各基本變量的設(shè)計(jì)值及其變異性對建筑物可靠度的影響。分項(xiàng)系數(shù)的值是根據(jù)各基本變是的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布類型、設(shè)計(jì)取值以及規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)β0，通過分析、優(yōu)化并借鑒工程上的經(jīng)驗(yàn)而確定。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.6可靠指標(biāo)與分項(xiàng)系數(shù)在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式711.3港工建筑物上作用的分類及其組合1.1.3作用的定義

施加在港工結(jié)構(gòu)上的外力以及引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因總稱為結(jié)構(gòu)上的作用。外力包括集中力與分布力，它們直接施加在港工建筑物上，稱為直接作用，所以荷載直接作用。引起港工結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因，稱為間接作用，如地基沉降、混凝土收縮變形、溫度變形和焊接變形等?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3港工建筑物上作用的分類及其組合1.1.3作用的定義★721.3.2作用的分類

施加在港工建筑物的作用；可按其隨時(shí)間或隨空間的變化情況以及在結(jié)構(gòu)的不同反應(yīng)進(jìn)行分類。1)、按作用隨時(shí)間變化分類

按照作用隨時(shí)間的變化情況，作用可分為三類?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3.2作用的分類★河海建筑工程系★CHON73（1）永久作用在港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，作用的量值隨時(shí)間的大小變化與其平均值相比可忽略不計(jì)的作用稱為永久作用。如結(jié)構(gòu)自重、固定機(jī)械設(shè)備自重力、預(yù)加應(yīng)力、土重力及土重力引起的土壓力、固定水位的靜水壓力及浮托力等。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（1）永久作用★河海建筑工程系★CHONGQI74（2）可變作用在港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，作用的量值隨時(shí)間的大小變化與平均值相比不可忽略的作用稱為可變作用。如堆貨荷載、流動(dòng)起重機(jī)械荷載、運(yùn)輸機(jī)械行我、鐵路荷載、纜車荷載、人群荷載、可變作用引起的土壓力、船舶荷載、水流力、冰荷載、波浪力和施工荷載等。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）可變作用★河海建筑工程系★CHONGQI75（3）偶然作用在港工建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或內(nèi)，不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間又很短的作用，稱為偶然作用。如地震作用。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（3）偶然作用★河海建筑工程系★CHONGQI762)、按作用在空間的位置的變化分類按照作用在空間位置的變化情況，作用可分為以下兩類。（1）固定作用在港工建筑物上具有固定分布的作用稱為固定作用，如建筑物的自重力和固定設(shè)備自重力等。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU2)、按作用在空間的位置的變化分類★河海建筑工程系77（2）自由作用在港工建筑物上的一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用稱為自由作用，如堆貨荷載和流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載等。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）自由作用★河海建筑工程系★CHONGQING783)、按照對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反應(yīng)分類

按照作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反應(yīng)情況，作用可分為以下兩類（1）靜態(tài)作用在加載過程中，港工建筑物所產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用稱為靜態(tài)作用，如自重力、堆貨荷載、土壓力和預(yù)加應(yīng)力等?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU3)、按照對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反應(yīng)分類★河海建筑工程系★CH79（2）動(dòng)態(tài)作用在加載過程中，使港工建筑物產(chǎn)生不可忽略的加速度的作用稱為動(dòng)態(tài)作用，如船舶撞擊力、汽車荷載和地震作用等。在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，對動(dòng)態(tài)作用原則上應(yīng)按其動(dòng)態(tài)反應(yīng)求解對建筑物產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用效應(yīng)。為了簡化計(jì)算，對某些動(dòng)態(tài)作用允許采用變動(dòng)作用量值的方法，將動(dòng)態(tài)作用簡化為靜態(tài)作用；如起吊預(yù)制構(gòu)件和運(yùn)行中汽車的動(dòng)態(tài)作用等，可采用其靜態(tài)下的作用乘以動(dòng)力系數(shù)或沖擊系數(shù)來代替動(dòng)態(tài)作用。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）動(dòng)態(tài)作用★河海建筑工程系★CHONGQING801.3.3作用的代表值

