水利水電工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準[附條文說明]GB50199-20131??總????則1.0.1??為統(tǒng)一水利水電工程結構可靠性設計的基本原則和設計標準，使水工結構設計符合安全適用、經(jīng)濟合理、技術先進的要求，制定本標準。1.0.2??本標準適用于各類水工建筑物整體結構、結構構件以及地基基礎的設計，也適用于施工階段和使用階段的結構設計及既有結構的可靠性評定。1.0.3??水工結構設計宜采用以概率理論為基礎、以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法。當缺乏統(tǒng)計資料時，結構設計可根據(jù)可靠的工程經(jīng)驗或必要的試驗研究進行，也可采用容許應力法或單一安全系數(shù)法等方法進行。1.0.4??各類水工結構設計規(guī)范應共同遵守本標準規(guī)定的基本準則，并對計算分析、細部構造設計、材料性能、施工質量、運行條件及維護等提出相應的規(guī)定。1.0.5??水利水電工程結構可靠性設計，除應執(zhí)行本標準外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。2??術語和符號2.1??術????語2.1.1??水工結構????????????為防治水患、開發(fā)水利，實現(xiàn)水利、水電、港口、航道等工程目標而修建的直接或間接承受水作用的各種水工建筑物以及組成這些建筑物的具有一定強度和剛度并有機組合在一起的各連續(xù)部件，統(tǒng)稱為水工結構，或簡稱結構。2.1.2??結構體系????????結構中的所有承載構件及其共同工作的方式。2.1.3??結構構件???????結構在物理上可以區(qū)分出的部件。2.1.4??結構模型???????用于結構分析、設計等的理想化的結構體系。2.1.5??設計使用年限?????設計規(guī)定的結構能發(fā)揮預定功能或僅需局部修復即可按預定功能使用的年限。2.1.6??設計狀況??????代表一定時段內(nèi)結構體系、承受的作用、材料性能等實際情況的一組設計條件，在該條件下結構不超越有關的極限狀態(tài)。2.1.7??持久設計狀況?????在結構使用過程中一定出現(xiàn)，且持續(xù)期很長的設計狀況，其持續(xù)期一般與設計使用年限屬同一數(shù)量級。2.1.8??短暫設計狀況?????在結構施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設計使用年限相比，其持續(xù)期很短的設計狀況。2.1.9??偶然設計狀況????????在結構使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)時間很短的設計狀況。2.1.10??極限狀態(tài)??????整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。2.1.11??承載能力極限狀態(tài)????????對應于結構達到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)。2.1.12??正常使用極限狀態(tài)???????對應于結構達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。2.1.13??抗力????????結構承受作用效應的能力。2.1.14??可靠性?????結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力。2.1.15??可靠度??????結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。2.1.16??失效概率??????結構不能完成預定功能的概率。2.1.17??可靠指標??????度量結構可靠度的數(shù)值指標。2.1.18??基本變量????????代表物理量的一組規(guī)定的變量，用于表示作用和環(huán)境影響、材料和巖土的性能以及幾何參數(shù)的特征。2.1.19??功能函數(shù)??????關于基本變量的函數(shù)，該函數(shù)表征一種結構功能。2.1.20??概率分布?????隨機變量取值的統(tǒng)計規(guī)律，一般采用概率密度函數(shù)或概率分布函數(shù)表示。2.1.21??統(tǒng)計參數(shù)??????在概率分布中用來表示隨機變量取值的平均水平和離散程度等的數(shù)字特征。2.1.22??分位值?????與隨機變量概率分布函數(shù)的某一概率相應的值。2.1.23??名義值????????用非統(tǒng)計方法確定的值。2.1.24??極限狀態(tài)法??????不使結構超越某種規(guī)定的極限狀態(tài)的設計方法。