公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準(2020 )

#1總則1.0.1制訂《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》（以下簡稱《統(tǒng)一標準》），是為了協(xié)調(diào)統(tǒng)一各類公路工程結(jié)構(gòu)的基本原則、基本要求和基本方法，使各類公路工程結(jié)構(gòu)能夠滿足確保人的生命和財產(chǎn)安全，并符合國家的技術(shù)經(jīng)濟政策要求。此外，《統(tǒng)一標準》提出了公路工程結(jié)構(gòu)要符合可持續(xù)發(fā)展的要求，這就要求公路工程的建設要從經(jīng)濟、環(huán)境、社會等三方面對規(guī)劃設計、施工建造和運營管理進行全過程控制。1.0.2本條規(guī)定的適用范圍中，在公路橋涵和路面基礎上，增加了公路隧道結(jié)構(gòu)、地基基礎，并在后續(xù)章節(jié)中作了專門的規(guī)定。其中增加隧道結(jié)構(gòu)和地基基礎是考慮到下位規(guī)范《公路隧道設計細則》、《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》已經(jīng)引入了分項系數(shù)設計法，并且相關(guān)規(guī)范也將逐步過渡到概率極限狀態(tài)設計法，從行業(yè)規(guī)范體系協(xié)調(diào)的角度考慮納入了這兩類結(jié)構(gòu)。公路工程的其他結(jié)構(gòu)，如擋土墻、路基、護欄等，沒有提出專門規(guī)定，還有待于進一步研究并有相應成果支撐后，才可逐步納入《統(tǒng)一標準》。1.0.3我國在公路工程結(jié)構(gòu)設計領(lǐng)域積極推廣應用以概率理論為基礎、以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法，但這并不意味著要排斥其他有效的結(jié)構(gòu)設計方法。概率極限狀態(tài)設計方法需要以大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎，當不具備這一條件時，公路工程結(jié)構(gòu)設計可根據(jù)可靠的工程經(jīng)驗或通過必要的試驗研究進行，如某些公路工程結(jié)構(gòu)也可按傳統(tǒng)經(jīng)驗采用容許力或單一安全系數(shù)等方法設計?！豆蜂摻罨炷良邦A應力混凝土橋涵設計規(guī)范》按照以往公路橋涵設計慣例，除了計算構(gòu)件承載力外，還要計算彈性階段的構(gòu)件應力。因此，本條規(guī)定是與現(xiàn)行規(guī)范體系協(xié)調(diào)的。1.0.4可靠性設計方法是工程結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展方向，《統(tǒng)一標準》作為編制公路工程結(jié)構(gòu)規(guī)范的指導性文件，為下位規(guī)范制定了一個共同遵守的準則，可使同類規(guī)范在《統(tǒng)一標準》的基礎上逐步實現(xiàn)理論與方法的基本統(tǒng)一。術(shù)語和符號本章僅將《統(tǒng)一標準》出現(xiàn)的、需要明確定義的術(shù)語列出，有關(guān)公路工程專業(yè)性的通用術(shù)語，大家都比較熟悉，沒有編入。術(shù)語的解釋，其中有部分是國際公認的，如極限狀態(tài)等；但大部分則是概括性的涵義，并非國際或國家公認的。術(shù)語的英文名稱不是標準化名稱，僅供引用時參考。本章符號按有關(guān)結(jié)構(gòu)可靠性、作用、材料性能和幾何參數(shù)幾部分列出，這些符號的主體符號是按現(xiàn)行國家標準的規(guī)定采用的；當現(xiàn)行國家標準無統(tǒng)一規(guī)定時，則按習慣采用?！督y(tǒng)一標準》應用的符號沒有被全部列出，本章只列出一些主要的?；疽?guī)定基本要求3.1.2公路工程結(jié)構(gòu)的可靠性包括安全性、適用性和耐久性，本條規(guī)定的第1、4兩項是對結(jié)構(gòu)安全性的要求，第2項是對結(jié)構(gòu)適用性的要求，第3項是對結(jié)構(gòu)耐久性的要求。能承受規(guī)定的各類作用及其組合，主要指在設計考慮的作用和組合工況下，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的響應滿足規(guī)定的要求，且具有規(guī)定的可靠指標。對于公路橋梁而言，正常使用中的超載車輛是非正常的，超載情況下，橋梁能保證良好使用性能的概率將大大降低。正常維護除了日常的養(yǎng)護外，還包括必要的管理、監(jiān)測、加固等工作，是保證橋梁持續(xù)、耐久正常使用的重要基礎。公路橋梁一般處于復雜的運營環(huán)境中，既承受車輛通行、車船撞擊等社會性隨機荷載，也承受地震、風雨、洪水、溫差等自然作用。實際中可能承受的各類作用值也大小不一。設計考慮的偶然作用是指設計中經(jīng)過計算分析的偶然作用值，此作用下，橋梁等結(jié)構(gòu)的破壞模式應在設計考慮和控制范圍內(nèi)，如設計應采取措施防止橋梁的連續(xù)倒塌和傾覆。安全等級破壞后果主要指危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、對社會或環(huán)境產(chǎn)生影響等。表中適用對象主要指公路橋涵主體結(jié)構(gòu)，對于諸如橋梁防撞護欄等附屬設施，其安全等級應與結(jié)構(gòu)主體協(xié)調(diào)，并應考慮結(jié)構(gòu)所處的位置，盡可能減小破壞后果。隧道結(jié)構(gòu)的安全等級的相關(guān)規(guī)定主要適用于隧道支護及洞門等主體結(jié)構(gòu)。路面結(jié)構(gòu)安全等級調(diào)整的規(guī)定主要是考慮到同一路線通常會穿越不同地段，當不得已時可根據(jù)實際情況在整體安全等級的基礎上進行適當調(diào)整，為了避免同一路段技術(shù)等級相差過大，規(guī)定調(diào)整不應超過一級。對于橋隧工程而言，同一工程中存在諸多構(gòu)件，其中包括重要或次要構(gòu)件，這些構(gòu)件可在主體結(jié)構(gòu)安全等級的基礎上進行適當調(diào)整，出于結(jié)構(gòu)整體安全性協(xié)調(diào)的考慮，規(guī)定調(diào)整的幅度不應超過一級。目標可靠指標可靠指標是度量結(jié)構(gòu)可靠性的數(shù)值指標，國內(nèi)外相關(guān)工程普遍將目標可靠指標作為結(jié)構(gòu)設計安全性的度量。目標可靠指標可根據(jù)“校準法”、現(xiàn)有標準以及工程經(jīng)驗和經(jīng)濟優(yōu)化原則判斷確定。對于現(xiàn)行規(guī)范尚未規(guī)定目標可靠指標的公路工程結(jié)構(gòu)，在編制可靠性設計規(guī)范時可采用“校準法”并結(jié)合工程經(jīng)驗加以確定，“校準法”就是根據(jù)各基本變量的統(tǒng)計參數(shù)和概率分布類型，運用可靠度計算方法，揭示以往規(guī)范隱含的可靠度以，此作為確定目標可靠指標的主要依據(jù)。這種方法總體上承認了以往規(guī)范的設計經(jīng)驗和可靠度水平，同時考慮了源于客觀實際的調(diào)查統(tǒng)計分析資料，是比較現(xiàn)實和穩(wěn)妥的。