GB50216-1994 铁路工程结构可靠度设计统一标准;.pdf

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  • 2.1.16极限状态方程 limit state equation

    当结构或构件处于极限状态时,各有关基

    交通标准2.1.17 校准法 calibration me

    通过对现存结构、构件或现行设计规范所隐含的可靠度 进行反演分析,以确定结构或构件设计时采用的目标可靠指 方法。

    对比参与各种活动时人们所承担的风险程度以及对此所作出 反应,作为评价和确定结构或构件目标可靠指标的方法。

    施加在结构上的集中或分布力,或引起结构外加变形或约束

    变形的原因。前者称直接作用,也可称为荷载;后者称间接作 用。

    .1.20永久作用permanentact

    在给定的整个设计状况中,其量值不随时间变化或其变化与 平均值相比可忽略不计的作用。

    1.21 可变作用 variable actio1

    在给定的整个设计状况中,其量值随时间变化且其变化与平 均值相比不可忽略的作用

    2.1.22固定作用fixedaction

    在结构上具有固定分布的作用。

    2.1.23 自由作用 free action

    2.1.25静态作用 static action

    在预计的时段内不一定出现,而一且出现其量值很天,且持 续时间较短的作用。

    结构或构件设计时,由于不同自的、作用所取的不同值均称 为作用代表值。它包括标准值、准永久值、频遇值等。

    作用的主要代表值。其值可根据设计基准期内极大值概率分 布的某一分位值确定。

    2.1.31 作用的基本组合 ful

    结构或构件按承载能力极限状态设计时,永久作用与可变 用的组合。

    结构或构件接承载能力极限状态设计时,水久作用、可变 用和一种偶然作用的组合。

    结构或构件按正常使用极限状态设计时,永久作用和可变 用准永久值的组合。

    结构或构件按正常使用极限状态设计时,永久作用和可变 用频遇值的组合。

    2.1.35 材料性能标准值 characteristic value of a materi

    设计结构或构件时采用的材料性能的基本代表值。该值可根 据符合规定标准的材料,其性能的概率分布的某一分位值确定。

    2.1.36儿何参数标准值 no

    设计结构或构件时采用的几何参数的基本代表值。其值可 设计文件规定值确定。

    反映实际结构或构件的几何参数对标准值可能产生的偏差, 而采用的调整值。

    .1.40分项系数partial coeffici

    为保证所设计的结构或构件具有规定的可靠度,在结构极 伏态设计表达式中采用的系数。

    在作用组合中,几种独立作用的最不利值同时出现概率减小 的折减系数。

    2.1.43约束值 constraint value

    结构或构件设计时作为极限状态标志的应力、变形等的限 值,

    在重复荷载作用下,结构或结构的一部分由于材料的疲劳失 效,不适于继续承载的极限状态,简称疲劳承载极限状态。 2.l.46疲劳正常使用极限状态serviceabilitylimit state forfa

    在重复荷载作用下,结构或结构的一部分由于材料或细部构 造的疲劳影响达到不适于正常使用的极限状态,简称疲劳使用极 限状态。

    标准荷载谱standard load s

    由规范规定的在重复荷载作用下材料或细部结构的强度和 次的关系,可用表格和曲线表达。

    2.1.48设计载谱 design load spectrum

    结构或构件在疲劳可靠度设计中,根据线性累积损伤法则

    其它适当的方法,将变幅重复应力转换为等幅重复应力进行设计 的方法。

    结构或构件在疲劳可靠度设计中,根据线性累积损伤法则或 它适当的方法,按材料的疲劳损伤度进行设计的方法。

    2.2.2作用和作用效应

    CF 作用效应系数,其值为作用效应S与作用F的比值。 作用; Fk一作用的标准值;