2.1.25??概率極限狀態(tài)法??????結構設計時，直接以影響結構可靠度的基本變量作為隨機變量，根據(jù)結構的極限狀態(tài)方程計算結構的失效概率或可靠指標的方法；或者以允許失效概率或目標可靠指標為基礎，建立結構可靠度與極限狀態(tài)方程之間的數(shù)學關系，將結構的極限狀態(tài)方程轉化為基本變量標準值(或代表值)和相應的分項系數(shù)形式表達的極限狀態(tài)設計表達式進行設計的方法。?2.1.26??容許應力法?????使結構或地基在作用標準值下產(chǎn)生的應力不超過規(guī)定的容許應力(材料或巖土強度標準值除以某一安全系數(shù))的設計方法。2.1.27??單一安全系數(shù)法??????使結構或地基的抗力標準值與作用標準值的效應之比不低于某一規(guī)定安全系數(shù)的設計方法。2.1.28??作用???????施加在結構上的集中力或分布力(直接作用，也稱為荷載)和引起結構外加變形或約束變形的原因(間接作用)。2.1.29??作用效應??????由作用引起的結構的反應，包括內(nèi)力、變形和應力等。2.1.30??單個作用????????可認為與結構上的任何其他作用之間在時間和空間上為統(tǒng)計獨立的作用。2.1.31??永久作用?????在設計所考慮的時期內(nèi)始終存在且其量值變化與平均值相比可以忽略不計的作用，或其變化是單調的并趨于某個限值的作用。2.1.32??可變作用???????在設計使用年限內(nèi)其量值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可忽略不計的作用。?2.1.33??偶然作用????????在設計使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大，且持續(xù)時間很短的作用。2.1.34??地震作用????????地震對結構所產(chǎn)生的作用。2.1.35??土工作用??????由巖土、填方或地下水傳遞到結構上的作用。2.1.36??固定作用????????在結構上具有固定空間分布的作用，但其數(shù)值可能是隨機的。當固定作用在結構某一點上的大小和方向確定后，該作用在整個結構上的作用即得以確定。2.1.37??自由作用???????在結構上給定的范圍內(nèi)具有任意空間分布的作用。2.1.38??靜態(tài)作用????????使結構產(chǎn)生的加速度可以忽略不計的作用。2.1.39??動態(tài)作用??????使結構產(chǎn)生的加速度不可忽略不計的作用。2.1.40??有界作用????????具有不能被超越的且可確切或近似掌握其界限值的作用。2.1.41??無界作用????????沒有明確界限值的作用。2.1.42??設計基準期??????為確定可變作用等的取值而選用的時間參數(shù)。2.1.43??作用的標準值????????作用的主要代表值，可根據(jù)對觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、作用的自然界限或工程經(jīng)驗確定。2.1.44??作用的設計值??????作用標準值與作用分項系數(shù)的乘積。2.1.45??作用(荷載)組合????????在不同作用的同時影響下，為驗證某一極限狀態(tài)的結構可靠度而采用的一組作用的組合。2.1.46??基本組合????????按承載能力極限狀態(tài)設計時，持久設計狀況或短暫設計狀況下，永久作用與可變作用的組合。當作用與作用效應之間按線性關系考慮時，作用基本組合的效應設計值即為各作用設計值效應的組合。?2.1.47??偶然組合????????按承載能力極限狀態(tài)設計時，永久作用、可變作用與一種偶然作用的組合。當作用與作用效應之間按線性關系考慮時，作用偶然組合的效應設計值即為各作用設計值效應的組合。2.1.48??標準組合?????按正常使用極限狀態(tài)設計時，對永久作用、可變作用均采用標準值為作用代表值的組合。2.1.49??環(huán)境影響????????環(huán)境對結構產(chǎn)生的各種力學的、物理的、化學的或生物的不利影響。環(huán)境影響會引起結構材料性能的劣化，降低結構的安全性或適用性，影響結構的耐久性。2.1.50??材料性能的標準值???????符合規(guī)定質量的材料性能概率分布的某一分位值或材料性能的名義值。2.1.51??材料性能的設計值????材料性能的標準值除以材料性能分項系數(shù)所得的值。2.1.52??幾何參數(shù)的標準值????設計規(guī)定的幾何參數(shù)公稱值或幾何參數(shù)概率分布的某一分位值。2.1.53??結構分析????????確定結構上作用效應的過程。2.1.54??線彈性分析?????基于線性應力-應變或彎矩-曲率關系，采用彈性理論分析方法對結構幾何形體進行的結構分析。2.1.55??