港口工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)

概述結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法

設(shè)計(jì)表達(dá)式

概述

1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期1）概念：按結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命規(guī)定的時(shí)間參數(shù)。規(guī)范規(guī)定：50年。2）與結(jié)構(gòu)實(shí)際使用壽命的關(guān)系2.結(jié)構(gòu)的可靠性與可靠度的概念可靠性：結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性總稱。可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。3.極限狀態(tài)和極限狀態(tài)方程1）極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)。2）隨機(jī)變量：結(jié)構(gòu)抗力R、作用效應(yīng)S。3）極限狀態(tài)方程：

概述

功能函數(shù)：可靠狀態(tài)：極限狀態(tài)：失效狀態(tài)：4.結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的三個(gè)水準(zhǔn)

1)水準(zhǔn)Ⅰ:半概率法(用隨機(jī)變量的一階矩(均值)描述，可靠度分析是基于估計(jì)或工程經(jīng)驗(yàn)判斷)。

2)水準(zhǔn)Ⅱ:近似概率法(用隨機(jī)變量的前二階矩(均值和方差)來(lái)描述它們的分布，估計(jì)失效概率，運(yùn)算時(shí)采用線性化近似手段，故稱為一次二階矩法)。3)水準(zhǔn)Ⅲ:全概率法(以設(shè)計(jì)變量的真實(shí)分布為依據(jù)，精確計(jì)算失效概率)結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法

1.結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算的基本概念1)失效概率概念:結(jié)構(gòu)功能函數(shù)小于零的概率稱為結(jié)構(gòu)的失效概率.計(jì)算公式:失效概率與可靠度的關(guān)系2)可靠性指標(biāo)概念:度量可靠度的指標(biāo).計(jì)算公式:可靠指標(biāo)與安全系數(shù)的關(guān)系問(wèn)題：安全系數(shù)相同是否可靠度相同，為什么？

結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法

3)目標(biāo)可靠指標(biāo)概念：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到的可靠度.確定目標(biāo)可靠指標(biāo)的方法：綜合效益法、類比法和校準(zhǔn)法。2.可靠度計(jì)算方法(一次二階矩法)一次二階矩法的概念:將功能函數(shù)線性化,用隨機(jī)變量的一階矩和二階矩計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的方法.

1)中心點(diǎn)法：將結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)在某點(diǎn)用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，近似地取一次項(xiàng)，該點(diǎn)為線性化點(diǎn)，將線性化點(diǎn)取在中心點(diǎn)或均值點(diǎn)，則線性化后結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差可求出，從而求出可靠指標(biāo)。缺點(diǎn)：對(duì)非線性功能函數(shù)誤差較大；選取不同的極限狀態(tài)方程，不能得到相同的目標(biāo)可靠指標(biāo)。結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法

結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法

2)驗(yàn)算點(diǎn)法(JC法)(國(guó)際結(jié)構(gòu)安全度聯(lián)合委員會(huì)推薦方法)(1)基本概念特點(diǎn)：當(dāng)功能函數(shù)Z為非線性時(shí)，不以通過(guò)中心點(diǎn)（均值點(diǎn)）的超切平面為線性近似，而是以通過(guò)Z=0上的某一點(diǎn)的超切平面作為線性近似，以減小誤差；將基本變量變換為當(dāng)量正態(tài)分布隨機(jī)變量，在可靠度分析中合理反映變量分布類型的影響。驗(yàn)算點(diǎn)：在Z=0上離原點(diǎn)（中心點(diǎn)）最近的點(diǎn)稱為驗(yàn)算點(diǎn)。可靠指標(biāo)的幾何意義：從原點(diǎn)到超切平面的距離就是可靠指標(biāo)β。(2)失效概率的計(jì)算方法（迭代法）及步驟

a.將基本變量變換成正態(tài)分布的隨機(jī)變量

；

b.假設(shè)一個(gè)β值;結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法

c.選取驗(yàn)算點(diǎn)的初始值

d.計(jì)算

值，其中

e.由式（1）計(jì)算值

f.由式（2）計(jì)算值；g.重復(fù)d~f步直至前后兩次差值在允許范圍為止；h.將代入極限狀態(tài)方程

，計(jì)算

的值；i.檢驗(yàn)是否滿足,如不滿足,則由式估算新的β值,重復(fù)步驟d~h的計(jì)算,直到滿足為止；

j.由計(jì)算失效概率.

(或不假設(shè)β,采用直接解方程方法,)

a.將基本變量變換成正態(tài)分布的隨機(jī)變量

；

b.假設(shè)一個(gè)β值;結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法

設(shè)計(jì)表達(dá)式

一、作用1.作用的概念

施加在結(jié)構(gòu)上的集中力和分布力（直接作用），以及引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因（間接作用）總稱為結(jié)構(gòu)上的作用。2.作用的分類1)按時(shí)間變異分類：永久作用；可變作用；偶然作用。2)按空間位置變異分類：固定作用；自由作用。3)按結(jié)構(gòu)反應(yīng)分類：靜態(tài)作用；動(dòng)態(tài)作用。二、作用效應(yīng)組合及設(shè)計(jì)表達(dá)式

設(shè)計(jì)狀況：持久狀況；短暫狀況；偶然狀況。設(shè)計(jì)表達(dá)式：設(shè)計(jì)表達(dá)式

1)持久狀況:指從結(jié)構(gòu)建成至預(yù)期使用壽命完結(jié)的整個(gè)期間.對(duì)持久狀況要考慮承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài):按預(yù)期使用壽命期間內(nèi)作用的最大值概率分布考慮。正常使用極限狀態(tài):可變作用采用所謂的“頻遇值”和“準(zhǔn)永久值”。

持久狀況作用的短期效應(yīng)組合:，頻遇值系數(shù)為0.8.持久狀況作用的長(zhǎng)期效應(yīng)組合:，準(zhǔn)永久值系數(shù)為0.6.2)短暫狀況:指施工期間或建成后某一可預(yù)見(jiàn)的特定較短期間.對(duì)短暫狀況,一般可僅考慮承載能力極限狀態(tài),個(gè)別情況也需考慮正常使用極限狀態(tài).設(shè)計(jì)表達(dá)式

承載能力極限狀態(tài)：當(dāng)需要考慮正常使用極限狀態(tài)時(shí)，按式驗(yàn)算。3)偶然狀況:一般指地震作用的偶然事件。對(duì)偶然狀況只考慮承載能力極限狀態(tài).具體計(jì)算見(jiàn)《水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》.三、算例（參見(jiàn)王云球主編的《港口水工建筑物(Ⅱ)》P27）本章思考題

1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、結(jié)構(gòu)使用壽命的概念？2.