水工建築物可靠度
正文
在規定的時期(基準期)內,在規定的條件下,水工建築物完成預定功能(如使用性能、耐久性能或承載能力等)的機率。可靠度pS是建築物或結構的安全性、適用性或耐久性方面的指標。不能完成預定功能的機率稱為失效機率pf,pf=1-pS。設計中套用的可靠性分析方法按其機率理論基礎分為三級水平。①水準三方法:完全基於機率統計理論的方法分析可靠度。②水準二方法:僅考慮各基本隨機變數的均值、方差及分布形式,按一次二階矩法分析可靠度,是實用的近似方法。③水準一方法:半經驗半機率的方法。在普遍的可靠性分析及經驗判斷的基礎上規定各基本變數的分項安全係數,取代單一安全係數進行設計,是實用的過渡方法。
設計時,應按建築物失事的後果(危及人的性命、造成經濟損失、產生社會影響等)確定其安全等級,按結構破壞特點確定其應達到的目標可靠度(或目標可靠指標)。安全等級高的取值高。結構呈脆性破壞時,無明顯前兆,應比延性破壞結構取值高。中國在1984年頒布的《建築結構設計統一標準》(GBJ68-84,試行)是以可靠度為基準的規範,取結構設計基準期為50年,承載能力的目標可靠度為2.7~4.2(相當失效機率為3.5×10-3~1.3×10-5)。水利工程結構設計統一標準正在研製中,鑒於水利工程的特點,一般認為大壩的基準期應長於50年,失效機率應低於10-6。可靠度與安全係數的關係見圖。 水工建築物一般重複性小,對社會經濟影響大,破壞形式多樣,破壞過程不明確,安全要求高,使得水工建築物的可靠性分析有如下特點:①需要建立表達各種破壞形態的極限狀態方程,如需按結構體系的承載能力極限狀態分析大壩破壞機率。②某些規範規定的極限狀態方程是經驗性的,應考慮其計算模式不定性。③體現水工界一貫重視的現場勘測調查、試驗研究等工作的有效性,加強對荷載、抗力等基本變數的統計研究。
此外,統計表明,許多人為因素,如決策和計算中的失誤、施工質量差、使用管理不當等,造成了部分水工建築物失事,這需要專門的分析研究。水利工程界一般認為:設計施工質量好,再加上良好監測控制,稱職的管理及預警措施,能消除災害性破壞,保持壩的安全;近期還不能用機率統計方法評價壩的總體安全性,但對進一步的理論研究和比較研究抱有期望。
可靠度分析,從構件起,逐級研討結構、建築物,直至樞紐工程的可靠性,並在勘測、 規劃、 設計、施工、管理運用的全過程中不斷研討工程安全性,使工程決策達到經濟與安全的諧和,使工程建設達到技術先進、經濟合理、安全適用和確保質量。
見水工建築物安全係數。
參考書目
趙國藩等編著:《工程結構可靠度》,水利電力出版社,北京,1984。