對于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定了目標可靠指標的公路工程結(jié)構(gòu)，在設計規(guī)范制訂時可依據(jù)規(guī)范確定的目標可靠指標，也可根據(jù)工程經(jīng)驗對規(guī)定的可靠指標進行適當調(diào)整。公路路面結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)目標可靠指標，參照了《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40-2011)的相關(guān)規(guī)定。對于多設計指標的瀝青路面結(jié)構(gòu)，表3.3.2-2中目標可靠指標是適用于整個路面結(jié)構(gòu)，確定單一設計指標的目標可靠指標需綜合考慮各指標的相關(guān)性，以及對結(jié)構(gòu)、使用性能的影響程度。公路工程結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設計的可靠性，由于影響因素比較復雜，尤其缺乏足夠可靠的統(tǒng)計資料，目前國內(nèi)外研究得都還不夠，各類公路工程結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)目標可靠指標的具體取值未來有待于進一步研究確定。設計使用年限3.4.2?3.4.4《工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》(GB50153-2008)對公路工程結(jié)構(gòu)的設計使用年限提出了明確要求，其設計使用年限的分級標準是在總結(jié)以往實踐經(jīng)驗、考慮設計、施工和維護的難易程度，以及結(jié)構(gòu)一旦失效所造成的經(jīng)濟損失和對社會、環(huán)境的影響基礎上確定的，通過廣泛征求意見得到認可。橋涵、隧道和路面的設計使用年限，參照了《公路工程技術(shù)標準》ITGB01-2014)的規(guī)定，考慮了公路功能、技術(shù)等級、結(jié)構(gòu)重要性、養(yǎng)護維修等因素可靠性管理結(jié)構(gòu)達到規(guī)定的可靠度水平是有條件的，結(jié)構(gòu)可靠度是在規(guī)定條件下結(jié)構(gòu)完成預定功能的概率，這里的“規(guī)定條件”即是正常設計、正常施工、正常使用，工程結(jié)構(gòu)的勘察、設計、施工、使用和養(yǎng)護以及所涉及的材料和構(gòu)件，是整個工程相互關(guān)聯(lián)的各個實施部分，也是結(jié)構(gòu)可靠度的保證條件，因此需要對上述各個部分都進行質(zhì)量管理和控制。極限狀態(tài)設計原則極限狀態(tài)按照本標準第3.1.2條的規(guī)定，公路工程結(jié)構(gòu)須滿足的各項功能要求，歸結(jié)為結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。前者屬于承載能力極限狀態(tài)，后兩者統(tǒng)屬于正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)關(guān)系到結(jié)構(gòu)的破壞和安全問題，例如橋梁結(jié)構(gòu)整體或局部是否垮塌、失穩(wěn)，構(gòu)件或連接是否破壞，路面是否疲勞斷裂等。正常使用極限狀態(tài)涉及到結(jié)構(gòu)的工作條件和性能，例如橋梁結(jié)構(gòu)的變形或振動是否過大，構(gòu)件裂縫是否過寬，路面的不平整度是否過大等；這些現(xiàn)象并不引起結(jié)構(gòu)的破壞，不造成生命和國家財產(chǎn)的嚴重損失，但使結(jié)構(gòu)使用舒適性降低，會造成結(jié)構(gòu)的損傷，進而影響結(jié)構(gòu)的設計使用年限。設計狀況根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用過程中面臨的不同情況，本條規(guī)定了公路工程結(jié)構(gòu)的四種設計狀況。持久狀況是指結(jié)構(gòu)的使用階段。這個階段持續(xù)的時間很長，一般取與設計使用年限相同的時間。在這期間結(jié)構(gòu)可能承受的作用，結(jié)構(gòu)設計時均需加以考慮。短暫狀況所對應的是結(jié)構(gòu)的施工階段和維修階段。這個階段的持續(xù)時間相對于使用階段是短暫的，結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)所受作用等與使用階段也不同，結(jié)構(gòu)設計時要根據(jù)具體情況而定。偶然狀況是指結(jié)構(gòu)可能遇到的異常狀況，如撞擊、火災、爆炸等。這種狀況出現(xiàn)的概率極小，且持續(xù)的時間極短。結(jié)構(gòu)在極短時間內(nèi)承受的作用以及結(jié)構(gòu)可靠度水平等在設計中都需特殊考慮。地震作用是一種特殊的偶然作用，與撞擊等偶然作用相比，地震作用能夠統(tǒng)計并有統(tǒng)計資料，可以確定其標準值。而其它偶然作用無法通過概率的方法確定其標準值，因此，兩者的設計表達式是不同的。公路工程結(jié)構(gòu)的4種設計狀況，由于所對應的結(jié)構(gòu)體系、所處環(huán)境等有所不同，所以設計時采用的結(jié)構(gòu)計算模式、承受的作用和材料性能的取值以及結(jié)構(gòu)的可靠度水平等方面也都是不同的。各類結(jié)構(gòu)要根據(jù)各自的具體條件分別加以確定。盡管所有結(jié)構(gòu)都要經(jīng)歷施工和使用階段，但作為設計要求，不是所有公路工程結(jié)構(gòu)都考慮這4種設計狀況。持久狀況是結(jié)構(gòu)設計的主要對象，各類結(jié)構(gòu)均需考慮。但是，有些結(jié)構(gòu)或者由于本身的特點，或者采取一些措施，最終回避了短暫狀況或偶然狀況的設計。極限狀態(tài)設計在確定了設計狀況以后，每一種設計狀況還有一個極限狀態(tài)設計的選擇問題。承載能力極限狀態(tài)是考驗結(jié)構(gòu)是否完成其主要功能的能力，所有設計狀況均需進行設計；至于正常使用極限狀態(tài)設計是否需要進行，要視各類結(jié)構(gòu)具體情況而定，在持久設計狀況公路橋涵結(jié)構(gòu)需考慮正常使用極限狀態(tài)設計。根據(jù)工程經(jīng)驗，地震狀設計狀況和偶然設計狀況通常只按承載能力極限狀態(tài)設計，不做正常使用極限狀態(tài)設計。公路工程結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)設計，按照可能出現(xiàn)的作用，將其分為三種作用組合，即基本組合、偶然組合和地震組合。作用的基本組合是指永久作用設計值與可變作用設計值的效應組合。這種組合用于結(jié)構(gòu)的常規(guī)設計，是所有公路工程結(jié)構(gòu)都應該考慮的。作用的偶然組合是指永久作用標準值、可變作用代表值和一種偶然作用標準值的效應組合。視具體情況有時也不考慮可變作用效應參與組合。作用偶然組合用于結(jié)構(gòu)的特殊情況下的設計，所以不是所有公路工程結(jié)構(gòu)都要采用的，一些結(jié)構(gòu)可只采取構(gòu)造或其他預防措施。作用的地震組合是指永久作用標準值、可變作用代表值和地震作用標準值的效應組合。