    2.2.3材料性能和几何参数

    2.2.5结构疲劳可靠性

    D一一钢结构材料(或结构细节)以及钢筋材料的 累积损伤指标; fee、△fpe、Afse 混凝土结构验算部位混凝土、预应力钢筋和 非预应力钢筋对应于循环次数为n的等幅疲 劳强度(其中混凝土以应力幅值计,钢筋 以应力变程计; fed、△fped、△fsed 混凝土结构验算部位混凝土、预应力钢筋和 非预应力钢筋对应于循环次数为n的等幅疲 劳强度Jce、△f。和Afe的设计值(其中混凝 土以应力幅值计,钢筋以应力变程计); feekAfpek、△Afek 混凝土结构验算部位混凝土、预应力钢筋和 非预应力钢筋对应于循环次数为n.的等幅疲 劳强度、A磊和△的标准值(其中混凝

    3.1.1结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常 限状态两类。 对结构或结构的一部分的各种极限状态均应规定明确自 及限值。

    3.1.1结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极

    3.1.2当结构或构件出现下列状态之一时,应认为超过

    3.1.3当结构或构件出现下列状态之一时,应认为超过了正常

    系、可靠度水准和设计值。

    3.1.6当按偶然状况设计时,可按承裁能力极限状态

    (1)按作用效应的偶然组合进行设计或采取保护措施,使主 要承重结构不致因偶然事件而丧失承载能力。 (2)允许主要承重结构因偶然事件而局部破坏,但结构的剩 余部分仍应具有在一段时间内不发生继发性破坏的可靠度。

    (1)作用; (2)材料和岩土的性能; *(3)几何参数。 计算模型不定性可作为附加的基本变量。 .2.2在结构可靠性分析和设计中,可将若干个基本变量组合 为一个综合变量。 .2.3在结构的极限状态设计中,基本变量和综合变量是随机 变量,可由若于个随机变量组合而成,其概率分布可按本标准附 录A规定的方法确定。

    3.3极限状态设计方法

    (3.3.1 1)

    式中g(·)一一结构的功能函数; X一基本变量(i=l,2,n)。 当仪有作用效应和结构抗力两个综合变量时,工程结构接极 限状态设计应符合下式要求:

    用符号Z表示,并应符合下式要求

    3.3.2.1当Z一0时,结构处于极限状态,该式即为结构的极 限状态方程; 当Z>0时,结构满足功能要求; 当乙<0时,结构不满足功能要求,即为失效。

    3.3.2.2结构的失效概率可用下式表达

    (3.3.2 2)

    式中P—一工程结构的失效概率。 3.3.3结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。结构的可靠 标与失效概率之间的关系可用下列公式表达:

    式中P 工程结构的失效概率。

    工程结构的失效概率。

    3.3.3结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。结构的可靠指

    3.3.5铁路工程结构构件的计算可靠指标,不宜小于规定的同 标可靠指标。

    3.3.5铁路工程结构构件的计算可靠指标,不宜小于

    铁路工程结构构件的目标可靠指标, 可采用校准法、

    平类比法或最佳效益分析法确定。当按校催法确定目标可靠指标 时,可采用本标准附录C规定的方法。 3.3.6当在结构系统中某些构件或细部构造对整个结构的可靠 度影响较大时,其目标可靠指标可适当提高。 3.3.7当需要对整个结构进行结构系统可靠性分析时,可在结 构单元可靠性分析的基础上,根据结构系统的特点、各失效模式 的失效概率,以及各失效模式之间的相关系数进行分析计算。必 要时可通过结构选型和构件可靠度的调整,使整个结构具有合理 的可靠度水平。

    构单元可靠性分析的基础上,根据结构系统的特点、各失效 的失效概率,以及各失效模式之间的相关系数进行分析计算 要时可通过结构选型和构件可靠度的调整,使整个结构具有 的可靠度水平。

    3.3.8在结构极限状态设计中,可采用分项系数法或可靠指标

    当采用分项系数法设计时,应对各基本变量分别采用规定的 设计分项系数,使设计的结构符合规定的可靠度水平。 当采用可靠指标验算法设计时,其计算可靠指标应符合规定 的可靠度水平。

