扶壁式坞墙稳定性可靠度分析和分项系数法设计 Reliability analysis and sub-coefficient method design for stability of counterforted quay wall.pdfVIP

第2期 水利水运工程学报 No．2 2014年4月 HY腿。一sI口目N伍AND目W丑N既强鹏 Apr．2014 扶壁式坞墙稳定性可靠度分析和分项系数法设计 高树飞1，贡金鑫1，刘永绣2，赵晓岚2，杜建圣2 (1．大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024；2．中交第一航务工程勘察设计院 有限公司，天津300222) 摘要：可靠度校准是分析按规范设计的结构的可靠度，分析的是规范规定的结构安全度水平；分项系数设计法 采用多个系数反映设计中各变量存在的不确定性，设计的结构比采用单一安全系数法具有更好的可靠度一致 性，因此更为合理。结合《干船坞设计规范(水工结构)》(JTJ 252—87)的修订，对扶壁式坞墙稳定性进行了可靠 度校准和分项系数法设计。提出了扶壁式坞墙抗滑和抗倾稳定性的设计可靠指标，给出了扶壁式坞墙抗滑和 抗倾稳定性验算的分项系数表达式和分项系数的建议值。分析表明，按现行《干船坞设计规范(水工结构)》 (JTJ252—87)设计的扶壁式坞墙抗滑和抗倾稳定性的可靠指标分别为3．1和3．8。根据这一校准结果，确定扶 壁式坞墙抗滑和抗倾稳定性验算表达式中的抗力分项系数分别为1．00和1．30。 关 键 词：扶壁式坞墙；抗滑稳定性；抗倾稳定性；可靠度；分项系数 中图分类号：U673．33 文献标志码：A 坞墙是干船坞的重要组成部分之一，其常用的结构型式有重力式、桩基承台式、衬砌式、混合式和板桩式 等。在土压力、墙前后水压力、渗透压力、浮托力等的作用下，坞墙除具有足够的强度外，还需有足够的抗滑 和抗倾稳定性。目前，水运工程中已对各种码头结构的可靠度进行了一定的研究¨。8J，在研究成果的基础上 采用了分项系数设计方法。现行的《干船坞设计规范(水工结构)》(JTJ252—87)中的重力式坞墙抗滑、抗倾 稳定性是按安全系数方法设计的，有关干船坞可靠度的研究还很少。本文针对干船坞设计规范的修订，对扶 壁式坞墙的抗滑、抗倾稳定性进行可靠度分析，提出了相应的分项系数设计方法。另外，不同于码头结构，干 船坞坞墙前后的水压力较大，水压力分项系数不宜参照码头结构规范选取，应予以提高，本文通过计算提出 合适的水压力系数。 可靠度校准是分析按规范设计的结构的可靠度，分析的是规范所规定的安全度水平。分项系数设计法 采用多个系数反映设计中各变量存在的不确定性，设计的结构比采用单一安全系数法具有更好的可靠度一 致性，因此更为合理。分项系数设计表达式中分项系数的确定是以对单一安全系数设计方法可靠度校准为 基础的。本文在进行扶壁式坞墙稳定性的相关计算中，仅考虑对坞墙稳定性起控制作用的荷载，并按最不利 情况进行荷载组合。 1 扶壁式坞墙稳定性极限状态方程和变量统计特性 1．1极限状态方程 对结构进行可靠度分析，首先要建立结构的极限状态方程。极限状态方程以数学公式的形式描述了结 构破坏的临界状态。扶壁式坞墙抗滑稳定性的极限状态方程为： 收稿日期：2013—08-30 基金项目：交通运输部西部交通建设科技项目(20113288231510) 作者简介：高树飞(1989一)，男，安徽蚌埠人，博士研究生，主要从事港口工程结构设计与抗震研究。 E—mail：gaosfl989@qq．tom 万方数据 18 水 利 水 运 工 程 学 报 2014年4月 (1) 式中：G为作用于墙底的结构全部自重；P。，为作用于坞墙的浮托力；PS为作用于坞墙的渗透压力；／为混凝 土与强风化岩间的摩擦系数；m为折减系数，取0．30；q为作用于坞墙的被动土压力；EH为作用于坞墙的永 久作用主动土压力；E。。为可变作用引起的主动土压力；Pw为作用于坞墙的剩余水压力；K，。和％分别为被 动土压力和主动土压力计算模式的不确定系数。 扶壁式坞墙抗倾稳定性的极限状态方程为：