433參考《工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》(GB50153-2008)的規(guī)定，將正常使用極限狀態(tài)分為可逆和不可逆兩種，其中可逆的極限狀態(tài)是指超越正常使用的作用撤除后，超越作用產(chǎn)生的后果可以恢復的狀態(tài)，如在彈性范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)受臨時荷載作用變形增大，當荷載移走后，結(jié)構(gòu)能夠恢復到原來的變形。不可逆的使用極限狀態(tài)是指當產(chǎn)生超越正常使用要求的作用撤出后，超越作用產(chǎn)生的后果不可恢復的狀態(tài)。顯然，對于可逆的和不可逆的使用狀態(tài)，設計中的控制是不同的。因此，本標準中規(guī)定對于不可逆的正常使用極限狀態(tài)采用荷載標準組合。而對于可逆的正常使用極限狀態(tài)則采用頻遇組合和準永久組合。45公路工程結(jié)構(gòu)的可靠度通常受各種作用效應、材料或巖土性能、結(jié)構(gòu)幾何參量、計算模式準確程度等諸多因素的影響。在進行結(jié)構(gòu)可靠性分析時，針對所求的結(jié)構(gòu)各種功能，把這些有關(guān)因素均作“基本變量”X],X2，Xn來考慮，建立極限狀態(tài)方程。公路工程結(jié)構(gòu)在建立各自的結(jié)構(gòu)可靠度模型時，應依據(jù)不同結(jié)構(gòu)的特點和所采用的設計標準，對其極限狀態(tài)方程中的綜合變量給予不同的含義。例如，當路面結(jié)構(gòu)采用疲勞概率模型時，其極限狀態(tài)方程中相當于作用效應的綜合變量，用設計基準期內(nèi)預期的標準軸載累計作用次數(shù)表示；而相當于綜合抗力的變量，用路面結(jié)構(gòu)所能承受的標準軸載作用次數(shù)（路面疲勞壽命）表示。其他各類結(jié)構(gòu)，其極限狀態(tài)方程中的綜合變量，各有其一定的意義。436結(jié)構(gòu)可靠性設計可能出現(xiàn)三種狀態(tài)：可靠狀態(tài)、極限狀態(tài)和失效狀態(tài)。這三種結(jié)果可用圖4-1示意。圖4-1結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)圖中，45°直線表示結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)，此時極限狀態(tài)方程為Z=R-S=0,作用效應等于結(jié)構(gòu)抗力。圖中位于直線上方的表示結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)，即<R；11位于直線下方的表示結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)，即S>R。結(jié)構(gòu)可靠性設計的目的，22就是要使結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)，至少也應處于極限狀態(tài)，即Z=R-S>0。結(jié)構(gòu)上的作用和環(huán)境影響一般規(guī)定作用是施加在結(jié)構(gòu)上的力、位移或引起變形、約束變形的原因，其對結(jié)構(gòu)的效應都是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了內(nèi)力，影響結(jié)構(gòu)的使用和安全。此外，結(jié)構(gòu)所處的外在環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的物理、化學（如凍融、氯化物導致的鋼筋銹蝕等）作用也會影響結(jié)構(gòu)的使用和安全，也屬于作用。引起結(jié)構(gòu)反應的原因有兩種截然不同的性質(zhì)，一種是施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重等，它們是直接施于結(jié)構(gòu)上的，稱為直接作用，“可荷用載”來概括。另一種不是以外力形式施加于結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的效應常與結(jié)構(gòu)本身特性、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境有關(guān)，如地震、基礎不均勻沉降、混凝土收縮和徐變、溫度變化等，這些都是間接作用于結(jié)構(gòu)的，如果也稱“荷載”，就會引起人們的誤解。因此，國際上普遍把所有引起結(jié)構(gòu)反應的原因統(tǒng)稱為“作用”，而“荷載”僅限于表達施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用。結(jié)構(gòu)上的很多作用，如橋梁上汽車的離心力與流水壓力在時間上和量值上都是獨立的，在計算結(jié)構(gòu)效應和進行作用組合時，按兩個獨立的設計變量考慮。某些作用在結(jié)構(gòu)上同時出現(xiàn)且以最大值出現(xiàn)，如橋梁上的諸多單個車輛，可將其以車隊形式作為單個荷載考慮。作用按隨時間變化分為永久作用、可變作用和偶然作用，這是結(jié)構(gòu)上作用的基本分類。1橋涵的永久作用主要包括結(jié)構(gòu)自重、土重和土側(cè)壓力、混凝土收縮和徐變、水位不變的水壓力、浮力、基礎變位、預加應力等；隧道的永久作用包括結(jié)構(gòu)自重、結(jié)構(gòu)附加荷載、圍巖壓力、土壓力、混凝土收縮和徐變等；路面的永久荷載主要是路面材料自重。2橋涵的可變作用包括汽車荷載及其沖擊力、離心力和制動力、人群荷載、汽車荷載產(chǎn)生的土側(cè)壓力、風荷載、溫度和濕度變化、水位變化的水壓力和冰壓力等；隧道可變作用包括汽車荷載及其產(chǎn)生的土壓力、沖擊力、溫度變化的影響、灌漿壓力、凍脹力等；路面可變作用包括汽車荷載、溫度變化等。橋涵偶然作用包括船舶撞擊、泥石流等；隧道偶然作用包括車輛撞擊、落石沖擊力等；路面偶然作用主要是落石沖擊力。固定作用包括結(jié)構(gòu)自重、固定設備自重等；自由作用包括汽車荷載、人群荷載、風荷載等。作用按空間位置變化分類是為了考慮結(jié)構(gòu)上的作用按最不利布置對結(jié)構(gòu)安全性的影響，如對于連續(xù)橋梁，需考慮隔跨布置車輛引起的最大彎矩和剪力。作用按對結(jié)構(gòu)的反應分為靜態(tài)作用和動態(tài)作用，靜態(tài)作用包括結(jié)構(gòu)自重等；動態(tài)作用包括汽車荷載、地震等。作這樣的分類是因為在進行結(jié)構(gòu)分析時，需要考慮某些作用的動力效應。把作用分為靜態(tài)或動態(tài)，不在于作用本身是否有動力特性，而主要在于它是否使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可忽略的加速度。例如，人群荷載雖是一個具有一定動力特性的荷載，但它對橋梁產(chǎn)生的動力效應可忽略不計，所以仍視為靜態(tài)作用。獲得設計變量的概率分布和統(tǒng)計參數(shù)是基于概率的極限狀態(tài)設計方法的關(guān)鍵因素。對公路橋梁的恒荷載、汽車荷載、人群荷載、汽車沖擊系數(shù)、風荷載、溫度作用、路面結(jié)構(gòu)交通參數(shù)等進行了大量的調(diào)查和統(tǒng)計分析，得到了這些作用的概率模型和統(tǒng)計參數(shù)。