    4.1.1作用按时间上的变异可分为永久作用、可变作用利 作用,并应符合下列规定: 4.1.1.1永久作用应包括下列内容: (1)结构自重; (2)非承重结构部件的全部材料重量; (3)由于自重产生的最终士压力: (4)由于结构施工方式引起最终变形的间接作用 (5)由于混凝土收缩、钢材焊接变形产生的间接作用; (6)水位不变的水压力; (7)由于支座沉陷和地基沉降形成的间接作用; (8)预加应力; (9)其它,

    4.1.1.2可变作用应包括下列内容:

    (1)机车车辆荷载及其它可移动荷载; (2)某些施工阶段结构的某些部分的自重; (3)安装荷载; (4)风荷载; (5)温度变化及温差产生的约束作用; (6)小于地区基本烈度的多遇地震; (7)水位变化的水压力; (8)冰压力或冻胀力, (9)波浪力; (10) 其它。

    4.1.1.3 偶然作用应包括下列内容:

    (1)船舶撞击: (2)机车车辆脱轨; (3)等于或大于地区基本烈度的罕见地震 (4)滑坡、泥石流等; (5) 其它。

    4.1.2作用按空间位置上的变异性可分为固定作用和自

    4.1.2 作用按空间位置上的变异性可分为固定作用和自由作 用。 4.1.3作用按对结构的反应可分为静态作用和动态作用。 4.14作用按景值界限可分为有界作用和无界作用。

    4.1.3作用按对结构的反应可分为静态作用和动态作用。

    .2作用的设计参数和作用效应

    4.2.1结构.上的作用随时间的变化规律宜采用随机过程概率模 型。实际应用时,也可采用其在设计基准期或设计状况持续期内 的极大值或极小值的极值分布随机变量概率模型。 4.2.2结构设计应根据各种极限状态的设计要求,采用不同的 作用代表值。

    (1)标准值; (2)频遇值; (3)准永久值。 在结构承载能力极限状态设计中,可变作用应取标准值作为 代表值;在结构正常使用极限状态设计的频遇组合中,可变作用 应取频遇值作为代表值;而在准永久组合中应取准永久值作为代 表值。 4.2,3永久作用和可变作用的标准值,可取作用在设计基准期 为极大值(或极小值)的概率分布的某一分位值。当作用的增大

    分布的某一高分位值;当作用的减小对结构不利时,则应取该设 计基准期内作用极小值的概率分布的某一低分位值,必要时作用 的标准值也可取有关规范规定的名义值。 4.2.3.1永久作用的标准值和概率分布可按本标准附录D的 规定确定。 4.2.3.2可变作用的代表值和概率分布可按本标准附录E的规 定确定。

    4.2.3.1永久作用的标准值和概率分布可按本标维附求D的 规定确定。 4.2.3.2可变作用的代表值和概率分布可按本标准附录E的规 定确定。 4.2.4在铁路工程结构设计中,铁路列车荷载可用标准列车荷 载模式表达。结构验算部位在标准列车荷载的加载作用下产生的 最大荷载效应,可作为验算列车荷载效应的标准值。 在列车动活载作用下铁路工程结构的荷载效应概率分布可按 本标准附录F的规定确定。 4.2.5偶然作用的代表值可根据观测和试验的数据以及工程经 验综合分析确定。 4.2.6结构构件的作用效应与作用的关系,可通过计算或试验 确定。 4.2.6.1当作用与作用效应呈线性比例关系时,作用效应应符 合下式要求

    4.2.6.2作用效应的代表值应符合下式要求:

    式中 S. 作用效应的代表值; CF——作用效应系数; F一作用; 在用的代丰值

    (4.2.6 1)

    4.3.2对持久设计状况和短暂设计状况的承载能力极限状态,

    应取作用的基本组合,对偶然设计状况的承载能力极限状态应 作用的偶然组合。

    4.3.3正常使用极限状态设计中,当考虑结构的短期效应用 应取作用的频遇组合,当考虑结构的长期效应时,应取作用的 永久组合。

    可采用特克斯特拉(Turkstra)规则进行组合,以确定组合可变 作用效应在设计基准期或设计持续期内极大值的概率分布。当有 充分依据时,也可采用其它适当的方法确定。

