公路工程结构可靠度设计统一标准

#［基准期的最大值分布根据截口分布选用了两个分布类型或汽车荷載馥应统计分析结果列于表&:3）人群StoA群荷裁调查以城市或城市郊区桥梁为对■象。全国六大片区分别选择了沈阳、北京=天津、上埶武汉.广州、西安和［昆明等1D来个城市共30座桥梁进行实测调査勺每座桥梁选其行［人高峰期观测三天。观测的方法是在人行道上任意划出康面积和l&n.2ftn.3（W测段，分别逹续记录瞬时出现其上的最多人［数中据此计算每平方米的八群荷識。人休标谁重经大量称重统计分祈，取山65IN人群荷载的统计分析^Ii=L/U（i=lJ2）和L同时进行，两者互为校核占式中L为每平方米人群荷载实测值；^8汽车荷载效虫统:一寿数热霞率井布画数迪应类型平均H闭淮憤板变异系散梅壬分击密塗口一廉迄疔0.2QGB0.XQG剪力0.3BSB0.9S9Wx)=l-严％狀岳正恋0.SZ2CI.124S曲力O.fflOS0-JD63野㈡一血阳环2^"^O.WSIS^皿期建丈国分吊一隈虫肝正秃0.6S40.1994瓯㈢飞宓®2^~^~D・Kffi盘皿萌力O.ffiSS0.2D08內㈢一mnsob0,03叱】血I星九卸0.1589駅韵-四卜訥」owif】1O.ffiRB0.1ER13廿*喘詩］1孫集运行正岳0.1M2九画O.OB64各7•轟牆評山I星O.'ESEO.«62创（韵-*-曲-。.画f］|酋力a.ursa酣如希-=d-（mtia碼評】）耳为现行规范规宗的人群荷载标准值，即LtL=3.0m/irf或乱沏Znf^考ftarf的调查面积很小畀亍人又是高噓期，且又取规［定时间段内的最大值，可以认为在设计基准期内的实测值变化不［大，已趋最大值，可只作随机变量分析心观测段lg沁3Ctn划1定的面积较大，随机性也大，尽管调查时选在行人高噓期，怛这样的高峰期在设计基准期内有很大变化，證期实测值难以保证达到［浚计基進期内的最大值。因此，需要进行随机过程分析。荷載持续时段近似地取为一年。用K一吕检验法进行截口分布的扭合检验，绪果人群荷翰均［不拒绝极值I型分布。设计基准期的最大值分布按第£3」条说明公式（39）计算如下：甩⑴=〔彳唧［-歆甲）］r=es）L_凶（-牛J+lnm）］a7-轴［-曰严叱）二曲［-須（-学｝］（«）Or式中，乐B为截口分布参数，衍、件为设计基准期最大值分布参数，配二a,Pr=P+alnnv对于公路桥梁结构，m=100o分析表明，观测段ILg如3ftn的绪果相近，不一一列出中作为比较，现仅将康和观测段的统计分析结■果列于表9o:4）汽车荷載神击系数。汽车的冲击系数是汽车过桥时对桥梁［结构产生的嵯向动力轨应的增大系数。现场实测得知，桥梁最大［竖向动力效应总是发生在最大竖向薛力效应处勺因此，汽车荷親的冲击系数可表示为I姑占<41）J-JOEI［式申—盂二在「海¥HSWW两皴应制词「厉崔B表p人罪荷载统计型数忑粧率井布函勤錐计顶1电我悄左uOiW)平均值/掠雄ta娈异累狈t3.0O.57ffi0.S9UB.EO.£BO.Sffll3曲FL%龍严”设讣基准3.0I里O.^BSo.ami馮国y卜顒-喘勢“3.5D.CB0.39117ft.IgglB”1a虑口井吊3.00&1571O.EffiGFlXh)=«p|-h?j[-山&见“1测8.5板伍O.l^W0.9ES比㈤-T-两［-（1D8.0I型OS6M70,2146足何工呻17-（0血严］❷m3.5o.fw»0.2UA7W耳勢"静力数应处量取的最大静力数应值；~—在效应时间历程曲线上最犬静力效应处量取的最大动力敷应值。现今各国公旄桥梁规范规定的冲击系数，大多是移动的汽车［荷载弓桥梁结构产生玄共梔护时得到的，它是冲击系数的极大值，1在桥梁上实际发生的槪率是很小的E荷載对■桥梁产生的振动［具有随机性。在荷載方面，通过桥梁的汽车流大小、车间间距.轴1重大小、行驶速度3汽车横向位置以及汽车本身的动力特性等都［是不确定的；在桥梁结构方面，桥梁所具有的初始条件，诸如桥［头接縫状况、引道和桥面的平整度等也具有不定性中上述这些都［是对移动汽车的激梔及桥梁振动产生彫响的随机因素。