統(tǒng)計分析表明，公路橋梁恒荷載服從正態(tài)分布，一般運行狀態(tài)的汽車荷載可用濾過泊松過程描述，密集運行狀態(tài)的汽車荷載可用濾過韋泊過程描述，人群荷載、汽車沖擊系數(shù)、風荷載和溫度作用可用平穩(wěn)二項隨機過程模型描述，其中荷載量值服從極值I型分布。近年結(jié)合交通部西部項目“橋梁設計荷載與安全鑒定荷載的研究”，對全國一些有代表性的地區(qū)和公路的汽車荷載進行調(diào)查和統(tǒng)計分析，汽車荷載服從多峰分布。橋涵結(jié)構(gòu)的作用522參考《工程可靠性設計統(tǒng)一標準》(GB50153-2008)的規(guī)定，可變作用采用四種代表值：標準值、組合值、頻遇值和準永久值，其中標準值是作用的基本代表值，其他代表值可在標準值的基礎上乘以相應的系數(shù)后確定。作用標準值是按作用設計基準期內(nèi)最大值的概率分布確定的具有較大保證率和較小超越概率的值，保證率的大小可根據(jù)作用的特點和以往的工程經(jīng)驗確定；對于公路行業(yè)特有的汽車荷載，由于這類荷載受經(jīng)濟、政策以及其他行業(yè)的影響，很難按照傳統(tǒng)的概率統(tǒng)計方法給出適用的標準值，因此，本標準規(guī)定這類社會性的荷載應綜合考慮后確定,根據(jù)《橋梁設計荷載與安全鑒定荷載的研究》項目成果，汽車荷載標準值的確定方法包括規(guī)范環(huán)比法、歷史經(jīng)驗法、法律法規(guī)法和概率統(tǒng)計法，最終汽車荷載標準值需在上述四種方法綜合分析的基礎上制訂，其中規(guī)范環(huán)比法可用于標準取值范圍的確定，利用歷史經(jīng)驗法明確標準確定的方法，概率統(tǒng)計法可了解現(xiàn)行標準的適應情況，最后結(jié)合法律法規(guī)、標準規(guī)范的協(xié)調(diào)銜接以及相關(guān)社會影響，來綜合確定汽車荷載的標準值。當有兩個或兩個以上可變作用在結(jié)構(gòu)上同時考慮時，由于所有可變作用同時達到其單獨出現(xiàn)時可能達到的最大值的概率很小，因此結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設計時，除主導作用應采用標準值作代表值外，其他伴隨的作用應采用主導作用出現(xiàn)時段內(nèi)的最大值，即以小于其標準值的組合值來代表。當結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)的要求進行設計時，例如要求控制結(jié)構(gòu)的變形、局部損壞以及振動時，理應從不同的要求出發(fā)，來選擇不同的作用代表值；目前規(guī)范提供的除標準值和組合值外，還有頻遇值和準永久值。頻遇值是代表某個約定條件下不被超越的作用水平，例如在設計基準期內(nèi)被超越的總時間與設計基準期之比規(guī)定為某個較小的比率，或被超越的頻率限制在規(guī)定的頻率內(nèi)的作用水平。準永久值是代表作用在設計基準期內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的水平。也即其持久性部分，當對持久性部分無法定性時，也可按頻遇值定義，在設計基準期內(nèi)被超越的總時間與設計基準期之比規(guī)定為某個較大的比率來確定。一般近似認為永久作用（如恒荷載）在設計基準期內(nèi)是不變的，它的代表值只有一個，即標準值?？勺冏饔冒雌湓陔S機過程中出現(xiàn)的持續(xù)時間或次數(shù)的不根同，據(jù)不同的設計狀況和極限狀態(tài)，而取標準值、組合值、頻遇值和準永久值作為代表值。偶然作用是指在設計使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短的作用，例如船撞作用。近年我國發(fā)生了多起船舶撞擊橋梁導致的橋梁垮塌事件，損失嚴重。所以，橋梁設計中需將這種偶然事件作為設計考慮的內(nèi)容。地震是地球內(nèi)部板塊活動、能量釋放的結(jié)果。自古至今已有大量的文字和數(shù)據(jù)記錄，結(jié)合這些資料和地質(zhì)情況，通過地震危險性分析，確定得到不同地區(qū)地震強度的概率分布?！吨袊卣饎訁?shù)區(qū)劃圖》給出了重現(xiàn)期475年不同地區(qū)地震的基本烈度和地面峰值加速度，該基本烈度和地面峰值加速度可作為橋梁抗震設計的基本參數(shù)。對于其他的抗震要求，如要求結(jié)構(gòu)不垮塌，需采用其他重現(xiàn)期提出更高的地震強度標準。根據(jù)荷載歷程，采用“雨流計數(shù)法”或“蓄水池法”，結(jié)構(gòu)疲勞作用可轉(zhuǎn)換為表示荷載變程與循環(huán)次數(shù)關(guān)系的荷載頻譜；也可將荷載頻譜歸并為單一的疲勞荷載模型。將疲勞荷載在結(jié)構(gòu)、連接或構(gòu)造細節(jié)的應力影響線上最不利加載，可獲得疲勞關(guān)鍵部位的應力頻譜，用于疲勞設計和計算。隧道結(jié)構(gòu)的作用隧道為地下結(jié)構(gòu)，其作用與周邊環(huán)境條件密切相關(guān)，如地形條件、地質(zhì)條件、地下水賦存狀況、周邊構(gòu)筑物分布狀況、施工工序與工藝等等，因此隧道結(jié)構(gòu)的作用應根據(jù)所處建設條件綜合確定。鑒于地下結(jié)構(gòu)作用的不確定性，目前人們對地下結(jié)構(gòu)的作用規(guī)律認識有限，特別是對條件復雜及結(jié)構(gòu)形狀特殊的隧道。對于地質(zhì)復雜的隧道，建議通過專題研究確定隧道荷載作用的性質(zhì)、大小及分布。隧道結(jié)構(gòu)的作用與橋涵結(jié)構(gòu)類似，也分為永久作用、可變作用及偶然作用，不同之處是隧道一般是永久作用占主導地位，其比例在90%以上。圍巖的松散土壓力、圍巖變形壓力、水壓力等一般也隨時間變化，將其作為永久作用考慮是簡化處理，在實際設計過程中應關(guān)注其時空效應；變化頻繁的水壓力、溫度作用按可變作用考慮，直接作用在隧道結(jié)構(gòu)之上的汽車荷載也應按可變作用考慮；巖爆沖擊、落石沖擊等出現(xiàn)概率較低，按偶然作用考慮。圍巖松動壓力及水壓力為隧道結(jié)構(gòu)的主要作用，為保證隧道支護結(jié)構(gòu)的可靠度，要求其標準值的保證率應達到95%；圍巖變形壓力在深埋軟弱圍巖地段較大，但是可通過合理的設計及施工工序予以降低，使其不成為真正的荷載，因此要求其標準值的保證率應達到85%；圍巖彈性抗力是對隧道結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定有利的一種作用，取值不宜太高，因此，其標準值的保證率達到50%即可。作用于隧道結(jié)構(gòu)之上的外水壓力一般情況下按永久荷載考慮，但是對于地下水、洪水或潮汐引起的水壓力，有時會出現(xiàn)較大范圍的波動，以致實際水位比永久荷載取值（95%保證率）高出很多，此時高出部分可按可變作用考慮。對于山嶺隧道，設計地下水壓力與可能出現(xiàn)值相比差距非常大，如果按可能出現(xiàn)值進行設計將造成隧道支護費用大幅提高，此時也可僅針對可能出現(xiàn)的高水壓力按偶然作用考慮，進行強度校核即可。爆炸作用、巖爆沖擊及落石沖擊等偶然作用一般不會出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)可能對結(jié)構(gòu)設計影響較大。如爆炸荷載可以達至10Okpa,巖石巖爆沖力可達到lOOOkN以上，落石沖擊荷載總量可達到上萬kN。為了保證結(jié)構(gòu)在偶然荷載作用下的可靠性,需利用其設計值進行結(jié)構(gòu)安全性驗算,其值可根據(jù)分析計算或工程經(jīng)驗綜合確定，也可根據(jù)有關(guān)標準的專門規(guī)定確定。