    5.材科性能的概率分布和参数,应以实际结构构件中的材 料性能确定。当以试件性能估算构件中材料性能的概率分布时、 应计人试件材料性能变换为结构构件中材料性能的换算系数(或 函数)。 5.0.2材料性能的标准值,应以符合规定标准的材料的标准试 牛,按规定的测试方法测得的材料性能的总体分布中的某一分位 值确定。对材料强度,应取分位概率为5%的分位值,而对弹性 模量等物理力学性能应取分位概率为50%的分位值。材料性能 概率分布应按附录G的规定确定。 5.0.3当材料的性能受时间和环境的影响不可忽略时,应计入 其影响因素。 5.0.4岩土统计特性包括标准值和概率分布,可根据具体工点 的原位测试数据统计分析确定。当缺之条件时,可根据岩土的类 别结合工程经验确定。

    6.0.1儿何参数可采用随机变量概率模型,其概率分布和参数 应以正常生产情况下结构、构件或截面的几何尺寸的测试数据头 基础,采用参数估计的方法确定。 6.0.2当儿何参数的变异性较大时,可取其概率分布中一定分 位概率的分位值作为标准值;当几何参数的变异性很小时,可将 其作为常量。

    7.0.1结构的分析应包括作用效应分析和抗力以及其它性能分 析。当作用效应和抗力不能明确区分时,可对结构进行整体分 析。 7.0.2结构的分析可采用理论计算、模型试验、原型试验或将 以上方法结合应用。 7.0.3结构分析中采用的计算模型与基本假定,应符合结构本 身的特性及结构到达极限状态的性状。 7.0.4当结构的计算模型不能精确地反映结构的实际状况时, 可在结构极限状态设计中采用计算模型不定性变量作为附加基本 变量,其概率分布可与不同精度计算模型的计算结果相比较,经 统计分析并结合工程经验判断确定。 7.0.5当以模型试验为基础进行设计时,所采用的模型和试验 方法应能正确地预测实际结构的性能,并应计入试验模型与原型 之间的差异、试验误差和试验结果在统计上的不定性。 7.0.6当以原型试验为基础进行设计时,原型试验应尽可能做 到与儿何尺寸、作用或坏境条件等实际结构相接近。当根据原型 试验结果进行结构设计时,应计入试验结果在统计上的不定性。

    8.1.1当结构极限状态设计采用分项系数法时,应对结构极限 状态设计式中各基本变量分别选用适当的代表值和分项系数,以 反映各基本变量的不定性和变异性对结构可靠性的影响。 8.1.2结构极限状态设计式中各基本变量应采用设计值。设计 值可由各基本变量的标准值或代表值与适当的分项系数表达,并 应符合下式规定:

    式中—几何参数a的设计值; ak—一几何参数a的标准值: Aa一一一儿何参数a的分项附加值 "a—一儿何参数α的分项系数。 8.1.3作用效应的设计值:

    aaakAa ad =aak

    8.2.1结构极限状态设计可采用下列表达式

    8.2.1结构极限状态设计可采用下列表达式

    8.2 极限状态设计表达式

    闸阀标准g (Fd,fa,ad,Cyo,yd) ≥0

    式中C—结构的极限约束值; 。一一结构的重要性系数; Yd——计算模型综合分项系数。 8.2.2 结构承载能力极限状态设计可采用下列表达式

    8.2.2结构承载能力极限状态设计可采用下列表

    oS(Fd,ad,sd)≤RUt,ad,C,yRd

    8.2.3 结构正常使用极限状态设计可采用下列极限约束设计表 达式:

    电力弱电管理、论文S(Fd,fa,ad,yo,ysd)≤C /yRd

    ....
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