桥梁结构可靠度校准及极限状态设计总结

Pf ≤[Pf ]
≥[ ]
式中, [ Ps ] [ , Pf ] [ , ] 分别是目标 安全概率, 目标失效概率， 和目标可靠指标。 – 第三个公式是工程中常用的公式 。
6.2.2 目标可靠指标
结构可靠——— 最佳平衡点 ——— 经济 确定[]考虑的因素：
① 公众心理→ =2.5-4.0。
工程结构在设计基准期内公众能接受的失效概率 50年基准期失效率 510-3 510-4 公众心里 结构较安全 结构安全
510-5
结构很安全
② 结构重要性 建筑结构安全等级划分
安全等级 一级 二级 三级
破坏后果 很严重 严重 不严重
建筑物类型 重要的房屋 一般的房屋 次要的房屋
③ 结构破坏性质--脆性结构的[]应高于延性结构的[] 延性破坏--结构构件在破坏前有明显的变形或其他预兆。 脆性破坏--结构构件在破坏前无明显的变形或其他预兆。 ④ 社会经济承受力--经济越发达， [] 越高。
已知荷载和抗力的统计参数分别为:
R
服从对数正态分布 R 1.33 VR 0.17
SG 服从正态分布
SL 服从极值 I型分布
S 1.06 VS 0.07
G G
S 0.70 VS 0.29
L L
规范关于钢筋混凝土轴心受压构件的安全系数为 K 1.55
解： (1) 确定结构极限状态对应的功能函数
投资人
规范
建造人
承包人
6.1.2 基于可靠度理论的设计规范 1. 国际标准 General Principles on Reliability for Structures (ISO2394: 1998) 2. 中国规范 建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50153 — 92)
1. 建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50068 — 2001)
R R Rk 1.33 31 41.23
R VRR 0.17 41.23 7.009
S S SGk 10.6 S VS S 0.742
G G G G G
S S SLk 7.0 S VS S 2.03
L L L L L
2. 公路结构可靠度设计统一标准 (GB/T50283 — 1999)
3. 铁路结构可靠度设计统一标准 (GB50216 — 94)
4. 水工结构可靠度设计统一标准 (GB50119 — 94)
5. 港口结构可靠度设计统一标准 (GB50158 — 92)
6.1.3 规范的设计水平
–
水平Ⅰ : 基于经验的确定性设计规范
K 0 S R
式中, S 为荷载效应均值； 为结构抗力均值； 为中心安全系数。
R
K0
– R 和 S 服从正态分布情况
2 2 1 R S2 (1 2 R ) K0 2 1 2 R
– R 和 S 服从对数正态分布情况
2 K 0 exp( R S2 )
主要内容
6.1 基于可靠度理论的桥梁设计规范 6.2极限状态设计(荷载抗力系数设计法) 6.3 全概率直接可靠度设计法
6.1 基于可靠度理论的桥梁设计规范
6.1.1 规范的作用 – 桥梁结构的建造过程包括：设计，构件制造，运输， 建 造，验收，使用，维修，撤除。 – 设计规范的作用是保证建造结构满足社会可接收的安全 水平。 – 它是设计，建造，承包和投资人沟通交流的依据。 设计人
校准法 承认传统设计结构所具有可靠度的合理性，通过计算得出传 统设计结构的可靠度水平，以该可靠度水平作为参考目标可 靠水平，考虑使用经验和经济因素等确定目标可靠水平。
校准法确定目标可靠指标的计算步骤（单一系数确定性设
计法） （1）明确设计表达式，由此确定简单荷载组合情况功 mX 能函数，明确各荷载、抗力的统计参数（均值系数 和变异系数
(4) 用JC法计算构件的可靠指标
3.8082
作业
对于例6.1，荷载效应比为 2.0 时，试标定结构的可靠指标。
中国建筑结构构件目标可靠度水平
结构构件承载力极限状态的可靠指标[]（GB50068-2001）
6.2.3 单一系数设计表达式 基于随机变量均值单一系数设计表达式:
K (SGk SQk ) ≤ Rk
– 水平Ⅱ : 近似概率极限状态设计法（荷载抗力系数设计法）
– 水平 Ⅲ : 全概率直接可靠度设计方法
– 水平Ⅳ : 全寿命设计方法。
6.2极限状态设计(荷载抗力系数设计法)
6.2.1 结构设计的目标
Ps ≥[Ps ]
… … … … …(1)
… … … … …(2) … … … … …(3)
X
K (SGk SQk ) ≤ Rk
mX
），活荷载效应与恒荷载效应比 。

Xk
Z R SG SQ
（2）假定活荷载效应标准值 S Qk ，由荷载效应比确定恒荷 载效应标准值 SGk SQk / ，由设计表达式确定抗力标准值 R k 。
Rk K ( SGk SQk ) K ( SGk SGk ) K (1 ) SGk
K (SGk SQk ) ≤ Rk
Z R SG SQ
(2) 假定活荷载标准值，并确定恒荷载和抗力标准值
S L 10
S L SQ
SGk SLk / 10/1 10
Rk K (SGk SQk ) 1.55 (10 10) 31
(3) 确定个随机变量的的均值和标准差
（3）根据荷载、抗力标准值和其统计参数，确定其相应的荷载 效应和抗力的均值和标准值。
பைடு நூலகம்
m X X k
X mX
（4）根据功能函数和荷载效应和抗力的均值和标准值，采 用验算点法确定结构可靠指标。 （5）对不同荷载效应比的结构可靠指标求均值，得到最终 的结果。
例 6.1
已知一钢筋混凝土轴心受压构件在恒荷载 FG 和活荷载 FL作 用下，其对应荷载效应分别为 SG和 SL。该构件按结构规范设计， 假定活荷载与恒荷载效应比为 SQk / SGk 1.0 ，试标定该构件 所具有的可靠指标。