非線性分析??????基于材料非線性變形特性對結構的幾何形體進行的結構分析。2.1.56??既有結構????????已經(jīng)存在的各類工程結構。2.1.57??評估使用年限??????可靠性評定所預估的既有結構在規(guī)定條件下的使用年限。2.1.58??荷載檢驗??????通過施加荷載評定結構的性能或預測其承載力的試驗。2.2??符????號2.2.1??結構可靠度????T——結構的設計基準期；????R——結構的抗力；?????S——結構的作用效應；????Z——結構的功能函數(shù)；????μR——抗力的平均值；????σR——抗力的標準差；????δR——抗力的變異系數(shù)；????μS——作用效應的平均值；????σS——作用效應的標準差；????δS——作用效應的變異系數(shù)；????ps——結構的可靠概率；????pf——結構的失效概率；????β——結構的可靠指標；????βt——目標的可靠指標；????Ωi——第i種結構的權系數(shù)；????Xi——第i個隨機變量(包括基本變量和附加變量)；????μXi——隨機變量Xi的平均值；????σXi——隨機變量Xi的標準差；????X*i——隨機變量Xi的設計驗算點；????μ′Xi——隨機變量Xi的當量正態(tài)分布平均值；????σ′Xi——隨機變量Xi的當量正態(tài)分布標準差；????ai——隨機變量Xi的敏度系數(shù)。2.2.2??作用和作用效應????F——作用；????G——永久作用；????Gk——永久作用的標準值；????Q——可變作用；????Qk——可變作用的標準值；????A——偶然作用；????Ak——偶然作用的代表值；????P——預應力作用的有關代表值；????Fk——作用的標準值；????Fd——作用的設計值；????μf——作用的平均值；????μG——永久作用的平均值；????μQ——可變作用的平均值；????σf——作用的標準差；????δf——作用的變異系數(shù)。2.2.3??材料性能和幾何參數(shù)????fk——材料性能的標準值；????fd——材料性能的設計值；????fc——結構中材料的性能值；????fs——試件中材料的性能值；????μm——材料性能的平均值；????δm——材料性能的標準差；????a——幾何參數(shù)；?????ak——幾何參數(shù)的標準值；????μa——幾何參數(shù)的平均值；????δa——幾何參數(shù)的變異系數(shù)；????w0——反映結構材料性能與試件性能差別的影響系數(shù)。2.2.4??分項系數(shù)和功能限值????γ0——結構的重要性系數(shù)；????ψ——設計狀況系數(shù)；????γf——作用的分項系數(shù)；????γm——材料性能的分項系數(shù)；????γG——永久作用的分項系數(shù)；????γQ——可變作用的分項系數(shù)；????γp——預應力作用的分項系數(shù)；????γd——結構系數(shù)；????C——正常使用極限狀態(tài)下結構的功能限值。2.2.5??數(shù)學符號????Φ(·)——標準正態(tài)分布函數(shù)；????φ(·)——標準正態(tài)分布的概率密度函數(shù)；????Φ-1(·)——標準正態(tài)分布的反函數(shù)；????F(X)——隨機變量X的概率分布函數(shù)；????F-1(X)——隨機變量X的概率分布函數(shù)的反函數(shù)；????f(X)——隨機變量X的概率密度函數(shù)；????E(X)——隨機變量X的數(shù)學期望；????D(X)——隨機變量X的方差；????exp(·)——指數(shù)函數(shù)；????S(·)——作用效應函數(shù)；????R(·)——結構抗力函數(shù)；????g(·)——結構功能函數(shù)。3??基本規(guī)定3.1??一般規(guī)定3.1.1??水工結構的設計、施工和維護應使結構在規(guī)定的設計使用年限內(nèi)以安全且經(jīng)濟的方式滿足規(guī)定的各項功能要求。3.1.2??水工結構在設計使用年限內(nèi)應滿足下列功能要求：????1??在正常施工和正常使用時，應能承受可能出現(xiàn)的各種作用。????2??在正常使用時，應具有設計規(guī)定的工作性能。????3??在正常維護下，應具有設計規(guī)定的耐久性。????4??在出現(xiàn)預定的偶然作用時，主體結構應能保持必需的穩(wěn)定性。3.1.3??水工結構設計時，應避免結構出現(xiàn)損壞或少出現(xiàn)損壞，并應根據(jù)下列要求采取適當?shù)拇胧????1??應避免、消除或減少結構可能受到的危害。????2??應采用對可能受到的危害反應不敏感的結構類型。????3??應采用當結構出現(xiàn)可接受的局部損壞時結構的其他部分仍能保持安全可靠的結構類型。????4??