隧道對地震作用的抵抗能力較強，但是對于洞口淺埋地段、軟弱圍巖地段、斷層破碎帶、洞室形狀或支護結(jié)構(gòu)突變地段容易出現(xiàn)地震破壞。我國是一個地震多發(fā)國，地震對隧道的破壞要引起充分重視。地震作用，按《公路工程抗震設計規(guī)范》(JTGB02)的規(guī)定取用。環(huán)境作用環(huán)境作用是指外界環(huán)境和結(jié)構(gòu)內(nèi)部環(huán)境對結(jié)構(gòu)材料性能或結(jié)構(gòu)整體性能的作用效應。環(huán)境影響可以具有機械的、物理的、化學的或生物的性質(zhì)，并且有可能使結(jié)構(gòu)的材料性能隨時間發(fā)生不同程度的退化，向不利方向發(fā)展，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性和適用性。對于混凝土橋梁，環(huán)境作用包括混凝土碳化、海洋環(huán)境氯離子或除冰鹽引起的鋼筋腐蝕，北方地區(qū)混凝土凍融，泥沙對橋墩的沖刷和磨蝕等；對于隧道，環(huán)境作用包括混凝土碳化、汽車尾氣對混凝土的影響、硫酸鹽侵蝕、越海或越江隧道氯離子的侵蝕等；對于路面，環(huán)境作用包括車輛對路面的磨損、凍融、路面下水的作用等。環(huán)境作用的形式是不同的，所以應根據(jù)環(huán)境的作用機理對結(jié)構(gòu)進行防護。環(huán)境作用對結(jié)構(gòu)的效應主要是針對材料性能的降低，它是與材料本身有密切關(guān)系的，在多數(shù)情況下涉及化學和生物的損害。現(xiàn)行設計規(guī)范考慮環(huán)境作用的一種做法是根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件和材料特點而直接加以規(guī)定，如對于腐蝕環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)定混凝土的最小等級、最小水灰(膠)比和最小混凝土保護層厚度等。雖然這些規(guī)定主要是根據(jù)經(jīng)驗做出的，5.5節(jié)也沒有做出太多的規(guī)定，但環(huán)境作用的研究和未來考慮環(huán)境作用的設計正向著定量方法發(fā)展，如對海洋環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，已經(jīng)提出了多個預測氯離子擴散和鋼筋銹蝕的模型，一些耐久性標準或規(guī)范也開始使用這些模型，歐洲的Eurocode還提出了基于可靠度理論的實用設計表達式的耐久性設計方法。提高結(jié)構(gòu)抗環(huán)境作用能力最好的方法是使結(jié)構(gòu)具有“天生”的抵抗能力，這是效果最好且最為經(jīng)濟的方法。對于常用的混凝土結(jié)構(gòu)，基本措施包括優(yōu)選結(jié)構(gòu)材料、采用較小的水灰比、摻加摻合料、增大混凝土保護層厚度；附加措施包括使用涂層鋼筋、陰極保護、電化學除氯等。其他結(jié)構(gòu)也各有不同的基本措施和附加措施材料和巖土的性能及結(jié)構(gòu)的幾何參量材料和巖土的性能材料性能實際上是隨時間變化的，如混凝土、路面材料、土工合成材料的強度等，但為了簡化起見，各種材料性能仍作為與時間無關(guān)的隨機變量來考慮，而性能隨時間的變化一般通過引進換算系數(shù)來估計。6.1.3用材料的標準試件試驗所得的材料性能fS”，一般說來，不等同于結(jié)構(gòu)中實際的材料性能fr，有時兩者可能有較大的差別。例如，材料試件的加荷速度遠超過實際結(jié)構(gòu)的受荷速度，致使試件的材料強度較實際結(jié)構(gòu)中偏高；試件的尺寸遠小于結(jié)構(gòu)的尺寸，致使試件的材料強度受到尺寸效應的影響而與結(jié)構(gòu)中不同；有些材料，如混凝土，其標準試件的成型與養(yǎng)護與實際結(jié)構(gòu)并不完全相同，有時甚至相差很大，以致兩者的材料性能有所差別。所有這些因素一般習慣于用采換算系數(shù)或函數(shù)K0來考慮，從而結(jié)構(gòu)中實際的材料性能與標準試件材料性能的關(guān)系可用下式表示：f=Kfstr0spe式中：fstr——結(jié)構(gòu)中實際的材料性能；f；pe——標準試件試驗所得的材料性能；K0——換算系數(shù)或函數(shù)。由于結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)具有變異性，因此換算系數(shù)或函數(shù)K0也是隨機變量?，F(xiàn)有的調(diào)研分析結(jié)果表明，公路工程結(jié)構(gòu)中材料強度的概率分布基本上都不拒絕正態(tài)分布或者對數(shù)正態(tài)分布。材料強度標準值一般取概率分布的低分位值，對公路橋隧等結(jié)構(gòu)材料強度標準值國際上一般取0.05分位值，此時，當材料強度按正態(tài)分布時，標準值為：f-1.645akff當按對數(shù)正態(tài)分布時，標準值近似為：f=卩exp(—1.645§)kff式中，弘、af和?分別為材料強度的平均值、標準差及變異系數(shù)。當材料強度增加對結(jié)構(gòu)性能不利時，必要時可取高分位值。6公路工程中巖土各性能指標以及地基和樁的承載力等，首先應盡最大可能通過原位測試、室內(nèi)試驗等直接方法確定。當采用直接方法確定有困難時，才選擇間接方法確定。6調(diào)研分析結(jié)果表明：巖土的物理與變形參數(shù)（比如含水量w、孔隙比e、重度丫、壓縮指數(shù)Cc、固結(jié)系數(shù)Cv等），以及強度指標（比如土的不排水抗剪強度q、粘聚力c、內(nèi)摩擦角申的正切值tan申、單軸抗壓強度等）基本上都服從正態(tài)分布或者對數(shù)正態(tài)分布。因此，公路工程中巖土性能的概率分布也可采用正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布形式。巖土性能參數(shù)的標準值當有可能采用可靠性估值時，可根據(jù)區(qū)間估計理論確定，單側(cè)置信界限值由式f+冒）求得，式中t為學生氏函數(shù)，按置信kf<nfa度1—a和樣本容量n確定。巖土材料性能參數(shù)的取值：當作為荷載計算參數(shù)時，可取其概率分布的0.5分位值，當作為強度計算參數(shù)時取其概率分布的0.05分位值，這一點在巖土勘察中應重視。6.2結(jié)構(gòu)的幾何參量61結(jié)構(gòu)的某些幾何參量，例如橋跨、墩高等，其變異性一般對結(jié)構(gòu)抗力的影響很小，設計時可按確定量考慮。7結(jié)構(gòu)分析和試驗輔助設計一般規(guī)定711?7.1.3結(jié)構(gòu)分析一般用數(shù)值計算完成，特別重大或構(gòu)造特殊的結(jié)構(gòu)，必要時配以局部或整體的結(jié)構(gòu)試驗。結(jié)構(gòu)的作用效應是指在作用影響下的結(jié)構(gòu)反應，包括構(gòu)件截面內(nèi)力（如軸力、剪力、彎矩、扭矩）、變形和裂縫。環(huán)境對材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的性能會產(chǎn)生影響，如高溫對鋼結(jié)構(gòu)性能的影響等，在結(jié)構(gòu)分析中宜考慮。