GB 50158-2010 港口工程结构可靠性设计统-标准 （完整版）

1 总则

1.0.1 为统一各类港口工程结构可靠性设计的基本原则和方法，使港口工程符合可持续发展的要求，并做到安全可靠、耐久适用，技术先进、经济合理、确保质量，制定本标准。

1.0.2 本标准适用于港口工程结构、修造船水工结构可靠性设计，并适用于现有结构的修复等可靠性设计。
1.0.3 港口工程结构设计标准及相关标准的编制应遵守本标准规定的基本准则。
1.0.4 本标准规定了港口工程结构可靠性设计的基本要求。当本标准与国家法律、行政法规的规定相抵触时，应按国家法律、行政法规的规定执行。

1.0.5 港口工程结构设计除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语

2.0.1 可靠性 reliability
结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。

2.0.2 可靠度 degree of reliability(reliability)
结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
2.0.3 失效概率 probability of failure
结构不能完成预定功能的概率。
2.0.4 可靠指标 reliability index
度量结构可靠度的数值指标。
2.0.5 基本变量 basic variable
代表物理量的一组规定的变量，用于表示作用和环境影响、材料和岩土的性能以及几何量的特征。
2.0.6 设计基准期 design reference period
为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。
2.0.7 设计使用年限 design working life
设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。
2.0.8 极限状态 limit states
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。
2.0.9 承载能力极限状态 ultimate limit states
对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态。
2.0.10 正常使用极限状态 serviceability limit states
对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。
2.0.11 可逆正常使用极限状态 reversible serviceability limit states
当产生超越正常使用要求的作用撤除后，该作用产生的后果可以恢复的正常使用极限状态。
2.0.12 不可逆正常使用极限状态 irreversible serviceability limit states
当产生超越正常使用要求的作用撤除后，该作用产生的后果不可恢复的正常使用极限状态。
2.0.13 设计状况 design situations
代表一定时段内实际情况的一组设计条件，设计应做到在该组条件下结构不超越有关的极限状态。
2.0.14 作用 action
施加在结构上的集中力或分布力（直接作用，也称为荷载）和引起结构外加变形或约束变形的原因（间接作用）。
2.0.15 永久作用 permanent action
在设计使用年限内始终存在且其量值变化与平均值相比可以忽略不计的作用，或其变化是单调的并趋于某个限值的作用。
2.0.16 可变作用 variable action
在设计使用年限内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略不计的作用。
2.0.17 偶然作用 accidental action
在设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量值很大，且持续期很短的事故作用。
2.0.18 地震作用 seismic action
地震对结构所产生的作用。
2.0.19 固定作用 fixed action
在结构上具有固定空间分布的作用。当固定作用在结构某一点上的大小和方向确定后，该作用在整个结构上的作用即得以确定。
2.0.20 自由作用 free action
在结构上给定的范围内具有任意空间分布的作用。
2.0.21 静态作用 static action
使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。
2.0.22 动态作用 dynamic action
使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。
2.0.23 有界作用 bounded action
具有不能被超越的且可确切或近似掌握界限值的作用。
2.0.24 无界作用 unbounded action
没有明确界限值的作用。
2.0.25 主导可变作用 dominating variable action
在同一作用组合中，效应设计值最不利情况下起控制作用的可变作用。
2.0.26 作用的代表值 representative value of an action
极限状态设计所采用的作用值，它可以是作用的标准值、组合值、频遇值和准永久值。
2.0.27 作用的标准值 characteristic value of an action
作用的主要代表值，可根据对观测数据的统计、作用的自然界限或工程经验确定。
2.0.28 作用的设计值 design value of an action
作用的代表值与作用分项系数的乘积。
2.0.29 可变作用的组合值 combination value of a variable action
使组合后的作用效应的超越概率与该作用单独出现时其标准值作用效应的超越概率趋于一致的作用值，或组合后使结构具有规定可靠指标的作用值。
2.0.30 可变作用的频遇值 frequent value of a variable action
在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较小的作用值，或被超越的频率限制在规定频率内的作用值。
2.0.31 可变作用的准永久值 quasi-permanent value of a variable action
在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较大的作用值。

2.0.32 作用效应 effect of action
由作用引起的结构或结构构件的反应。

2.0.33 环境影响 environmental influence
环境对结构产生的各种机械的、物理的、化学的或生物的不利影响。
2.0.34 材料、岩土性能 material and geometrical properties
结构所使用材料或岩土的物理力学性能，包括强度、弹性模量、变形性能、压缩系数、泊松比、内摩擦角、粘聚力、两介质间的摩擦系数等。
2.0.35 材料、岩土性能标准值 characteristic value of material and geometrical property
符合规定质量的材料、岩土性能概率分布的某一分位值或名义值。
2.0.36 材料、岩土性能设计值 design value of material and geometrical property
材料、岩土性能标准值除以材料、岩土性能分项系数所得的值。
2.0.37 几何量标准值 characteristic value of geometrical parameter
设计规定的几何量公称值或几何量概率分布的某一分位值。
2.0.38 几何量设计值 design value of geometrical parameter
几何量标准值增加或减少一个几何量附加量所得的值。
2.0.39 抗力 resistance
结构或结构构件承受作用效应的能力。
2.0.40 结构重要性系数 importance factor for structures
结构极限状态设计表达式中用于反映不同结构安全等级的数值。