不宜采用無破壞預兆的結構體系。????5??應使結構具有整體穩(wěn)固性。3.1.4??宜采取下列措施滿足結構設計的基本要求：????1??宜采用適當?shù)牟牧稀????2??宜采用合理的設計和構造。????3??對結構的設計、制作、施工和使用(包括定期的檢查、維護和維修)等宜制定相應的控制措施。3.2??結構安全級別和可靠度3.2.1??水工建筑物設計時，應根據(jù)水工建筑物級別，采用不同的結構安全級別。水工建筑物結構安全級別的劃分應符合表3.2.1的規(guī)定。3.2.2??結構及結構構件的安全級別，根據(jù)其在水工建筑物中的部位、本身破壞對水工建筑物安全影響，可比水工建筑物的結構安全級別降低一級，但不應低于Ⅲ級。地基的結構安全級別應與水工建筑物的結構安全級別相同。3.2.3??可靠度水平的設置應根據(jù)結構構件的安全級別、失效模式和經(jīng)濟因素等確定。對結構的安全性和適用性可采用不同的可靠度水平。3.2.4??當有充分的統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，結構構件的可靠度宜采用可靠指標β度量。結構構件設計時采用的可靠指標，可根據(jù)對現(xiàn)有結構構件的可靠度分析，并結合使用經(jīng)驗和經(jīng)濟因素等確定。3.3??設計使用年限和耐久性3.3.1??水工結構設計時，應規(guī)定結構的設計使用年限。3.3.2??1級～3級主要建筑物結構的設計使用年限應采用100年，其他永久性建筑物結構應采用50年。臨時建筑物結構的設計使用年限應根據(jù)預定的使用年限和可能滯后的時間采用5年～15年。3.3.3??水工結構設計時，應對環(huán)境影響進行評估。當結構所處的環(huán)境對其耐久性有較大影響時，應根據(jù)不同的環(huán)境類別采用相應的結構材料、設計構造、防護措施、施工質量要求等，并應制定在使甩期間的定期檢修和維護制度，以保證結構在設計使用年限內(nèi)滿足安全和正常使用的要求。3.3.4??環(huán)境對結構耐久性的影響，可根據(jù)工程經(jīng)驗、試驗研究、計算或綜合分析等方法進行評估。3.3.5??環(huán)境類別的劃分和相應的設計、施工、使用及維護的要求等，應遵守國家現(xiàn)行相關標準的規(guī)定。4??極限狀態(tài)設計原則4.1??極限狀態(tài)4.1.1??水工結構應按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計。4.1.2??水工結構設計應對結構的各種極限狀態(tài)規(guī)定明確的標志及限值。4.1.3??當結構或結構構件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應認為超過了承載能力極限狀態(tài)：????1??整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡。????2??結構構件因超過材料強度而破壞，或因過度的變形而不適于繼續(xù)承載。?????3??結構或結構構件喪失穩(wěn)定。????4??整個結構或結構的一部分轉變?yōu)闄C動體系。????5??土、石結構或地基、圍巖產(chǎn)生滲透失穩(wěn)等。????6??地基喪失承載力而破壞。4.1.4??結構達到影響正常使用或耐久性的限值，且出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應認為超過了正常使用極限狀態(tài)：????1??影響結構正常使用或外觀的變形。????2??對運行人員或設備、儀表等產(chǎn)生影響正常工作的振動。????3??對結構外形、耐久性以及防滲結構抗?jié)B能力有影響的局部損壞。????4??影響正常使用的其他特定狀態(tài)。4.1.5??水工結構的破壞可分為以下兩類：????1??第一類破壞為非突發(fā)性的破壞，破壞前可見到明顯征兆，破壞過程緩慢。????2??第二類破壞為突發(fā)性的破壞，破壞前無明顯征兆，或結構一旦發(fā)生破壞難于補救或修復。4.1.6??結構設計時，應對結構的不同極限狀態(tài)分別進行計算或驗算；當某一極限狀態(tài)的計算或驗算起控制作用時，可僅對該極限狀態(tài)進行計算或驗算。4.2??設計狀況4.2.1??結構設計時，應根據(jù)結構在施工、安裝、運行、檢修不同時期可能出現(xiàn)的不同作用、結構體系和環(huán)境條件，按以下三種設計狀況設計：?????1??持久設計狀況應用于結構使用時的正常情況。????2??短暫設計狀況應用于結構出現(xiàn)的臨時情況，包括結構施工和維修時的情況等。?????3??偶然設計狀況應用于結構出現(xiàn)的非常情況，包括結構在承受永久作用和一些可變作用的同時，遭遇某一種偶然作用的情況等。4.2.2??結構設計時，對不同的設計狀況，應采用相應的結構體系、可靠度水平、基本變量和作用組合等。