作用的代表值包括：作用的標(biāo)準(zhǔn)值、作用的頻遇值、作用的準(zhǔn)永久值三種。在進(jìn)行港工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況采用不同的量值作為作用的代表值。1.3.3作用的代表值作用的代表值包括811.作用的標(biāo)準(zhǔn)值

作用的標(biāo)準(zhǔn)值是作用的主要代表值，它是結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中的基本值。作用的標(biāo)準(zhǔn)值取值方法是：首先根據(jù)觀測到的作用數(shù)據(jù)，按概率統(tǒng)計(jì)的方法確定其概率；然后，根據(jù)對結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)，選取在建筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)作用最大（或最小）值的概率分布的某一分位值。當(dāng)作用重大對結(jié)構(gòu)不利時(shí)，取較高的分位值；當(dāng)作用重大對結(jié)構(gòu)有利時(shí)，取較低的分位值。永久作用只有標(biāo)準(zhǔn)值Gk。1.作用的標(biāo)準(zhǔn)值作用的標(biāo)準(zhǔn)值是作用的主822、作用的頻遇值

作用的頻遇值是作用是指在建筑物上時(shí)而出現(xiàn)的作用的較大值，它是建筑物在正常使用極限狀態(tài)下短期作用組合中可變作用的代表值。因?yàn)楫?dāng)建筑物發(fā)生局部損壞（如超限值的裂縫）或建筑物的使用功能不良（如超限變形）時(shí)，這些情況與出現(xiàn)作用的較大值有關(guān)。所以作用的頻遇值主要用于建筑物的結(jié)構(gòu)變形和鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫及剛度的計(jì)算。頻遇值通常是作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)ψ1而得。一般情況下ψ1=0.8。2、作用的頻遇值作用的頻遇值是作833、作用的準(zhǔn)永久值

作用的準(zhǔn)永久值是指在建筑已經(jīng)常出現(xiàn)的作用量值。它是建筑物在正常使用權(quán)限狀態(tài)下長期作用組合中可變作用的代表值。一般是按在建筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)該值的持續(xù)期等于或大于其總持續(xù)期的50％來取值，通常是將可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)ψ2來確定，并取ψ2=0.6。準(zhǔn)永久值用于計(jì)算地基最終沉降量等。

★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU3、作用的準(zhǔn)永久值★河海建筑工程系★CHONGQI844)、港工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中作用的其他取值（1）作用的設(shè)計(jì)值在進(jìn)行港工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中賦予各基本變量之值稱為設(shè)計(jì)值。在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中，永久作用和可變作用的設(shè)計(jì)值，可按作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)來確定。在正常使用權(quán)限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中，可變作用的設(shè)計(jì)值通常由作用的相應(yīng)代表值乘以作用的組合系數(shù)來確定。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU4)、港工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中作用的其他取值★河海建筑工程85（2）、作用的組合值

在港工建筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算中，往往有多個(gè)可變作用同時(shí)參與組合?？紤]到這些參與組合的可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值同時(shí)出現(xiàn)的概率相當(dāng)小，因此在承載能力極限狀態(tài)時(shí)，除主導(dǎo)作用直接取用標(biāo)準(zhǔn)值外；為使其目標(biāo)可靠指標(biāo)（β

0）不致于過大，對非主導(dǎo)可變作用均取組合值，即以其標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)后，再乘以組合系數(shù)ψ，通常取ψ＝0.7。從安全角度考慮，在正常使用極限狀態(tài)中不采用組合值?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU（2）、作用的組合值★河海建筑工程系★CHONGQ861.3.4港工建筑物設(shè)計(jì)中各種作用的組合

