港口工程时变可靠度的发展概况

(重庆交通大学 水利工程　重庆　400074)

引言

工程结构在设计、施工、使用过程中具有种种影响结构安全、适用、耐久的不确定因素，主要表现为事物的随机性、模糊性和认知的不完善性。可靠度理论承认这种不确定性，以概率论与数理统计为分析的理论基础，以失效概率与可靠指标评定工程结构的安全与性能，目前已成为土木工程结构规划、设计和维护的重要理论依据[1]。进行港口工程结构可靠性分析能够揭示各种力学响应量对构件几何尺寸、荷载作用、材料特性等随机性因素的敏感度，为评估码头结构的安全耐久性提供量化的指标。因此，开展此项研究工作具有重要的理论意义和工程实用价值。

一、国内外时变可靠度研究现状

结构在设计基准期内，荷载效应和抗力都是随时间变化的，因此可靠度的问题就成为了时间可靠度的问题。早在上世纪 70 年代，Kameda 就提出了时变可靠度的概念[2]。贡金鑫、赵国藩[3]将 Kameda 给出的计算时变可靠度方法与我国现行设计规范相结合给出了一个时变可靠度计算公式，该公式可将时变可靠度转化为时不变可靠度，从而可以利用一次二阶矩理论计算。此外，一些学者研究了抗力及荷载均随时间变化的可靠度分析方法，考虑钢筋锈蚀导致抗力衰减情况下的混凝土结构服役寿命，以及不同服役环境下，结构时变可靠概率[4]，将累积破坏与时变可靠性结合在一起，以计算结构的损伤可靠度。王光远[5]根据结构荷载效应和抗力随时间变化的特点提出了已建结构在使用中的动态可靠度的概念，给出了结构维修策略.

目前时变可靠度的研究主要集中在承载能力这一方面。文献[6]研究了既有结构的承载能力可靠度分析方法，验证了荷载历史对结构可靠度提高的有利影响。文献[7][8]对考虑抗力随时间变化的结构承载能力可靠度分析进行了研究，提出了一些不同的分析模型和计算方法。文献[9]以钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度极限状态及最大挠度极限状态为例，提出了正常使用极限状态可靠度分析的基本模式。

二、可靠度理论在港口工程中的应用

上世纪50年代末，结构设计规范把结构安全与经济的平衡这一理想目标作为必须解决的问题之一。《建筑工程结构设计统一标准》[10]已于1984年颁布，随后又完成了有关建筑结构设计规范的修订。我国于1992年颁布了国家标准《港口工程结构可靠度设计统一标准》(GB50015-92)[11]，从此港口结构的设计大部分采用了以可靠度理论为基础的分项系数设计方法，实现了我国港口工程结构设计全面地从经验为基础的定值设计步入统计数据为基础概率设计法。近 20 多年来，我国完成了新一轮的以概率极限状态为基础的设计标准、规范的修订工作，《港口工程结构可靠度设计统一标准》(GB50158-2010)[12]提出了港口工程结构的设计使用年限，将设计使用年限划分为两个档次，并增加了一种结构设计状况，将地震状况从偶然状况中分离出来，给出了极限状态设计的抗力表达式。

三、结语

当下，港口工程中时不变可靠度理论的研究已经比较成熟,而时变可靠度理论的研究还不够充分。用结构时变可靠度理论对结构进行时变可靠度分析、设计是对结构体系的一种更加精确的描述,也是结构可靠性理论的一大进步,其必将促进混凝土耐久性、结构寿命预测和工程抗震可靠度等工作的发展。