这些随机I因素很难在实验室模拟，所以本次研究从现场实测入手，选择不:同跨径的桥梁，通过逹续测试，采集汽车流对桥梁产生冲击系数［的随机禅本，并用概率和数理统计的方法来寻求其统计规利用动态测试系统经12E連续观测，收集了各种桥梁的ffiOO1多个冲击系数样本七汽牟荷弱冲击系数号汽牟荷载是随机相关:的，汽牟荷裁已作随机过程分析，汽车荷載冲击系数就无需再作随［机过程分析而只作隠机娈量分析就可以了勺对采集的样本进行统【计参数的估计和概率分布的优度拟合检验，表明各种桥梁汽车荷【載冲击系数均不拒绝极值I型分布，其■统计螯数和概率分布函数列于表10e「…BA±)tE'A496不互篆吾茁砰垄环贰:作为凤荷戟统计分析的依据。这些合站记录了1S51-1988［年我国沿海和内陆地区具有代表性的凤气候中在圳行的《公路桥涵［徴计通用规®)JU021-89中，桥涵徴计凤速是按平坦空旷地面，离地20m高，重现期为100年的:LOnin平均最丈風速确定的。考［虑到我国气集台站的凤斑记录大蚩在离地面lftn高度处，所以根据现有调查的原.始资料■，经观测次数、时距等的换算，整理成为离圭10洱车荷载冲孟率分布■结枸类型栋准鞘控血）塚慎马尿桥钢陽曲錠土扳6l.S«QO.0K8耳㈤-歼1F［-仪爲評”左蕊桥钢冏哉従土扳81.^60.0SJ耳〔砖啤卜呻卜片盛朮取座子掾轲筋闵擬土T枭1D1.^10.0G63F*㈤=«^1・唧[-(0.(^^廿丈阳沟质钳35逗祗土T舉331.2X2A0.0517齐㈤工啤卜唧口0皿汕靳开弭质36l.uni0.0«1斗(=)三啤|-唧I'D・ti裁"”车辽弭质钳35迅祗土T舉3)1.1776O.O42E齐㈤工啤|-呻［-违匾」”乌金屯抿顶应力;&征土箱冕£a.fleraFgpilF[-喘翠"邇而述童孤期寿励军耐ii品1平均最天凤运作为制克规百陌1依据占再把凤遠转换为凤压°:对■持撫的凤压进行分析，以此为恢据錠制全国基本凤压分布［图中另馭爲二％/%进行分析，以求其统计特征°其中凤为实【测的年最犬凤压值；％为圳行規范規定的墓本凤压值勺根据各气象［台站凤压■的统计参数，取其算术平均值作为优表全国的统计蓼数勺:经统计假设捡验，可认为年最大凤压概率分布服从极值I型［分布，其分布函数为I賂（亠甸一缽［一喘需^（⑵其平均值血^0.298%,标准差騙丸.106輒L，变异系数S^=0.356o:年最大凤荷載骂系在年最大凤压略的搖础上经计算确定,1其值为眄二旺沁（43）式中氐曲均为随机变量，其■意义及统计参救如下：:K——曲载阻力系数，相当于现行规范中的凤载体型系数:h,其平均值々［可取现行规范值h（视为平均值临｝，即崔1=1%,变异系数取为髦］.=0*12；.£二广恵了现行規「蔻面凤岳高KKK数:1%和瞬时脉动凤压对桥梁的不刑彫响，其平均值约为1%（视为平均值旳｝的倍，即吆二:L6U%变异系数取为8^2=011*b—形地理条件系数，即为现行规范的k/视为平均值

比），其平均值陀孑二此,变异系数8fc3=0.02c按公式（43},年最大凤荷載的平均值计算如下：=l<64X0<298kBLgk^t=0<489V4【式申，砚为现行规范的凤荷载标准值（规范申设计凤速频率换算隊哥订另血青恵5；i年最大凤荷黴的变异系数为：昭+龟+詹+賂=0.12?+0.13+0.02?+Q（35ff=0.389

刑_张鬲_64892339凤_aiQO凤'假定年最犬凤荷载的分布类型与凤压的相同，也服从极值I啓则它的概率分布函数为鬲（£=8卜却［-笃臨吧］}（⑷:公式（44〉为凤荷栽的截口分布，根据第4.3.1条说明公式（39〉及第4.£2条说明公式（40）,可得徴计基准期100年最大凤荷憲陌的概率分布函数：Pr=P+血血三0・404视十0」48砚hUDO三:L086砚&r=a=0<148T^隔（韵二［焉（£严二金-却［-爲蠶空］}（45}■关系计算得:—1<1711^I唏二（L190凤8wt=0<1B2:餌温度作用勺这里所说的温度作用，恢指环境平均气温变化【对桥梁结构的影响，未包括日照弓【起的结构温差的作用或［气温的调查逸择了分布于毯国六犬片区具有代表性的哈尔渡=兰州、北京戚駅上海和广州的气象台迟收集了这些台站建合以来有记录的极值气温荒料，分别代表束北、西北、华北、西南*［华来和华南六大地区的气温特征.百统计分析年最髙和最低日平均气温，结■果表明六个地区都通过了K-S的假设檢验，均不柜绝扱I随T騷务希；注正基亦2,和甬紊4血奈亦明公金「（环和「板it