1、作用組合的原則港工建筑物在使用過程中，常有多個(gè)作用同時(shí)出現(xiàn)的情況。因此，在進(jìn)行港工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，對不同的計(jì)算項(xiàng)目，如整體穩(wěn)定驗(yàn)算、構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算等，要根據(jù)不同的極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況及其特定的使用與工作條件，進(jìn)行各種作用的組合?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3.4港工建筑物設(shè)計(jì)中各種作用的組合★河海建筑工87在組合時(shí)應(yīng)遵循下述原則；①對實(shí)際上有可能同時(shí)出現(xiàn)在建筑物上的各種作用，按其可能形成果不利的組合效應(yīng)進(jìn)行組合；②對受水位變化有影響的建筑物，在作用組合時(shí)，要將水位作為一個(gè)組合條件；③對于兩種以上作用同時(shí)出現(xiàn)機(jī)會(huì)很少的情況，可不予組合，或是降低其組合級別。★河海建筑工程系★CHONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU在組合時(shí)應(yīng)遵循下述原則；★河海建筑工程系★CHO882、作用組合根據(jù)不同的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況，有下列的作用組合級別。（1）承載能力極限狀態(tài)的組合承載能力極限狀態(tài)有以下三種級合；①持久狀況的持久組合；②短暫狀況的短暫組合；③偶然狀況的偶然組合。。（2）正常使用極限狀態(tài)的組合正常使用權(quán)限狀態(tài)有以下三種組合：①持久狀況的長期效應(yīng)組合；②持久狀況的短期效應(yīng)組合；③短暫狀況的短期效應(yīng)組合——施工期組合?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU2、作用組合★河海建筑工程系★CHONGQIN891.3.5作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)表達(dá)式建筑物結(jié)構(gòu)對所受作用F的反應(yīng)稱為作用效應(yīng)SF。它可以是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力、彎拒、剪力。扭矩，也可以是結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形、位移、裂縫等。當(dāng)施加在建筑物上作用F與作用效應(yīng)SF之間呈線性關(guān)系時(shí)，可用下式來表達(dá)：

式中；CF——作用效應(yīng)系數(shù)?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU1.3.5作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)表達(dá)式★河海建筑工程系90

當(dāng)作用與作用效應(yīng)之間為非線性關(guān)系時(shí)，作用效應(yīng)應(yīng)采用作用的函數(shù)S（F）來表達(dá)。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，對實(shí)際有可能在港工建筑物結(jié)構(gòu)上同時(shí)出現(xiàn)的作用，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行作用效應(yīng)組合；當(dāng)需要時(shí)，還應(yīng)對正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合。對實(shí)際不可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，不應(yīng)考慮其效應(yīng)組合?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITU當(dāng)作用與作用效應(yīng)之間為非線性關(guān)系時(shí)，作91l、承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合港工建筑物結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)應(yīng)符合如下的設(shè)計(jì)表達(dá)式；式中；Sd——作用效應(yīng)的設(shè)計(jì)值（如應(yīng)力、剪力和彎矩等的設(shè)計(jì)值）Rd——建筑物結(jié)構(gòu)的承載能力（結(jié)構(gòu)抗力）的設(shè)計(jì)值（如抗壓、抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度等的設(shè)計(jì)值）?！锖雍＝ㄖこ滔怠顲HONGQINGJIAOTONGUNIVERCITUl、承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合★河海建筑工程系★92港工建筑物承載能力極限狀態(tài)三種作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)表達(dá)式如下。（l）持久狀況的持久效應(yīng)組合其作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值按下式確定式中；γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按表1-1選用；Gk——永久作用標(biāo)準(zhǔn)值;CG——永久作用效應(yīng)系數(shù)（GkCG為永久作用效應(yīng)，當(dāng)有多個(gè)永久作用時(shí)，應(yīng)對其作用效應(yīng)進(jìn)行疊加）；★河海建筑