7.2結(jié)構(gòu)分析模型12建立結(jié)構(gòu)分析模型一般都要對結(jié)構(gòu)原型進行適當簡化，考慮決定性因素，忽略次要因素，并合理考慮構(gòu)件及其連接，以及構(gòu)件與基礎間的荷-變形關(guān)系。橋梁結(jié)構(gòu)有桿系結(jié)構(gòu)模型等；隧道結(jié)構(gòu)有地層結(jié)構(gòu)模型和荷載結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)施工方法的不同有礦山法、盾構(gòu)法、沉管法、頂管法和明挖法等結(jié)構(gòu)模型；水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)分析可采用彈性地基板模型，瀝青路面結(jié)構(gòu)分析可采用彈性層狀模型。7.2.3結(jié)構(gòu)分析模型描述各有關(guān)變量之間在物理上或經(jīng)驗上的關(guān)系。這些變量一般是隨機變量。計算模型一般可表達為：Y=fXi，X2，…,X式中Y—模型預測值，九）一一模型函數(shù)，X（i=1,2,...，n）變量。如果模型函數(shù)/（?）是完整、準確的，變量X（i=1,2,…，n）值在特定的試驗中經(jīng)量測已知，則結(jié)果Y可以預測無誤；但多數(shù)情況下模型并不完整，這可能因為缺乏有關(guān)知識，或者為設計方便而過多簡化造成的。模型預測值的試驗結(jié)果y'可以寫成如下：式中。"=1,2,...，n）為反映模型不確定性的參數(shù)，按隨機變量處理，多數(shù)情況下可通過試驗或觀測得到。作用分析模型在多數(shù)情況中，結(jié)構(gòu)動態(tài)反應是由作用的大小、位置或方向的急劇變化所引起的。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度或抗力的突然改變，亦可能產(chǎn)生動態(tài)效應。當動態(tài)性能起控制作用時，需要比較詳細的過程描述。動態(tài)作用的描述可以以時間為主或以頻率為主給出，依方便而定。為描述作用在時間變化歷程中的各種不定性，可將作用描述為一個具有選定隨機參數(shù)的時間非隨機函數(shù)，或作為一個分段平穩(wěn)的隨機過程。分析方法、7.4.2對于公路橋梁結(jié)構(gòu)，無論是承載能力極限狀態(tài)設計還是正常使用極限狀態(tài)設計，結(jié)構(gòu)受力分析目前一般還是采用線性理論，假定結(jié)構(gòu)完全處于彈性階段，不考慮結(jié)構(gòu)和材料的非線性因素。但對于某些特大跨徑的橋梁或者極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的變形影響不能被忽略時，需采用非線性理論進行結(jié)構(gòu)分析。塑性理論可適用于承載能力極限狀態(tài)設計，粘彈性理論則通常用于路面結(jié)構(gòu)分析。7.43結(jié)構(gòu)動力分析主要涉及結(jié)構(gòu)的剛度、慣性力和阻尼。動力分析所采用的剛度與靜力分析在原則上一致。盡管重復作用可能產(chǎn)生剛度的退化，但由于動力影響，亦可能引起剛度增大。慣性力是由結(jié)構(gòu)質(zhì)量、非結(jié)構(gòu)質(zhì)量和周圍流體、空氣和土壤等附加質(zhì)量的加速度引起的。阻尼由許多不同因素產(chǎn)生，其中主要因素有：材料阻尼，例如源于材料的彈性特性或塑性特性；連接中的摩擦阻尼；非結(jié)構(gòu)構(gòu)件引起的阻尼；幾何阻尼；土壤材料阻尼；空氣動力和流體動力阻尼。在一些特殊情況下，某些阻尼項可能是負值，導致從環(huán)境到結(jié)構(gòu)的能量流動。例如疾馳、顫動和在某些程度上的旋渦所引起的反應。對于強烈地震時的動力反應，一般需要考慮循環(huán)能量衰減和滯回能量消失。在許多情況下，結(jié)構(gòu)變形會引起幾何參量名義值產(chǎn)生顯著變異。一般稱這種變形效應為幾何非線性或二階效應。如果這種變形對結(jié)構(gòu)性能有重要影響，原則上應與結(jié)構(gòu)的幾何不完整性一樣在設計中加以考慮。試驗輔助設計、7.5.2試驗輔助設計（簡稱試驗設計）是確定結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抗力、材料性能、巖土性能以及結(jié)構(gòu)作用和作用效應計算值的方法。該方法以試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計評估為依據(jù)，與概率設計和分項系數(shù)設計概念相一致。在下列情況下可采用試驗輔助設計：規(guī)范沒有規(guī)定或超出規(guī)范適用范圍的情況；計算參數(shù)不能確切反映工程實際的特定情況；現(xiàn)有設計方法可能導致不安全或設計結(jié)果過于保守的情況；新型結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）、新材料的應用或新設計公式的建立；規(guī)范規(guī)定的特定情況。對于新技術(shù)、新材料等，在工程應用中應特別慎重，可能還有其他政策和規(guī)范要求，也應遵守。如近幾年出現(xiàn)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，就在試驗的基礎上建立了“統(tǒng)一理論”；而復合材料橋梁結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼波紋腹板箱梁、涵洞等新結(jié)構(gòu)，就需要用試驗輔助設計，甚至包括一些試驗性的實橋。8分項系數(shù)設計方法一般規(guī)定8..1以可靠性理論為基礎的極限狀態(tài)設計一般有兩種表達模式。一種是采用帶有分項系數(shù)的極限狀態(tài)設計表達式，式中的設計基本變量通過概率分析取其代表值，而以分項系數(shù)來反映它們的變異性,公路橋梁和隧道均可采用這一表達模式；另一種是直接利用可靠度計算的基本公式，給出目標可靠指標和設計基本變量的統(tǒng)計參數(shù)或其他綜合設計參數(shù)，而這些指標和參數(shù)也是用概率方法分析或計算得到的，水泥混凝土路面即是采用單一的可靠度系數(shù)表達。這兩種設計模式具有相同的本質(zhì)，只是按照結(jié)構(gòu)各自的設計要求和習慣而采用不同的表達模式。極限狀態(tài)設計表達式與極限狀態(tài)方程有不同的含義。前者供設計計算應用，式中的設計參數(shù)都是統(tǒng)計分析值，是定值。而后者所包含的設計基本變量都是隨機變量，具有一定的統(tǒng)計特性。目前的結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設計方法均不引用極限狀態(tài)方程，避免設計時進行基本變量復雜的概率運算。公路工程結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)設計一般以分項系數(shù)或可靠度系數(shù)表達式進行，這些系數(shù)都是根據(jù)功能函數(shù)中基本變量的統(tǒng)計特征及規(guī)定的目標可靠指標，經(jīng)計算優(yōu)化確定的，實際計算過程中除了進行計算外，更多的還要結(jié)合工程經(jīng)驗綜合確定?？