I型分布的有关性质，求得愎计基准期1D0年的最大值分布。:现将六个气象台站极值.气温的统计特征列于表11和表12勺【表12的平均值衣正号表示负温度；负号表示正温度中:an「奉最「高「日¥石石品东匚碁数M鬲蚤耳布話骚随机惜况趙区娄型平均値m变异因第27.2B0.039F,(s)=qf|srf-(工-36•町卅0.S4Jt竺州36.970.089Ft(x)=^i|包(s-36.5)lf0.S1Jf口北京值3.950.AB3F』s)=胡^4-(x-29.5)lf0.7BJl分I2S.720.K5Fi(s)=^|胡-(x-2B.4)lfD・E6Jt上梅里航■前0.024Ft(x)•曲1期卜(31-31.0)110.58Jt广卅1S1.1B0.C2L耳(a)=^|■晦(-ts-ao.sjij'0.51”愤计大值值I型31.18O.OSE片（T三网|期［（山關）］1兰州30.670.084%（£・呦|■嗨［■（二打）］｝北京33.55O.OSO片（諭=宓|坯f（（肘）］|31.320.003Flr(3)=Sp|Sp[(j諾)"上腥34.0S0.002呜（£=卿|■羁［■（打囲）］｝广州33.5»0.01^F｝（3）=期|羁］（二討）］|

表如年晟低日平均气温统计参数廉權率分布函数地区分昭类型平坦值CC）概舉分布帝数27.E7o.unE；(s)=^j-创■—]!=州11.46o.mK(s)=sfJ-胡‘芳苗63']1口北京値10.700.1B7Ft(3)=^||-^4一]1分成都I-1.30.032Ft(s)-“esrf’山圏)]}上茸型3.140.174耳（3）-"胡（1.也广州-5.350.272碍7-胡-咼驟"啜讣越准夭値分布哈加浚值I型37.340.074Fj(x)-卿|-羁[■—]1竺州1S.0S0.10QF住（x）-同i|函［’］幽九北京17.900.112氏（£-闻|切［（］曲）H2.490.42BFtr（x）-^|剧（。倚）］｝上®B.470.176Ftr(sJ-T(1拾)"广州-0.SD玲（£・曲|疇［‘1空纽2跷面结■构交通参数Q交通蓼數是跷面结构主要的谀计参数之一。我国S8面彼计规范采用的交通参数是路面負计基准期内标准轴載的累计作用次:数。根据现行路面设计方法，一个车道上的预怙累计当量轴载次数N按下式计算：凡二黑1±仝二口2進x%xi）（46）式中，N为公路开放交通第一年（初期＞日平均标准轴戟次数；t1为设计基推期；了为交通量年平均增长率；1）为牟道系数（沥青混［凝土路面｝或轮迹横向分布系数（水泥混凝土路面人可见，标准柚［载累计作用贋数N,是初期日平均标准轴次交通量年平均增［长率了和车道系数或轮迹横向分布系数三个随机变量的函数，必须首先分析这三个变量的变异性，凡的变异水平才能推演得到勺1）初期日平均标推轴穀次数W它与车辆轴载组威和轴载［換算系数有关。即由抽戟组成调査后刑用轴戟桅算系数计算求得。我国公路上行驶的车辆种类繁多，后轴重相同的车辆甚少，且［近年来贷车超载现软较为普遍，而路面徴计唯一■有離于依据的全［国交通虽调查赍料，只能提供年平均日交通虽，而无轴载数据P因I此衣要找推确地堂握公蛊上行驶车辆的轴载组成，必须进行轴载调［查。目前，我国较理想的轴重仪很少，且无牟型记录，所测軸重与【现有分类车型难以对照中为此，本次研究以人工目测为主，将车辆类4K技魏情况〈满载、半竣、空裁人车辆通过时间分别记录下来；［在一■些典型路段同时辅以仪器测试，通过对八工与仪器测定结果1的对比，确定目测法的误差。:轴載调查选择了河北、浙江、江苏、上海和北京五个省市的各［级公跑以瑕京石、沪嘉、沈大、京津塘四条高逋公跑计20条国道、拠条省市级公跑上共1D0參个观测点，其中有些公路途经煤矿、［油田，有些逹接主要港口，这些公路上行驶的车辆基本能反映我国［高等级公路交通状况勺观测的时间，无论是八工目测还:是仪器檢【测，每个测点都要求34每天至少虽上下午高噓时间各业:欲求初期日平沟当畐标准轴庆，首先应将行驶于公路上的车【辆划分为若干种车型，然后利用车辆轴重资料将轴披进行分类统［计，从而确定路面使用初期的轴載组成心根据交通量调査赍料的洋巫夯瓶腔棒賀申亦盛育谨讦看甬硒「牡破炭军;董巫欣「至:天巫［客车、拖挂车等6类车辆，再按公路上行驶车辆的实际情况，将6【类车辆进一步细分为16种车型，以便进行实地调查七数据整理■帘;转热范「帝丽妬褒無g召我桃存事药就n；a¥is祁至巫褊艱:时的载重量，计算出各种车型的标准轴戟换算系数，饿后利用交通:量调查贷料，把is种车型转换为6类车型，计算其各e的平均轴:戟换算系数，统计分析各条公路§类车辆的平沟轴戟换算系数后,:即可得到各类车辆轴載换算系数的统计参数巾i水泥混凝土跑面，对各地区、各圾公腕进行综合统计分析。