4.3??極限狀態(tài)設計4.3.1??對本標準第4.2.1條規(guī)定的三種設計狀況應按下列要求分別進行極限狀態(tài)設計：????1??對三種設計狀況，均應進行承載能力極限狀態(tài)設計。????2??對持久設計狀況，應進行正常使用極限狀態(tài)設計。????3??對短暫設計狀況，可根據(jù)需要進行正常使用極限狀態(tài)設計。????4??對偶然設計狀況，可不進行正常使用極限狀態(tài)設計。4.3.2??水工結構設計應根據(jù)在不同設計狀況下，對可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行作用組合，并應采用各自的不利組合進行設計。4.3.3??進行承載能力極限狀態(tài)設計時，應根據(jù)不同的設計狀況采用下列作用組合：????1??基本組合應用于持久設計狀況或短暫設計狀況。????2??偶然組合應用于偶然設計狀況。在每一種偶然組合中，應只考慮一個偶然作用。4.3.4??對于偶然設計狀況，應按下列原則進行設計：????1??對主要水工建筑物的主要承載結構，應按作用的偶然組合進行設計，或采取防護措施，使主要承載結構不致喪失承載能力。????2??在主要建筑物偶然設計狀況下，次要水工建筑物和主要水工建筑物的非主要承載結構產(chǎn)生局部破壞時，不得影響主要水工建筑物主要承載結構的安全。4.3.5??進行正常使用極限狀態(tài)設計時，應采用標準組合或標準組合并考慮長期作用的影響。4.3.6??在結構可靠度分析時，應將作用和材料、地基、圍巖的性能及結構的幾何參數(shù)等作為基本變量，將計算模式不定性等作為附加變量。4.3.7??基本變量應作為隨機變量，基本變量統(tǒng)計參數(shù)和概率分布可按本標準附錄A確定。4.3.8??在結構可靠度分析時，也可將結構的作用效應或結構抗力作為綜合的基本變量。4.3.9??結構的功能函數(shù)Z可按下式計算：????式中：g(·)——結構的功能函數(shù)；??????????Xi(i＝1，2，…，n)——基本變量和附加變量。4.3.10??結構的極限狀態(tài)應按下式表達的極限狀態(tài)方程確定：4.3.11??結構按極限狀態(tài)設計應符合下式要求：????當僅有結構抗力和作用效應兩個綜合的基本變量時，應符合下式要求：????式中：R——結構抗力；??????????S——作用效應。4.3.12??結構的可靠度和可靠概率計算應符合下列規(guī)定：????1??結構的可靠度宜采用可靠指標β表達，可靠指標β可按下列公式計算：????式中：-1(·)——標準正態(tài)分布函數(shù)的反函數(shù)；??????????pf——結構的失效概率。????2??結構的可靠概率ps按下式計算：????式中：ps——結構的可靠概率。4.3.13??結構的可靠指標宜根據(jù)基本變量和附加變量的平均值、標準差及概率分布按本標準附錄B.1進行計算。4.3.14??與結構的各種設計狀況和極限狀態(tài)相對應的結構可靠度設計水平應達到規(guī)定的目標可靠指標。目標可靠指標應根據(jù)現(xiàn)行各類水工結構設計規(guī)范可靠度校準結果，結合正常設計與施工的結構可靠度分析和運行經(jīng)驗，并應經(jīng)安全與經(jīng)濟的綜合分析確定。結構可靠度校準與目標可靠指標的確定可按本標準附錄B.2進行。4.3.15??承載能力極限狀態(tài)設計的目標可靠指標應按結構安全級別、設計狀況、破壞類型分別給出。對同一結構安全級別的結構，短暫設計狀況和偶然設計狀況的目標可靠指標可低于持久設計狀況的目標可靠指標；第二類破壞的結構目標可靠指標應高于第一類破壞的結構目標可靠指標。4.3.16??結構構件宜根據(jù)規(guī)定的可靠指標，采用由作用的代表值、材料性能的標準值、幾何參數(shù)的標準值和各相應的分項系數(shù)構成的極限狀態(tài)設計表達式進行設計。水工結構構件承載能力極限狀態(tài)持久設計狀況的目標可靠指標βt不應低于表4.3.16的規(guī)定。有條件時也可按本標準附錄B.3的規(guī)定，直接采用基于可靠指標的方法進行設計。4.3.17??結構正常使用極限狀態(tài)的目標可靠指標可根據(jù)不同結構的特點和工程經(jīng)驗確定。5??結構上的作用和環(huán)境影響5.1??結構上的作用5.1.1??結構上的各種作用，當在時間上或空間上互相獨立時，每一種作用可作為單獨的作用；當某些作用相關密切，且經(jīng)常以它們的不利值同時出現(xiàn)時，也可將它們一起作為單個作用。5.1.2??結構上的作用可按下列性質分類：????1??按隨時間的變化分類：??????1)永久作用；??????2)可變作用；???????3)偶然作用。????水工結構上的作用隨時間的變化可按本標準附錄C進行分類。????2??按隨空間的變化分類：??????1)固定作用；??????2)自由作用。????3??