紤]到對各類工程結(jié)構(gòu)所具有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)在質(zhì)與量二個方面都有很大差異，在某些領(lǐng)域根本沒有統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因而規(guī)定當缺乏統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，可以直接按工程經(jīng)驗確定分項系數(shù)。不同安全等級的結(jié)構(gòu)有其不同的目標可靠指標，對于以分項系數(shù)模式表達的極限狀態(tài)設計，不同安全等級在計算上是以表達式中的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)Y0來體現(xiàn)的。例如，公路橋梁結(jié)構(gòu)的安全等級分為一級、二級和三級。二級結(jié)構(gòu)的目標可靠指標按原規(guī)范隱含的可靠度，經(jīng)“校準”并結(jié)合工程經(jīng)驗確定，所以其結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)可取為0=1.0。一級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)的目標可靠指標在二級結(jié)構(gòu)的基礎上增大或減小一級，它們的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取值由極限狀態(tài)設計表達式的可靠度分析確定。路面結(jié)構(gòu)的安全等級按公路的技術(shù)等級劃分，不同安全等級的影響已融入可靠度系數(shù)或其他設計參數(shù)中，不再在設計表達式中另作描述。承載能力極限狀態(tài)公路路面工程結(jié)構(gòu)包括水泥混凝土路面和瀝青路面，其承載能力極限狀態(tài)可表述為在設計年限內(nèi)，在所在地環(huán)境條件和行車荷載作用下：水泥混凝土路面的面層板不發(fā)生結(jié)構(gòu)疲勞和一次性斷裂損壞；貧混凝土、碾壓混凝土基層不發(fā)生結(jié)構(gòu)疲勞開裂損壞；剛性、半剛性基層瀝青路面的剛性、半剛性基層不發(fā)生結(jié)構(gòu)疲勞開裂損壞；粒料基層瀝青路面的瀝青面層不發(fā)生疲勞開裂損壞，路基不發(fā)生過量塑性變形損壞。本條列出了公路橋隧結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設計有關(guān)作用組合的設計表達式。作用組合的原則是：首先把永久作用與主導可變作用（公路橋涵一般為汽車作用）組合；然后再與其他伴隨可變作用組合，在其他伴隨可變作用組合前面乘以組合值系數(shù)。這樣的組合原則可使不同組合下結(jié)構(gòu)的可靠指標與目標可靠指標趨于一致。應該指出，結(jié)構(gòu)可靠指標和永久作用與可變作用的比值有關(guān)，為了運算不過于復雜化，在計算可靠指標時，采用了永久作用（結(jié)構(gòu)自重）與主導可變作用（汽車）的最簡單組合，通過一系列運算后判斷確定了目標可靠指標。所以，本標準給出的可靠指標是在最簡單基本組合下給出的。當多個可變作用參與組合時，將影響原先確定的可靠指標值，因而需要引入組合值系數(shù)，對參與組合的可變作用標準值進行折減，這樣所得最終作用組合表達式，可使原定可靠指標保持不變。當結(jié)構(gòu)的設計使用年限與設計基準期不同時，應對可變作用的標準值進行調(diào)整，這是因為可變作用的標準值是根據(jù)設計基準期確定的。公路橋梁的設計基準期為100年，即橋梁結(jié)構(gòu)上的各種可變作用的標準值取其100年一遇的最大值分布上的“某一分位值”，對設計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)，要保證結(jié)構(gòu)在50年時具有設計要求的可靠度水平，理論上要求結(jié)構(gòu)上的各種可變作用應采用50年一遇的最大值分布上的相同分位值作為可變作用的“標準值”，但這種作法對同一種可變作用會隨設計使用年限的不同而有多種“標準值”，不便于荷載規(guī)范表達和設計人員使用，為此，引入了結(jié)構(gòu)設計使用年限的荷載調(diào)整系數(shù)丫L，以設計使用年限50年為例，YL的含義是在可變作用50年一遇的最大值分布上，與該可變作用100年一遇的最大值分布上標準值的相同分位值的比值，其他年限可類推，可變荷載設計使用年限荷載調(diào)整系數(shù)可按照其定義推導確定。諸如船舶撞擊、汽車撞擊等偶然作用，在偶然組合中作為主導作用。由于偶然作用出現(xiàn)的機率很小，持續(xù)的時間很短，所以不能有兩個偶然作用同時參與組合。組合中除永久作用（一般不考慮混凝土收縮及徐變作用）和偶然作用外，根據(jù)具體情況還可采用其他可變作用代表值，當缺乏觀測調(diào)查資料時，可取用可變作用頻遇值或準永久值。正常使用極限狀態(tài)對承載能力極限狀態(tài)，安全與失效之間的分界線是清晰的，如鋼材的屈服、混凝土的壓壞、結(jié)構(gòu)的傾覆、地基的滑移，都是清晰的物理現(xiàn)象。對正常使用極限狀態(tài)，能正常使用與不能正常使用之間的分界線是模糊的，難以找到清晰的物理現(xiàn)象，區(qū)分正常與不正常，在很大程度上依靠工程經(jīng)驗確定。附錄A作用代表值的確定方法A.1永久作用的標準值A.1.2一般情況下，結(jié)構(gòu)自重的變異性不大，即使取用其概率分布的某一分位值，與平均值相差也不會很大，所以標準值可直接按結(jié)構(gòu)設計圖紙規(guī)定的尺寸和材料的平均重量密度進行計算。而對某些自重變異性較大的結(jié)構(gòu),則應根據(jù)其增加對結(jié)構(gòu)的影響是不利的還是有利的，分別采用高分位值和低分位值作為標準值。對自重變異性影響非常敏感的結(jié)構(gòu)，如某些類型的預應力混凝土結(jié)構(gòu)，變異性很小也會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應明顯不同，所以必須采用兩個標準值。對正常使用極限狀態(tài)設計，當預應力起有利作用時，采用低分位值，如抗裂驗算或驗算變形時；當預應力起不利作用時，采用高分位值，如反拱驗算時。對承載能力極限狀態(tài)，采用平均值，如局部承壓驗算。因施工方式、材料收縮或膨脹引起的外加變形難以進行統(tǒng)計分析，所以根據(jù)工程經(jīng)驗采用指定值。A.2可變作用的標準值A.2.2公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計基準期為100年，與現(xiàn)行公路行業(yè)標準的規(guī)定是一致。橋梁上的可變作用是隨時間變化的，所以它的統(tǒng)計分析要用隨機過程概率模型來描述。隨機過程所選擇的時間域即為基準期。在承載能力極限狀態(tài)可靠性分析中，由于采用了以隨機變量概率模型表達的一次二階矩法，可變荷載的統(tǒng)計特征是以設計基準期內(nèi)出現(xiàn)的荷載最大值的隨機變量來代替隨機過程進行統(tǒng)計分析?！豆饭こ探Y(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB/T50283-1999)確定公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計基準期為100年，是因為公路橋涵的主要可變荷載汽車、人群等，按其設計基準期內(nèi)最大值分布的分位值所取標準值，與原規(guī)范的規(guī)定值相近，且這一取值與國外相關(guān)規(guī)范的取值相差不大。這樣，就可避免公路橋涵在荷載取值上過大變動，保持結(jié)構(gòu)設計的連續(xù)性。