从各类车辆组成比舸及它们轴載撫算系数的统计養数，求得平均的：标准差及变异系数；同时考虑目测与仪测相对误差的统计参数，最后得到综合的轴载換算系数的标推差及变异系数：晦二山妞备:=0.792,分布检验通过正态分布和对数正态分布中:沥青混凝土路面则按不同等级公跷进荷统计分析勺当知道不:同等级的公旄实测轴戟换算系数及变异系数后，低照各类车的组成情况便■可计算出初期日平均当量轴次的统计参数。列于表13。%的分布检验不拒绝对数正态分布。表13Nj勺统计蔘数高連1—纭辱0.38070.3BDLffl-D0.08S7O.OBDS刃交通量年平均增桧率。交通量年平均增桧率是指在整个设［计搖推期内某一条公路上年平均当量轴庆的增长率七一条正在使［用的公路，直的年平均当量轴次增长率是由过去使用年頤内的实:际当量轴次增长率和未来使用年限内的预测当量轴次增长率两部［分构成。计算年平均当量轴次增扶率，水泥混凝土路面和沥青混:凝土路面根据各自情况采用两种不同的方法。:水泥幄凝土路面设计基推期较长，最长达30年，可根据找国:全国交通量观测站积累的分类交通量数据，统计分析出交通量增长率同搖年日交通量的回归关系式°我国交通量观测站仅有10年历史°根据这一情况，可采用分段推算的方袪，由基年平均日交［通量，用冋归关系式得出0~10年的増长率為算出期末的年平均:日交通量；再以此为基年交通量，用相同公式得到1D-20年的增［长率％如此反复得到不同徴计期的增辰率白依据上述推算方怯,【按各级公路的交通量适应范團和上隔交通屋（饱和交通量h分析【得到不同设计基推期的交通量年平均增长率推荐范围°［根据冋归方程的方差分析方法，可求得冋归方程的标推差和［变异系数，由回归方程在不同基年平均日交通的标准差和变异系［数，并按各等级公跄适应交通量的范围，即可得到其■相应的年平均［增长率的预估标准差和变异系数，见表itr不拒絶正态分布和对数正态分布心表14各级公路交通量年平均增长率预怙的标准差、变异系数高速—盘二级2.422.442.«-2.63&0.4S70.3S0.232-0.115沥青混凝土跪面的谡计基准期最长达15年，而高等级公跑沥【青路面在交通量增长快的情况下，中修期为呂年，甚至更短。因【此，沥青路面采用实际的年平均当量轴次增长率，除个别高谨公路【外，尽可能选择逹续使用呂年左右的公路交通量的观测资料，用数［值解法计算出其逐年的年平均当量轴庆增辰率，并求其平均值和［方差°然后再对同一等级公路的年平均当量轴次增长率r进行统［计，得到其标准差和变异系数乜最后将各地公跪实际的年平均当:量轴次增长率进行统计分析，其标推差和变异系数见表15o交通量年平均增长率r服丛正态分布°a15各级公路年平均当呈铀辺增长率的标准差、变异熬数擬计醪敢高谨、-紙二级1.411.1S0.10010.07W助车道系数或轮迹横向分布系数。车道系数是指一条车道宽度内通过的车辆数占整个断面通过交通量的比舸；路面特宝位置:（如纵缝边缘）上鸵迹宽度（可选①陥）范围内所覺车轮作用次数:占整个断面车辆通过次数的比倒，则称为齡迹横向分布系数°它:们受到很多因素的影响，舸如交通组织方式、路面和车道宽度、交通密度及交逋组成等中［水泥怩凝土路面以现行规范规定的纵讎边缘:中部为临界荷■楼，组织了对沪嘉、华松'沈大*京津塘等高速公蛊和京密.京石、沈:抚等一缓公路的鸵迹横向分布的调査测定，同时也对河北、浙江和［广东等省一些二级和二缓以下的公路进行了实地观测百槻据这些:调查获得的数据，分别按三种情况提出纵缝边憑处的轮迹横向分［布系数建仪值。監统计分析得出了相应的标推差和变异系数，列于表16«表邂轮迹橫向分布系数及其标准差、驾异系数专■用仓龄—般怂骼辟面宽＞皿辟面宽Min10.17-0.220.34-0.300.54-0.fflO.OSB0.M70.0fl90.3330.2M0.360轮迹横向分布系數片服从正态分布或对数正态分布。:浙青混凝土路面的车道系数，利用上述有■关的调查资料，按三:种情况统计分析，结果列于表17c^17车道帝数巫其标准差=变异乘数车道系数1）服从正态分布或对数正态分布。【通过以上调查统计分祈，取得了影响累计当量轴载次数N:的初期日平均标推轴次％、交通量年平均增长率匚车道系数或【轮迹横向分布系数F的统计参数。由本条说明公式（46},可根据■数理统计学的误卸专递公式推演得到累计标准轴次N的方差计［算式，弓［入上述客项蓼数即可计算出各级公路叫的变异系数勺:累计标推軸嵌作用庆数N确定服从对数正态分布七:4,3,3作用代表值是为结构浚计而给定的量值或尽管它是一个:定值，但来源于实际调查，经数理统计分析，已赋于概率意文，与以【往的“宗值设计1*是不同的。