2.0.41 结构体系 structural system
结构中所有承重构件及其共同工作的方式。

3 基本规定

3.0.1 港口工程结构形式应根据使用要求、环境条件、施工条件和使用年限等进行技术经济比较，综合分析选定。

3.0.2 港口工程结构设计时，应根据结构失效可能产生的危及人的生命安全、造成经济损失以及影响社会和环境等后果的严重程度采用不同的安全等级。港口工程结构安全等级的划分应符合表3.0.2的规定。

表3.0.2 港口工程结构的安全等级

安生等级	失效后果	适用范围
一级	很严重	有特殊安全要求的结构
二级	严重	一般港口工程结构
三级	不严重	临时性港口工程结构

3.0.3 结构的设计使用年限应按下列规定采用：
1 永久性港口建筑物：50年；
2 临时性港口建筑物：5年～10年。

3.0.4 港口工程结构设计应遵守下列原则：
1 合理选择结构体系，正确进行分析和设计。
2 执行质量控制标准。
3 做好耐久性和维护设计。
4 采取有效的防护措施。
3.0.5 港口工程结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：
1 在正常施工和正常使用时，能安全承受可能出现的各种作用。
2 在正常使用时具有良好的工作性能。
3 在正常维护下具有足够的耐久性能。
4 有特殊要求时，在发生设定的偶然事件下，主体结构仍能保持整体稳定。
3.0.6 港口工程结构设计宜采用以概率理论为基础，以分项系数表达的极限状态设计方法，有条件时可按本标准附录A直接采用可靠指标的方法。
3.0.7 港口工程结构与其组成部分宜取相同的安全等级，必要时可对其中某些结构构件的重要性系数进行调整。
3.0.8 港口工程结构应按其破坏前有无明显变形或其他预兆分为有预兆破坏和无预兆破坏两种类型。设计中应避免采用无预兆破坏的结构；当不可避免时，无顶兆破坏的结构应具有更高的可靠度。
3.0.9 港口工程结构设计时，应分析下列因素对结构耐久性的影响：
1 预期的使用要求；
2 预估的环境条件；
3 材料和制品的性能；
4 结构体系的选择；
5 构件形状和结构细部构造，
6 施工质量和控制水平；
7 特殊的保护措施；
8 设计使用年限内要进行的维护。

3.0.10 设计阶段应对勘察、观测、设计、试验、施工、使用与维护等提出相应质量的控制要求。

4 极限状态设计原则

4.0.1 极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，并应符合下列规定：
1 结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：
1) 结构整体或结构的一部分作为刚体失去平衡；
2) 结构构件或连接件因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；
3) 结构转变为机动体系；
4) 结构或结构构件丧失稳定；
5) 地基丧失承载能力而失效；
6) 结构构件的疲劳破坏。
2 结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：
1) 影响正常使用或外观的变形；
2) 影响正常使用或耐久性能的局部损坏；
3) 影响正常使用的振动；
4) 影响正常使用或影响耐久性能的其他特定状态。

4.0.2 港口工程结构设计时应对不同的设计状况进行分析。对每一种设计状况应采用相应的结构体系、可靠度水平、基本变量，并分析施工和使用中的环境条件和影响等。港口工程结构宜分为下列设计状况：
1 持久状况：持续时段与设计使用年限相当的设计状况。
2 短暂状况：在结构施工和使用过程中一定出现，而与设计使用年限相比，持续时段较短的设计状况，包括施工、维修和短期特殊使用等。
3 地震状况：结构遭受地震作用时的设计状况。
4 偶然状况：偶发的使结构产生异常状态的设计状况。包括非正常撞击、火灾、爆炸等。
4.0.3 根据港口工程结构的设计状况，结构设计应符合下列规定：
1 持久状况应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。
2 短暂状况应进行承载能力极限状态设计，可根据需要进行正常使用极限状态设计。
3 地震状况应进行承载能力极限状态设计，主体结构在出现设计的地震状况时不应丧失承载力。
4 有特殊要求时，也可对偶然状况进行承载能力极限状态设计或进行防护设计。
4.0.4 港口工程结构设计时，所选择的极限状态应采用相应的结构可能同时出现作用的最不利组合，并应符合下列规定：
1 承载能力极限状态设计应采用作用的持久组合、短暂组合和地震组合，有特殊要求时可采用作用的偶然组合。
2 正常使用极限状态设计应根据不同设计目的，分别选用下列作用组合：
1) 标准组合：用于当超越极限状态时将产生永久性不可逆损坏的情况；
2) 频遇组合：用于当短期效应是决定性因素时的情况；
3) 准永久组合：用于当长期效应是决定性因素时的情况。