路面結(jié)構(gòu)設計基準期主要用于確定路面結(jié)構(gòu)設計中的環(huán)境條件(如溫度、溫度梯度)的標準值。A.2.4對可進行統(tǒng)計分析的可變作用，按其設計基準期內(nèi)最大值概率分布的某一分位值確定標準值是一種常用的方法，國際標準《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》(ISO2394:1998)和歐洲規(guī)范《結(jié)構(gòu)設計基礎》(FN1990:2002)也采用這種方法。A.3可變作用的組合值A.3.1由于可變作用的形式復雜多樣，用嚴格的隨機過程模型描述可變作用也比較困難。所以確定可變作用的組合值是一個非常復雜的問題。本附錄確定組合系數(shù)或組合值的方法是以實用的Turkstra組合規(guī)則為基礎的，本條給出了應用Turkstra組合規(guī)則的條件。A32?A.3.4本條確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設計表達式中組合值或組合值系數(shù)的優(yōu)化方法和設計值方法。目前的設計表達式中的組合值或組合值系數(shù)一般是采用優(yōu)化方法確定的。對于不同的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，可能有所差別，可根據(jù)具體情況適當調(diào)整。A.4可變作用的頻遇值A41超越頻遇值Q的總持續(xù)時間與設計基準期的比值耳=丫t/T反映了可xxi變作用超越該值的頻繁程度，頻遇值大時，耳小；頻遇值小時，耳大。當可變xx作用任意時點值的概率分布F(x)已知時，超越Q的概率為Qxp=1-F(Q)xQx對于各態(tài)歷經(jīng)過程，隨機過程樣本函數(shù)按時間的平均等于隨機過程的統(tǒng)計平均從而有耳=pqXX式中q——作用的非零概率。這樣即得到式(A.4.1-2)。在隨機過程理論中，單位時間內(nèi)超越某一水平的平均頻數(shù)為跨閾率。用跨閾率確定可變作用的頻遇值更能反映跨越Q的頻繁程度。式(A.4.1-5)是根據(jù)高X斯平穩(wěn)各態(tài)歷經(jīng)隨機過程理論確定的，只適用于是高斯平穩(wěn)各態(tài)歷經(jīng)過程的可變作用。A.5可變作用的準永久值A.5.1可變作用的準永久值是在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)的分析中，將可變作用“折合”為永久作用的值。一種方法是以平均值為基準，按照“大值”與“小值”互補的原則進行“折合”，所以可用平均值作為準永久值。另一種方法是將超越的總持續(xù)時間約為設計基準期一半的值作為準永久值。附錄C分項系數(shù)確定方法C.1一般規(guī)定C.1.1從概念上講，結(jié)構(gòu)的設計方法分為確定性方法和概率方法，如圖C-1所示。在確定性方法中，設計中的變量按定值看待，安全系數(shù)完全憑經(jīng)驗確定，屬于早期的設計方法。概率方法分為全概率方法和一次可靠度方法FORM）。全概率方法使用隨機過程模型及更準確的概率計算方法，從原理上講，可給出可靠度的準確結(jié)果，但因為經(jīng)常缺乏統(tǒng)計數(shù)據(jù)及數(shù)值計算上的困難，設計規(guī)范的校準很少使用全概率方法。一次可靠度方法使用隨機變量模型和近似的概率計算方法，與當前的數(shù)據(jù)收集情況及計算手段是相適應的，所以，目前國內(nèi)外設計規(guī)范的校準基本都采用一次可靠度方法。本附錄說明了結(jié)構(gòu)可靠度校準、直接用可靠指標進行設計的方法，及用可靠度確定設計表達中分項系數(shù)和組合系數(shù)的方法。由于可靠度理論在結(jié)構(gòu)設計中應用的時間還不夠長，積累的經(jīng)驗還不多，加上收集的數(shù)據(jù)有限，按本附錄方法確定分項系數(shù)或直接采用可靠指標方法進行設計時，除進行分析和計算外，尚應根據(jù)工程經(jīng)驗對分析結(jié)果進行判斷，必要時進行調(diào)整。本附錄只適用于一般的橋梁結(jié)構(gòu)，不包括特斜拉橋和懸索橋等結(jié)構(gòu)。圖C-1:可靠度方法概況02結(jié)構(gòu)一般情況下會受到兩個及兩個以上可變作用的作用，如果這些作用不是完全相關(guān)，則同時達到最大值的概率很小，按其（設計）基準期內(nèi)的最大值隨機變量進行可靠度分析或設計是不合理的，需要進行作用效應組合。結(jié)構(gòu)作用組合是一個比較復雜的問題，完全用數(shù)學方法解決很困難，所以目前國際上通用的是各種實用組合方法，所以工程上常用的是簡便的組合規(guī)則。本附錄推薦使用Turkstra組合規(guī)則。該組合規(guī)則概念清楚、簡便，在國內(nèi)外都得到廣泛的應用。C.2可靠指標計算C21可靠度的計算方法有多種，如一次可靠度方法（FORM）、二次可靠度方法（SORM）、蒙特卡洛模擬（Monte-CarloSimulation）方法等。本條推薦采用國內(nèi)外標準普遍采用的一次二階矩方法，對于一些比較特殊的情況，也可以采用其他方法，如計算精度要求較高時，可采用二次二階矩方法，極限狀態(tài)方程比較復雜時可米用蒙特卡洛方法等。C22由簡單到復雜，本條給出了三種情況的可靠指標計算方法。第1種情況用于說明可靠指標的概念，第2種是變量獨立情況下可靠指標的一般計算公式，第3種是變量相關(guān)情況下可靠指標的一般計算公式，是對獨立隨機變量一次二階矩方法進行推廣的基礎上提出來的，與獨立變量一次二階矩方法的迭代計算步驟

沒有區(qū)別。迭代計算可靠指標的方法很多，下面是本附錄建議的迭代計算步驟:1假定變量X,X,…,X的驗算點初值x*（0）（i=1,2,…,n）（一般可取卩TOC\o"1-5"\h\z12niXi（i=1,2,?…,n））;2取x*=x*（o）（i=1,2,...,n），由（C.2.2-6）、（C.2.2-5）式計算o,、卩，iiX.X.ii（i=1,2,??n）；3由（C.2.2-2）式計算卩；由（C.2.2-3）式計算a（i=1,2,…,n）；X，i由（C.2.2-4）式計算x*（i=1,2,...,n）；i6如果憶（x*-x*（0））z其中為規(guī)定的誤差，則本次計算的卩即為要丫i=1求的可靠指標，停止計算；否則取x*（0）=x*（i=1,2,...,n）轉(zhuǎn)（2）重新計算。ii在按上述方法迭代計算可靠指標時，需要使用當量正態(tài)化變量XX與XX的相ijX，X，ij隨機變量X與X的變異系數(shù)不是很大時（小于X，X，ij隨機變量X與X的變異系數(shù)不是很大時（小于0.3）ijXXij，p與p相差不大。XXij則有ij則有例如，如果X服從正態(tài)分布，或X服從正態(tài)分布,ijP8P=-TXXjjX-,lnXjJln（1+82）Xj如果X和X同時服從正態(tài)分布，則有TOC\o"1-5"\h\zijln(1+p88)pX,XXXijijlnXi,lnXj;ln(1+82)ln(1+82)x,Xj如果8<0.3，8<0.3，則有：?P。X,?P。X,lnXX,XlnX,lnXX,Xijijijij當隨機變量X與X服從其他分布時，通過Nataf分布可以求得p與ijX'X'ijp的近似關(guān)系，丹麥學者OveDitlevsen和挪威學者HenRikO.Madsen的著作XiXj《StructuralReliabilityMethods》列表給出了X與X不同分布時p與p比TOC\o"1-5"\h\zijX'X'XXijij值的