■永久作用（如恒荷载）被近似地认为在谡计基推期内是不变:的，它的代表值只有一个，即标准值。可变作用按其在随机过程中:出现的持续时间或次数的不同，而取标准值*频遇值和准永久值作为代表值。I&3L4—祜甬鬲棕旌福是杀褒番另板亟嵌示氓利鬲菜甬:谟计的主要参数，关系到结构的安全问题，所以也是作用的基本代:表值。其虽值应取结构设计规定期限内可能出圳的最不利值，对:于持久谡计状况也即为作用在踐计基推期内最犬值概率分布的某［一分位值。现就人群荷載和凤荷载的标准值（结构自重和汽车荷:裁标准值见第4・缶5条和第4尙・6条说明}举倒说明如下：:1人群SicS标推值R按国际惯舸取谡计基准期最大值【槪率分布的695分位值勺则由第4.3.2条说明表9中概率分布函［数可得：占观测统计时Lt=LOOU（圳行规范标准值U=3＜（Wft?）R5.864（现行规范标准值販％0Iftn段观测统计时1^=0.961^（现行规范标椎值U=3.（Wn?）Lt二①82耳（现行规范标准值耳二龙时试）【由上可见，対观测统计所得人群荷議标准值g大于逓段:观测统计结果心它的最大值相当于现行規范规宗的标准值1<=乱（Wrrf,而仅为现行规范规定的另一项标准值〈二3.沁曲的86%。现行■（公器桥涵设计通用规范｝1口021铀规定：人群荷載一股:规定为弧三乱（Wrrf；城市郊区行人密集地区可为兀二£两:trf,怛也可根据实际情况或参照所在地区城市桥梁發计的规定确:定。本次人群荷裁调查的数据多来自城市桥梁行人高屹期，统计分析所得标准值仅为“二出（Wrrf,显然用于一股公路桥梁设计:是安全的，而现行规范規宝城市郊区桥粱人群荷戟采用3・厠讪显得大些百2凤荷裁。由第4.3.2条说明有关凤荷载的统计参数可知，:现行规范的凤荷裁标准值凤与调查统计所得设计基推期内最大;凤荷載眄平均值忌的关系为凤=^r/li171^185^I［Wws祀MSMWfif®<#WwOr■其值矚低中新规范应根据本次研究成果将凤荷載标准适当提高心此外，对于凤荷戟现行规范还有一个规定，即对于特殊大桥及:在高速公路二级公路上的大中桥，其谟计凤速采用1D0年重:现期，而其他桥梁的僉计凤速为50年重现期。提供结规范使用的:基本凤压图是按重现期LOO年绘制的，所以新规范的凤荷裁标:准值还需考虑设计凤速重现期的换算°根据全国欽个气撇台站的I:5b¥^i（»¥Stt值們厩哥；秤¥陌平Wp^=_Q泓标推茎=0.082,新规范50年凤速重现期的换算蒙数可采用688c:4.3.5在公籬工程结构设计中，有些结构如赛面等是不考虑结构:自重影响的Q公路桥梁的绪构自重则作为主要荷疑之一参与计［算，现以它为例对结构自重标准值加以说明勺'公盛桥梁的自重包括桥面铺装重和结■构构■件重，它们是由结［构尺寸和材料重力密度控制的七惟为设计规宗，规范中只能规定:材料重力盛度〈容重）标淮值，结构尺寸由谀计时決定，结构自重标准值由设计尺寸与材料重力密度标准值经计算确定中但是，从统计角度出发，结构自蛋标推值需要著虑尺寸和材料重力密度两老i的变异性，尤其是某些自重变异较大的构件心:第432条说明表7列出了水泥混凝土和沥青混凝土桥而的［统计蓼数和概率分布團数白由表列数值可卸，桥面力密度［和自重的平均值斤和比与圳行规范规定的重力密度标准值％:和自重标推值（按现行规范规定的重力密度标推值号谡计厚度计:算有如下关系；［重力密度朮泥混凝土桥面社二P/0.9870=1413凡沥青混凝土桥面4=ft/0.9Q91=1.001ft【桥面铺装自重水泥混凝土桥面（1=1^0.9805=1.014^浙青混凝土桥面Q二冷/（L98&1二：LCQl缶【从以上材料重力密度和桥面重量（厚度和密度两个变异性｝两个方［面的统计数据均表明，无论是水泥混凝土或是沥青混凝土桥面，其［统计均值号规范标推值都很接近，前者略小于后者。因此，可以确:定桥面辅装层自重（即重力密度）标准值训可保持现行规范的规定值不变，这样是偏于安全的。关于绪构构件的自重标准值，现行规范规定：含筋虽（以体积计:｝小于2%的钢筋混凝土，集重力密度标推值（容重）以23釈/谥［计；含筋量犬于2%的以20釈/谥计心由于构■件的重力密度雅以■取得统计数据，实际调査以构件自重为对蒙，按构件实测重号规范:标准重（重力密度标推值乘设计休积）之比进行统计分析。