港口工程時變可靠度的發展概況

(重慶交通大學 水利工程　重慶　400074)

引言

工程結構在設計、施工、使用過程中具有種種影響結構安全、適用、耐久的不確定因素，主要表現為事物的隨機性、模糊性和認知的不完善性?？煽慷壤碚摮姓J這種不確定性，以概率論與數理統計為分析的理論基礎，以失效概率與可靠指標評定工程結構的安全與性能，目前已成為土木工程結構規劃、設計和維護的重要理論依據[1]。進行港口工程結構可靠性分析能夠揭示各種力學響應量對構件幾何尺寸、荷載作用、材料特性等隨機性因素的敏感度，為評估碼頭結構的安全耐久性提供量化的指標。因此，開展此項研究工作具有重要的理論意義和工程實用價值。

一、國內外時變可靠度研究現狀

結構在設計基準期內，荷載效應和抗力都是隨時間變化的，因此可靠度的問題就成為了時間可靠度的問題。早在上世紀 70 年代，Kameda 就提出了時變可靠度的概念[2]。貢金鑫、趙國藩[3]將 Kameda 給出的計算時變可靠度方法與我國現行設計規范相結合給出了一個時變可靠度計算公式，該公式可將時變可靠度轉化為時不變可靠度，從而可以利用一次二階矩理論計算。此外，一些學者研究了抗力及荷載均隨時間變化的可靠度分析方法，考慮鋼筋銹蝕導致抗力衰減情況下的混凝土結構服役壽命，以及不同服役環境下，結構時變可靠概率[4]，將累積破壞與時變可靠性結合在一起，以計算結構的損傷可靠度。王光遠[5]根據結構荷載效應和抗力隨時間變化的特點提出了已建結構在使用中的動態可靠度的概念，給出了結構維修策略.

目前時變可靠度的研究主要集中在承載能力這一方面。文獻[6]研究了既有結構的承載能力可靠度分析方法，驗證了荷載歷史對結構可靠度提高的有利影響。文獻[7][8]對考慮抗力隨時間變化的結構承載能力可靠度分析進行了研究，提出了一些不同的分析模型和計算方法。文獻[9]以鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度極限狀態及最大撓度極限狀態為例，提出了正常使用極限狀態可靠度分析的基本模式。

二、可靠度理論在港口工程中的應用

上世紀50年代末，結構設計規范把結構安全與經濟的平衡這一理想目標作為必須解決的問題之一。《建筑工程結構設計統一標準》[10]已于1984年頒布，隨后又完成了有關建筑結構設計規范的修訂。我國于1992年頒布了國家標準《港口工程結構可靠度設計統一標準》(GB50015-92)[11]，從此港口結構的設計大部分采用了以可靠度理論為基礎的分項系數設計方法，實現了我國港口工程結構設計全面地從經驗為基礎的定值設計步入統計數據為基礎概率設計法。近 20 多年來，我國完成了新一輪的以概率極限狀態為基礎的設計標準、規范的修訂工作，《港口工程結構可靠度設計統一標準》(GB50158-2010)[12]提出了港口工程結構的設計使用年限，將設計使用年限劃分為兩個檔次，并增加了一種結構設計狀況，將地震狀況從偶然狀況中分離出來，給出了極限狀態設計的抗力表達式。

三、結語

當下，港口工程中時不變可靠度理論的研究已經比較成熟,而時變可靠度理論的研究還不夠充分。用結構時變可靠度理論對結構進行時變可靠度分析、設計是對結構體系的一種更加精確的描述,也是結構可靠性理論的一大進步,其必將促進混凝土耐久性、結構壽命預測和工程抗震可靠度等工作的發展。