按結構的反應特點分類：??????1)靜態(tài)作用；??????2)動態(tài)作用。????4??按有無限值分類：??????1)有界作用；??????2)無界作用。????5??其他分類。5.2??作用的隨機特性5.2.1??結構上的作用宜作為隨機變量，當其變異性不大時，可作為常量。5.2.2??結構上的可變作用隨時間變化的隨機過程，可作為隨機變量?？勺冏饔玫母怕史植伎砂幢緲藴矢戒汣確定。5.2.3??水工建筑物結構設計時可變作用的設計基準期應按下列規(guī)定確定：????1??1級～3級主要建筑物結構的設計基準期應采用100年，其他永久性建筑物結構應采用50年。????2??臨時建筑物結構的設計基準期應根據(jù)設計使用年限及可能滯后的時間確定。????3??特大型工程建筑物結構的設計基準期應經(jīng)專門研究確定。5.2.4??在結構可靠度分析中，作用的統(tǒng)計參數(shù)和概率分布可根據(jù)實際觀測或試驗數(shù)據(jù)按本標準附錄A的統(tǒng)計方法確定。統(tǒng)計數(shù)據(jù)應有代表性，當統(tǒng)計資料不充分時，可結合工程經(jīng)驗綜合分析判斷確定。5.2.5??當結構的作用是根據(jù)多個隨機變量計算確定時，其統(tǒng)計參數(shù)可采用本標準附錄A的方法確定，也可按工程實踐經(jīng)驗確定。5.3??作用的代表值5.3.1??當采用分項系數(shù)表達的概率極限狀態(tài)設計方法時，永久作用和可變作用的代表值應采用作用的標準值，偶然作用的代表值可根據(jù)具體水工結構設計規(guī)范的規(guī)定確定。5.3.2??永久作用的標準值，可采用規(guī)定的概率分布中的某個分位值；也可以根據(jù)傳統(tǒng)方法或某種顯著特征確定。5.3.3??可變作用的標準值可采用設計基準期或年(時段)內(nèi)的最大(小)值概率分布中指定的某個分位值，應按本標準附錄C確定。對有傳統(tǒng)的取值或有顯著特征，以及難以依靠統(tǒng)計資料按概率分布的分位值確定標準值的可變作用，可根據(jù)工程經(jīng)驗通過分析判斷確定。有明確額定限值的有界可變作用，應規(guī)定該額定限值為標準值。5.4??環(huán)境影響5.4.1??環(huán)境影響可分為永久影響、可變影響和偶然影響。5.4.2??對結構的環(huán)境影響應進行定量描述；當沒有條件進行定量描述時，也可通過環(huán)境對結構的影響程度的分級等方法進行定性描述，并應在設計中采取相應的技術措施。6??材料和巖土性能及幾何參數(shù)6.1??材料、地基、圍巖性能的隨機特性6.1.1??材料和地基、圍巖的物理力學特性和其他性能，應按國家現(xiàn)行有關標準經(jīng)試驗確定。6.1.2??材料、地基、圍巖的性能宜采用隨機變量概率分布模型描述。統(tǒng)計參數(shù)和概率分布宜采用本標準附錄A的方法確定。當統(tǒng)計資料不充分時，人工材料性能可采用正態(tài)分布或對數(shù)正態(tài)分布；巖、土材料，地基和圍巖性能可采用對數(shù)正態(tài)分布或其他分布。6.1.3??巖、土材料和地基、圍巖試件性能的統(tǒng)計參數(shù)與概率分布，應按工程現(xiàn)場取樣或現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)確定。當數(shù)據(jù)較少時，可按照巖、土分類并結合其他工程同類試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析確定。6.1.4??按試件確定的材料、地基、圍巖的性能，應通過換算系數(shù)或函數(shù)轉換為結構中材料、現(xiàn)場地基、圍巖的性能。結構中材料、現(xiàn)場地基、圍巖的性能的不定性，應由試驗性能的不定性和換算系數(shù)或函數(shù)的不定性兩部分組成，應按本標準附錄D的方法計算。6.2??材料、地基、圍巖性能的標準值6.2.1??當采用以分項系數(shù)形式表達的概率極限狀態(tài)設計方法時，材料、地基、圍巖性能的標準值應根據(jù)符合規(guī)定質量的材料試樣、現(xiàn)場取樣、現(xiàn)場試件的試驗性能的概率分布的某一分位值確定。6.2.2??人工材料(不包括大體積混凝土)的強度標準值可采用概率分布的0.05分位值，水工結構大體積混凝土的強度標準值可采用概率分布的0.2分位值，巖土材料及其人工地基強度的標準值可采用概率分布的0.1分位值。巖基和圍巖強度標準值宜根據(jù)原位測試和室內(nèi)試驗的結果，按照現(xiàn)行國家標準《水力發(fā)電工程地質勘察規(guī)范》GB?50287的規(guī)定確定。當試驗數(shù)據(jù)不充分時，可采用現(xiàn)行國家標準《水力發(fā)電工程地質勘察規(guī)范》GB?50287的規(guī)定值，也可根據(jù)工程經(jīng)驗，經(jīng)分析判斷確定。