计算标:推重时，改变现行规范的规定，将主筋配筋率在3啊及以內的钢筋混凝土和预应力混凝土，按臺力密度23i¥n?计算白第4・£2条:说明表7给出了构件重的统计分析结■果，构件实侧重的平均值冷:与构件计算标谁重G的关系如下：Gfc=j^l.0212=0<9791it［表明实际构件已超重约2%,略偏于不安全乜从另一项调査中得:知，构件尺寸的变异性是很小的，梁、枫截面高和宽的实测均值与:设计值之比仅为LOOM和L0013,说明尺寸对构件重变异的影响|不犬。因此，建玫新规范钢筋混凝土和预应力混凝土构件的重力密度（容重）标准值采用2aNn?（现行规范规定的下限值怛需:明确此值用于主筋配筋率在3.0%及以下的构件；当配筋率超过3.0%时应分别按混凝土重和钢筋重计算构件自重七

结构自重〈或其他永久作用）标准值的确定，应随弓可变作用【组合后对结构的影响而■定。例如，结构自重与汽车荷载组合，且后［者的数应絕对值丈于前若■，当两者魏应同号时，结构自重的增犬对1绪构是不利的，则其标推值应取概率分布的高分位值；当两者数应1异号时，结构自重的增大更多地抵消了汽车荷黴数应，使组含后的:总效应减水，对结构反而有利，因而其标谁值应取概率分布的低分I位值。然而，在公胳桥梁中出现上述情况是很少的，一股在确定结:梅标准值时，窑考虑与现行规范尽可能地衔接，而概率分布高低分［位值的差异以荷裁分项系数不同取值来体现中:4,3,6按以下两类结构分别加以说明。:1公躍桥梁等结构的汽车荷载标推值。现行規范以一辆重【牟和具有规定间距的若干辆标准牟组成的车队表示如实畏表明这|跨径变化是不连续的°《统一标准》规定采用具有一定压力强度的］分布力q和集中力P组成的图式（见图9〉作为新规范的汽牟荷載标推圈式。以该图式表示的汽车荷载称为车道荷戟＜,图9车道荷载标淮图式1■集中力■均布力q:汽车荷載标准值昱由復计墓准期内汽车荷載效应最丈值概率分【布的某一分位值确定的。所以车道荷载（1和P值的求得，需要将其施【加于各种结构的各种跨径，并使计算软应大致等于这个分位值。【第4・3・2条说明表8列出了汽车荷裁数应在谡计基推期內的［统计参数和概率分布函数。可以看出，在任何情况下剪力效应均1不起控制作用，汽车荷载标准值应以弯拒效应的概率分布为基础^=0.8877^^=0.8871^^=0.］取值百按照国际惯例，荷載标准值甩职慄证率为55%的分位值勺则一股运行状态时：^=0.8877^^=0.8871^^=0.由正态分布计算得由极值I型分布计算得密集运行状态时：由正态分布计算得

由极值I由极值I型分布计算得以上各式中为由现行规范的汽车荷載标准图式产生的颔应值口一股运行状态时&建对应于汽车-20级；密集运行状态时S应于汽车一超20级。显而易见，实际调查统计得到的效应标准值屜均小于现行规范汽车车陆荷軼标准值产生的数应值S&；—股运行状态时约小11%；密集运行状态时约小7%e:上述取值療.则承担了5瞄的凤险率°若将凤険率隆到1%3'1所得调查统计标准值民和一股运行狀态和密集运行状态均达到【了现行规范的标准值弘鉴于找国公路桥梁的可龛性研究尚属首次，在汽车荷載研究［中又忽略了一些不定性因熱荷载标推值取值以保持较低凤险率为好©因此，題仪在确宗车道荷戟q和P标谁值时，谍求计算鰭果在一股情况下，一般运行状态不诋于0.898)密集运行状态不低于0,935^；#数情况接近于S&,但最丈看不宜超过LIS^【2路面结构的牟辆荷載标推值。现行規范以标推轴栽表示,高等级跑面谡计均采用lOONe车辆荷裁对■路面结构的影响是累积的，且路面上任一点承受［轴戟的大小是随机的。路面结构復计对不同轴戟采取以下处理方法：首先选择一个标准的轴藪，逋过调查统计，将公路上出现的*对［跄面谊计有意义的各种轴载撫算为标准轴載，然后根据不同戟载［的作用次亂按对路面结构疲劳损耗等效原则转换为标准轴戟的作用次数中而■考虑不同轴裁对蛊面疲劳损耗彭响的累计标准轴载作用次数是按Miner原理迭加得到的°车辆荷戟的标准轴載是一【个虚拟荷载，是专供躍面结构■设计应用的七［…「另二不芳狂aa恳工蒋到血ffi'ftiffi1成比例的不同轴載。即轴载P为一■随机变量，它的分布密度團数称为轴載谱勺累计标准轴載作用次数由下式计算：TOC\o"1-5"\h\zn=nTfhUP)^P)dp(47)战中山为总的交通量，即为为轴戟谱；LC)为不同【轴翰的换算系数。11可以看出，公式(47)的稅分部分就是抽载换算系数的均值，记说％,则累计标准轴裁作用次数D与交通量1?