石油天然气工业 海洋结构附加信息和指南

附加信息和指南

A.1 分项系数的校准

分项系数的推导是基于一系列设计条件进行的。可靠度会根据设计条件的不同而发生变化，因此对各个独立参数进行优化，最大程度减少不同条件下与目标可靠度的偏差。可以对独立地理位置和结构形式进行校准，或者对预期不同地理位置和结构形式进行校核。

需要对每个极限状态和L1、L2和L3各个风险等级单独校准。

分项系数的校准需指出整个结构中特殊部件的重要性，作用效应的权重组合和阻力模型。宜适当考虑基本变量的不同发生率和统计不确定性。

A.2 可靠度

A.2.1 总则

在本文件中，“可靠度”一词主要用于“结构可靠度”，也涉及人员的整体安全、环境风险和经济风险。

当可靠度度评估基于实际经验时，它们被称为“定量分析”，这意味着结果可以用来解释真正的失效率。在这种情况下，不确定性（包括知识的缺失）是最小的，不会对计算或假定的可靠度水平产生实质性影响。当建模的不确定性和假设对结果有重大影响，可靠度分析被认定是定性的，意味着失效概率不一定会是真实的。最好使用定量分析的方法，但有时不可能使用定量分析。

“定性”结构可靠度分析通常用于制定ULS 和FLS 标准，而“定量”风险评估在ALS 标准方面发挥更大作用。

可靠度水平与原因、设计条件、使用的分析方法和不确定性密切相关。在设置目标可靠度水平时应根据结构、基础、地震和冰情况区分考虑。

在可能的范围内，所选择的可靠度目标应与既定现实情况保持一致，以便维持可接受的风险值。制定目标时应考虑生命安全、环境后果和经济后果。如果需要，还应考虑在设计寿命期或分析阶段参数变化对可靠度的影响。

本条款中概述的原则可用于：

——分项系数推导；

——证明通过特定的设计方案可以实现足够的安全性；

——证明通过运输、逃生、疏散、救援和海冰管理等操作程序可以获得足够安全保障。

A.2.2 可靠度和失效概率

安全可以表示为

——指定参考期内的失效概率

——可靠度，即在参考期内不发生失效的概率

可靠度和失效概率通常以年为单位表示，这意味着参考期为一年。这两种度量方式可以等效使用，这两个术语可经常互换。

可靠度R 和失效概率f p 之间的关系由式〔A.1〕给出：

R =1−P f ………………………………………………(A.1)

有时把结构可靠度度量作为储备强度比，即结构的极限承载力除以100年极限作用的比例。同时可

以在度量和可靠度间建立对应关系，需要强调这种对应关系只用于特定分析方法。

A.2.3 系统和部件可靠度

可评估单个结构或系统组件以及整体结构的可靠度。当一个以上失效状态控制结构或系统部件的可靠度，或者分析的结构或系统由多个组件构成，应评估整个系统的可靠度。应特别强调初始部件失效导致系统失效的可能性。

ALS标准通常与系统故障有关，而ULS和FLS标准通常与组件故障有关。根据疲劳要求，将部件失效标准与疲劳失效导致系统失效的可能性联系起来是很重要的。

已经为相关的灾害（包括风暴、地震和冰）制定了结构失效的（例如，L1和L2风险等级）可靠度目标。这些目标的确立是为了实现社会认可的人员和环境的风险水平。

A.2.4 单一和多重原因

可靠度评估可针对单个或多个原因进行。单一原因可能包括特定的物理环境过程，如波浪和冰，或其他灾害，如火灾、爆炸和船舶碰撞。可靠度目标应反映不同原因对结构或系统的安全影响。

A.2.5失效概率与生命安全

海上设施的风险水平在安全分析（安全案例）中通常以年度个体风险形式（IRPA）进行量化和体现。即每年的个体死亡可能性。IRPA中规定了风险容忍标准，并以对降低IPRA贡献的方式评估了风险缓解措施。

IRPA的作用在于直接平衡了有人平台（L1风险等级）在既定灾害下导致结构倒塌的年概率。然而结构失效仅是个体风险的一个因素，这个比例与平台类型和地理位置密切关联。对于有人平台，应尽量减少IRPA和结构倒塌的年概率。

A.2.6灾害曲线

已经为最相关的危险包括极端风暴风险（见ISO 19902）、地震风险（见ISO 19901-2）和冰风险（见ISO 19906）设立结构失效的（例如，L1和L2风险等级）可靠度目标。对于给定的风险等级，这些目标的差异在很大程度上反映了相关灾害曲线斜率的差异。

灾害曲线描述了灾害程度随重现期或年超越概率的变化。这个曲线提供了降低给定风险方法的相应难度。图A.1给出了覆盖波浪运动（受拖曳力控制的海上钢结构平台）、海冰作用和地震作用的灾害曲线示例。

灾害曲线的“斜率”可定义为10000年灾害强度除以100年灾害强度的比值。在图A.1给出的示例中，在海冰作用下的灾害曲线坡度相对较缓（1.4至1.5）（见参考文献[14]），对于以拖曳为主的结构，在波浪作用下增至1.5-1.9（见参考文献[15]），在地震灾害下显著增加至2.5至5（见ISO 19901-2）。冰脊作用下的灾害曲线与地震灾害曲线基本一致（见参考文献[14] ）。

参数：

规整化的作用(ERP/E100)a

重现期（年）

地震作用

波浪作用

海冰作用

a ERP/E100 指不同重现期运动与百年运动比值

图A.1-灾害曲线示例

这种斜率差异意味着提高安全性所增加的成本取决于灾害类型和地理位置。在地震活动性强的地区，成本可能远远高于在极端风暴或海冰作用下提高安全性的成本。

对于海冰作用，灾害曲线的斜率类似于与冬季风暴波浪灾害曲线的下限。因此在冬季风暴（北海）条件下，ULS设计中100年条件下的作用系数（如ISO 19906:2010表7-4所示）确实与ISO 19902:2007表A.9.9-1所示非常相似。ALS设计的重现期也是等效的，并且可靠度目标也是相似的。

对于ISO海洋结构物标准中未明确涵盖的其他危险或地理区域，可以使用相同的原则并考虑A.2.7中提供的指南来制定一致的作用系数。

A.2.7概率分析

A.2.7.1总则

ISO 2394包含了许多关于概率计算方法的细节。A.2.7.2至A.2.7.4给出了海上结构物的一般指南。A.2.7.2模型特征

作用和抗力可以用概率分布直接表示，也可以用与环境或结构参数相关的数学模型来表示，这些参