當有條件時，也可按概率分布的某個分位值確定。6.2.3??材料、地基、圍巖的變形模量、泊松比等物理性能的標準值可采用概率分布的0.5分位值。設計上有特殊要求時，經(jīng)專門論證，可按概率分布較不利的分位值確定。6.2.4??水工結構材料、地基、圍巖的性能，長期在有害介質或其他不良環(huán)境的影響下可能惡化時，性能標準值應予以折減。6.3??幾何參數(shù)的隨機特性和標準值6.3.1??結構截面及輪廓尺寸等幾何參數(shù)可作為隨機變量。幾何參數(shù)的各種統(tǒng)計參數(shù)，應根據(jù)正常生產(chǎn)情況下結構幾何尺寸的測試數(shù)據(jù)，用數(shù)理統(tǒng)計方法確定。當測試數(shù)據(jù)不充分時，可根據(jù)國家現(xiàn)行有關標準規(guī)定的公差，經(jīng)分析判斷確定。幾何參數(shù)的概率分布可采用正態(tài)分布。當結構幾何參數(shù)的變異性對結構抗力、作用效應及其他性能影響很小時，幾何參數(shù)可作為常量。6.3.2??結構及結構構件的幾何參數(shù)的標準值可采用設計文件規(guī)定的尺寸。6.3.3??地基、圍巖中地質軟弱面的幾何參數(shù)，可根據(jù)勘察資料、地質條件和工程經(jīng)驗確定，其標準值可采用地質建議值。7??結構分析和試驗輔助設計7.1??一般規(guī)定7.1.1??結構分析應包括下列內(nèi)容：????1??確定結構的作用、作用組合及其效應。????2??確定結構抗力和其他性能。7.1.2??作用組合效應和結構抗力應根據(jù)作用、結構材料性能、幾何參數(shù)、計算模式等通過結構分析確定。7.1.3??結構分析可采用計算或模型試驗等方法。7.1.4??結構分析的精度應能滿足結構設計要求，必要時宜進行試驗驗證。7.1.5??在結構分析中，宜分析環(huán)境對材料、構件和結構性能的影響。7.2??作用模型7.2.1??對與時間無關的或不計累積效應的靜力分析，可只分析發(fā)生在設計基準期內(nèi)作用的最大值和最小值；當動力性能起控制作用時，應有比較詳細的過程描述。7.2.2??當結構承受自由作用時，應根據(jù)每一自由作用可能出現(xiàn)的空間位置、大小和方向，分析確定對結構最不利的荷載布置。7.2.3??在不能準確確定作用參數(shù)時，應對作用參數(shù)給出上、下限范圍，并應進行比較后確定不利的作用效應。7.2.4??當分析地基與結構相互作用時，巖土作用可采用相應的分析模型進行模擬。7.2.5??當動力作用被認為是擬靜力作用時，可通過把動力作用分析結果包括在靜力作用中，或對靜力作用乘以等效動力放大系數(shù)等方法來確定動力作用效應。當分析水體與結構動力相互作用時，水體作用可采用相應的附加質量模型進行模擬。7.2.6??當動力作用引起的振幅、速度、加速度使結構有可能超過正常使用極限狀態(tài)的限值時，應根據(jù)實際情況對結構進行正常使用極限狀態(tài)驗算。7.3??結構模型和分析方法7.3.1??結構分析可采用多種計算模式，可靠度分析所采用的極限狀態(tài)方程應以國家現(xiàn)行有關標準規(guī)定的計算模式為基礎。7.3.2??結構分析采用的計算模式和基本假定應能體現(xiàn)結構在極限狀態(tài)下的反應，以減少計算模式和基本假定引起的不定性。7.3.3??在結構可靠度分析中，作用組合效應和結構抗力計算模式的不定性，可用附加變量反映，其統(tǒng)計參數(shù)可通過國家現(xiàn)行有關標準規(guī)定的計算模式的計算結果與較精確模式的計算結果，或與模型試驗、原型觀測等結果進行比較，經(jīng)統(tǒng)計分析或根據(jù)工程經(jīng)驗綜合判斷確定。在采用分項系數(shù)表達的概率極限狀態(tài)設計方法中，計算模式不定性可在結構系數(shù)中反映。7.3.4??當結構的變形可能使作用的影響顯著增大時，應分析結構變形對作用效應的影響。7.3.5??結構分析應根據(jù)結構類型、材料性能和受力特點等因素，采用線性、非線性分析方法或試驗分析方法；當結構性能始終處于彈性狀態(tài)時，可采用彈性理論進行結構分析。7.3.6??當動力作用使結構產(chǎn)生較大加速度時，應分析其動力效應。7.4??試驗輔助設計7.4.1??對沒有適當分析模型的特殊情況，可進行試驗輔助設計，具體方法宜符合本標準附錄E的規(guī)定。7.4.2??采用試驗輔助設計的結構，應達到相關設計狀況的可靠度水平，并應分析試驗結果的數(shù)量對相關參數(shù)統(tǒng)計不定性的影響。8??分項系數(shù)概率極限狀態(tài)設計方法8.1??一般規(guī)定8.1.1??在分項系數(shù)概率極限狀態(tài)設計式中，應以分項系數(shù)和基本變量的代表值反映功能函數(shù)中基本變量的不定性，并應與規(guī)定的目標可靠指標相聯(lián)系。