的关系为：11=1/*■备(48)|和功能可采用不同值©这个方怯简单实用，人为is差小。：4.3.7可变作用的准永久值是指在结构上套常出现的作用馭值，【是正常使用极順状态长期敷应组合读计时采用的作用代表值。对可变作用进行足醪低期的逹续观测，可得到可变作用Q（D随时间"变化的样本函数图（见圈10）o按超过推永久值的总持续时间逆占整个观测期爲的比值丹即以—逆来确定准朋久值°国际:上普遍认为，一股可取应山名使结构产生令人不【适感的振动和变形等愿些结构使用功能不良的现象，就主要取决［于超限的持续时间°可■变作用的推朮久值还可按作用在足够长观恻期内超过巒Q的平均超越率，即超越的次数n弓观测期TJ的总观测次数的比值来确定中使结构■产生裂缝等这些局部损坏现橡，就主要涉及这种超限的频繁程度。「…垂谅王;可交雀甬陌准亲二不［数叫准永优值系数°各个可■变作用准永优值系数的具体取值，由各个作用调査统计结果并结台工程经验综含分析后确定。I4.3.8可变作用的频遇值是指结■构上较频繁出现的且量值较犬；的作用取值，是正常使用极限状态短期数应组含设计时采用的作［用代表值心频遇值的确定方法弓推永久值相同七一种是按超过频遹I^<1何虽特參时面A占唾不丽M只是M值职较小值，一殷M=0.05o另一种杲按作用在足够长观［测期内超越频遇值酸Q的庆数d与观测期爲的总观测庆数比■来确定。:酸为频遇值系数，各个可变作用的魁值，由各个作用调查统计结■果并结含工程经验，综合分析后确定心4.4作用效应及其组合4.4.2作用效应目前还:很难直接获得统计数据，一股只能从作用:的统计分祈入手，假定作用与作用数应成线性关系，从作用的统计:规律确定作用效应的统计规律，提供给作用数应组合和结构可靠:性分析时使用勺对于理想的靜定结构；材料为各向同性的线弹性:体，或在极限状态下构件的变形影响可以忽略不计时，作用与作用:效应具有简单的线性关系，两者■的统计規律是一致的；对于超静定:结构，且克材料为弾塑性体，构件的变形影响不能忽■略时，这时作:用与作用效应不存在简单戮性关系，上述处理方法会造成一■定误:Sc汽车荷载数应，由于它是车重或轴重、车辆间距*轴距等因素［的函数，在进行作用数应组合时，本标推采■用了汽车荷載实测的各■种统计数据，按常用的各种桥型和跨径，进行了大屋的效应计算,:再盖细致的统计分析，确宠汽车荷戟效应的统计特征中4.4.3结构通常要承受多种可变作用。在进行结构分析弓设计:时，必须考虑可能同时出现的多种作用的效应组含。:在概率极限状态设计理论中，可变作用被模型化为设计基准:期［0,T］内的随机过程，数应组合就是把哆种莠与组合的作用随:机过程进行叠加，寻求其数应和的统计特矶:…—狂奉亲価¥著区出〒須「组鸟覆无鬲臥则::本标准选用了塔克斯特tedukstia）组合规则。该规则的基本思:臨是：作用数应组含最大值一股出现在某一个主导作用出现诰计［则，当有n个可变作用参写组含时，需轮流取其中一个为主导也［其设计基准期效应最大值写其余N-1个取任意时点.数应值组台，这样就可得到n个组含相对最大值：乐记⑷十凰酔⑷十去5心^I=SS（fc）+m^T（t）式中为第j种作用在设计基准期［%T］内的数应最犬|值；5(匂)为此时对应的第i种作用任意时点的数应值Q当的分布函数Fi〈£和maxSj(t｝的分布函数F*j(x)［为已知时，则可以通过分布函数计算公式，求儈N个组台相对最大值^(j=lf2—N)的分布函数氐〈◎即氐(£=共F^(x)w共Fn(x)｝氐(£=F^(x)*F^e(x)養輩F^<x)I:(3D>■II■A陥X韵三区〈韵*F^(x)**斶(韵［丛结构可靠度的角度出发，从中取一个起控制作用的组合(记为［氐｝作为综合作用软应最大值，它的分布函数％(£就是作用数［应组含最大值的分布函数乜:恒荷载、汽车荷载和人群荷载的组合是公路桥梁最常见=主要:的组合，本标推在編制过程中对这三种荷栽作了犬虽的观测，获得皱福祈绕讦夷隊;弄丽王雀了哥耐劳析推断工作。分别用民、耳和壬表示恒荷嵌、汽牟荷戟和人群荷域的任【意时点数应值；表示汽车荷戟、人群荷戟在设计基推期:［0.T］的效应最大值'按塔克斯特拉组音規则有：“二耳+民=民｝乐二灵+比r+比<5L)屜~民十民i十£:由于人群荷載职2nS的统计赛料，其设计基准期的最大值等【于任意时点(截口｝值〈见第4岛卫条说明中表9),公式(50乐中的比实际杲昆z由此可见，上列三种相对最大值组含中，乐显|然是起控制作用的心它的分布函数％!