5 基本变量

6 结构分析

7 极限状态设计表达式

8 质量控制要求

8.0.1 对港口工程结构应实施保证结构可靠性所必需的质量控制，其质量控制应包括下列内容：
1 勘察和设计的质量控制。
2 结构材料和制品的质量控制。
3 施工的质量控制。
4 使用与维护的质量控制。

8.0.2 勘察质量应达到下列要求：
1 各设计阶段的勘察、试验成果应满足相应阶段的设计要求。
2 地形、地貌、水深、气象和水文等观测的内容、范围、质量应符合设计要求。
3 地形、地貌、水深、气象和水文的观测方法、试验方法、精度及资料统计分析方法应符合有关标准的规定。
4 岩土工程地质单元体的划分、岩土样品的数量和质量应符合有关标准的规定，岩土物理力学性能指标应通过标准试验确定。
5 岩土勘察、试验成果的结论应明确，数据应准确，文件、图纸应清晰齐全。
8.0.3 设计质量控制应包括下列内容：
1 采用的资料齐全、可靠，分析准确。
2 数据、条件符合实际，基本假定合理。
3 计算模型合理，计算结果准确。
4 试验模型模拟技术路线正确。
5 符合实际的或可能的资源和施工条件。
6 图纸和其他设计文件符合有关规定。
7 符合国家对基本建设管理和质量管理的有关规定。
8.0.4 材料、制品和施工质量的控制应包括下列内容：
1 初步控制：经检验选用合格的原材料，通过试生产确定合理的原材料组成和工艺参数，提出生产控制所需的材料和构件性能的统计参数。
2 生产控制：对生产和施工过程的质量控制，保证生产过程正常运行和成品质量稳定。
3 合格控制：对材料质量、生产或施工成果进行控制，材料或成品的最终质量检验应符合设计规定的质量要求。
8.0.5 质量控制可采用总体控制或统计控制。总体控制应对每一生产单元全部进行检验，其质量验收标准应包括质量特征指标或允许偏差等；统计控制应采用抽样检验的方法进行，其质量验收标准的制定应以概率统计理论为基础，并应明确规定验收批量、抽样方法和数量，验收函数和验收界限等。
8.0.6 施工的质量控制宜将结构的整个施工过程按施工工序和操作人员的职责范围划分子工序。子工序内应实行质量自检，子工序间应规定交接的质量准则。
8.0.7 当材料、制品或施工的质量被判为不合格时，应根据有关的质量验收规定进行处理。
8.0.8 结构应在设计预定的使用条件下使用，当实际使用条件与设计预定的使用条件不同时，应进行专门验算，必要时应采取措施。
8.0.9 港口工程结构应定期检查工程状况，及时维护。

8.0.10 对既有结构变更使用用途、达到设计使用年限等情况，应对结构可靠性进行评估。既有结构的可靠性评估应符合本标准附录D的规定。

附录A 可靠指标设计方法

附录B 作用代表值的确定方法

附录C 基于试验模型的设计

附录D 既有结构的可靠性评估

D.0.1 既有结构可靠性评估应明确进行评估的原因、目的和范围。

D.0.2 既有结构可靠性评估的内容应包括安全性、适用性和耐久性。
D.0.3 既有结构可靠性评估应以现场检测和计算为基础。
D.0.4 既有结构可靠性评估宜按初步评估和详细评估两步进行，是否进行详细评估应根据初步评估的结果确定。当初步评估结果显示结构处于危险状态或有向危险状态快速发展的趋势时，应报告委托人立即采取措施。
D.0.5 既有结构可靠性评估宜按结构的特点分为不同的层次，并应根据不同的层次确定检测内容和方法。
D.0.6 作用的代表值应根据既有结构使用期间曾出现过的最大作用，结构的新用途、结构继续使用期等综合确定。
D.0.7 既有结构的材料性能应以实测为基础确定，并按本标准附录C的方法分析统计不确定性的影响，且应包括环境影响及地震作用、偶然作用下结构受到损伤及结构存在质量缺陷时材料性能或抗力的变化。对于环境影响，有条件时宜预测其变化趋势。
D.0.8 既有结构的结构分析应根据实测的构件尺寸、材料性能、边界条件按本标准第6章的有关规定进行。
D.0.9 除分析和试验外，结构可靠性评估还应分析结构构造的影响。
D.0.10 结构性能退化和环境条件比较复杂、详细的结构分析或检测不能单独作出清晰的说明或不能单独证明结构具有规定的可靠性时，评估可采用结构现场试验的方法。
D.0.11 评估报告应有明确的评估结论和对结构采取措施的建议。