設計式中所包含的各種分項系數(shù)，宜根據(jù)有關基本變量的概率分布和統(tǒng)計參數(shù)及規(guī)定的可靠指標進行計算分析，并結合工程經(jīng)驗，經(jīng)優(yōu)化確定。當缺乏統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，可根據(jù)傳統(tǒng)的或經(jīng)驗的設計方法，采用國家現(xiàn)行有關標準規(guī)定的各種分項系數(shù)。8.1.2??確定分項系數(shù)時應遵循下列原則：????1??同一種作用，在不同水工結構中宜采用相同的分項系數(shù)。????2??同一種材料性能，在不同水工結構中宜采用相同的分項系數(shù)。????3??優(yōu)選的一組分項系數(shù)應使設計的水工結構計算得到的可靠指標逼近目標可靠指標。8.1.3??在采用分項系數(shù)表達的概率極限狀態(tài)設計式中，應采用下列分項系數(shù)：????1??結構重要性系數(shù)γ0，對應結構安全級別為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級的結構或結構構件不應小于1.1、1.0、0.9。????2??設計狀況系數(shù)ψ，反映結構不同設計狀況應有不同目標可靠指標。對應持久設計狀況、短暫設計狀況、偶然設計狀況，設計狀況系數(shù)ψ應分別取不同數(shù)值。????3??作用分項系數(shù)γf，反映作用對其標準值的不利變異，應按下式計算：????式中：Fk——作用的標準值；??????????Fd——作用的設計值。????4??材料性能分項系數(shù)γm，反映材料性能對其標準值的不利變異，應按下式計算：????式中：fk——材料性能的標準值；??????????fd——材料性能的設計值。????5??結構系數(shù)γd，用以反映作用組合效應計算模式不定性和抗力計算模式不定性，以及上述分項系數(shù)未能反映的其他不定性。8.2??承載能力極限狀態(tài)設計8.2.1??結構或結構構件按承載能力極限狀態(tài)設計時，應分析下列狀態(tài)：????1??結構或結構構件(包括基礎等)的破壞或過度變形，此時結構的材料強度起控制作用。????2??整個結構或其中的一部分作為剛體失去靜力平衡，此時結構材料或地基的強度不起控制作用。????3??地基破壞或過度變形，此時巖土的強度起控制作用。8.2.2??結構或結構構件按承載能力極限狀態(tài)設計時，應符合下列規(guī)定：????1??結構或結構構件(包括基礎等)的破壞或過度變形的承載能力極限狀態(tài)設計，應按下式計算：????當結構的承載能力由材料的強度控制時：????式中：Sd(·)——作用組合的效應(如軸力、彎矩、剪力或應力等)設計值函數(shù)；??????????Rd(·)——結構抗力設計值函數(shù)；??????????γ0——結構的重要性系數(shù)；??????????ψ——設計狀況系數(shù)；???????????γdn——相應第n種作用組合的結構系數(shù)；??????????ak——幾何參數(shù)的標準值。????2??整個結構或其中的一部分作為剛體失去靜力平衡的承載能力極限狀態(tài)設計，應按下式計算：????式中：Sd.dst(·)——不平衡作用組合效應設計值函數(shù)；??????????Sd.stb(·)——平衡作用組合效應設計值函數(shù)。????3??地基的破壞或過度變形的承載能力極限狀態(tài)設計，可采用以概率理論為基礎并且用分項系數(shù)表達的概率極限狀態(tài)法進行，也可采用容許應力法等進行。采用概率極限狀態(tài)法進行時，其分項系數(shù)的取值與式(8.2.2-1)中所包含的分項系數(shù)的取值可有區(qū)別。8.2.3??承載能力極限狀態(tài)設計表達式中的作用組合，除應滿足本標準第4.3.3條要求外，還應符合下列要求：????1??當結構中永久作用位置的變異對靜力平衡或類似的極限狀態(tài)設計結果很敏感時，該永久作用的有利部分和不利部分應分別作為單個作用。????2??當一種作用產(chǎn)生的幾種效應非全相關時，對產(chǎn)生有利效應的作用，其分項系數(shù)的取值宜降低。8.2.4??承載能力極限狀態(tài)基本組合效應設計值應按下列規(guī)定確定：????1??承載能力極限狀態(tài)基本組合的效應設計值應按下式計算：????式中：Sd(·)——作用組合的效應設計值函數(shù)；??????????Gk——永久作用的標準值；??????????P——預應力作用的有關代表值；??????????Qk——可變作用的標準值；??????????γG——永久作用的分項系數(shù)；??????????γp——預應力作用的分項系數(shù)；??????????γQ——可變作用的分項系數(shù)。????2??當作用與作用