(£就是综合荷載数应最［大值的分布團数Q\4AA公路工程结构的承載能力极限状态發计，按照可能出现的作用，将其分为两种作用数应组合，即基本组合和偶然组合。「…］乍甬琢血甬窪本「组鸟崑君亲站乍甬芬计石药应占亍或旺甬应计值效应的组含。这种组含用于结构的常规谩计，是所有公路工捏绪构都应该君虑的心:作用效应的偶藝组含是指永久作用标准值、可变作用代表值【和一种偶然作用标准值的敷应组合。视具体情况有时也不考虑可【变作用数应養与组含心作用数应偶然组含用于结■构的特殊情况下h勺说计，所以不是所有公路工程结构都要采用的。一些结构可只1采取构造或其他预防措施；当需要进行设计时，因为偶然作用出现:的槪率极小，结梅可竈度也可大为隆低心：4.4.5本条規定是针对公路桥梁提出的©按腿分魂桥梁现行規［范的规定，作用效应组合有卫主要组合15与瘁附加组含丹之分，两看的］设计要求不同，实质上可靠度水平是有差异的。作为持罠状况承'Mt祓瓯祀祺疫丫裱箱标;乐葆屣请3.3.3^ft［規宝值是对现行規范卫主要俎含”的卫校到的；而对卫附加组［含対的可靠性分析表明，它的可靠指标比“主要组含知时约诋一个数【量级茎CL氏为了维持公路桥梁怏期沿用的这项復计规定，尤其【不希望材料设计指标总体水平的提高，在本标准明定目标可靠指［标的前提下，采取调盤可变作用分项系数和效应组合系数的办法,以适应噩附加组合15与^主要组舍如在可靠度上的差异。:另一方面，从概率意义上说，当有■多个可变作用養与组合时，1随着参号俎含的不同作用数量，其效应组音系数也是不同的Q有［关这方面的详细情况可参见第7.L2条说明中：4.4.6在公路工程结构中，对于需要进行正常使用极限状态負计【的结构，除了考虑作用的短期效应组合夕卜，还需考虑作用的长期效【应组合。例如公路桥梁的混凝土结构，由于受混凝土收编变等【长期作用数应的影响，结构构件的抗裂度、裂缝宽度或变形等都将［发生变化心作用的长期效应有可能使结构失数七'从概率意义上讲，在可变作用随机过程中较短持续时间出现:的，有■较大的量值；较长持续时间出现的，其量值必然较小勺所以在进行作用短期效应组含和栓期效应组合时'可变作用代表值的［职值是不同的。前者职为频遇值；后肴取为准永久值勺这是《统一■［标准｝给予的正常使用极隔状态设计的新概念。「…办臨祈闻孤行规帝酉由将正背強甬极頤派丢彼石;瓦惟甬隔【短期效应组含为主，组合中的可变作用一律取最大值，新规范应按《统一标推》规定的匣则，对正常使用极限状态建计提出新的要求°5材料与岩土的性能和结构的几何参数5.1材料与岩土的性能II5.L2本条提出了材料性能统计分析的要求，现就公路桥梁和路:面结构■的情况分述如下：:1公路桥梁结构方面心着重调查统计了混凝土和钢筋的强:度指标°有关潟擬土方面，在全国范围内几乎所有省=市'自疳区:的重点.桥梁工地和预制厂〈场）进行了调查，同时收集了已建桥梁【存档试验数据，经整理剔除异常值，取得了各级强度可用的数据3万多组心标准试件尺寸均为gO^XZOftrmXaj&mh有关钢筋方面，从各个钢厂、桥梁工地试验室=大学和研究单位的试验报告:中收集了各个品种的钢筋强度数据共29万劣个，其中非预应力钢筋近14万个，预应力钢筋15飞万多个。这些全国调查资料构成:材料性能统计分析的基础。经参数怙计和概率分布的假设檢验，:表明混凝土和钢筋的试件强度均不柜绝正态分布勺其统计参数分别列于表1S和表13fl表18混凝土立方体试件强產统计参数混褪土曹度專坎（逍検SOthra立庁试件）隔115带20*30*40*试件组数IL15SD90B7耐刚2009均憤30.4927.0033S737.S4B.7656.50标淮蓬畅隔）5.425.785.42E.sa5.955.32变异察散%0.2G450.2LHO.1GC0.14S40.122L0.0042表19普通钢筋试件强度统计参数钢筋圾別样本容重n址讣参数平均値变訂数4I皺钢筋282.2932.88O.UCEU缴钢瞬53KG388.2S26,閒0.UE5in飯钢瞬3BBB434.9126.»ISO63R.4448.46D■俪:2水泥混凝土路面结构方面灼水泥混凝土路面的可靠度分：析采用了疲劳概率模型，以路面疲劳寿命表示结构的综合抗力。［彭响混凝土躍面疲劳寿命的因素很疹，就材料性能而言，目前仅考■虑了混凝土弯拎强度和弾性樓量叫基层顶面综含回弹模量的不定■性“至于计算植式的不定性以及用标准试件测试的材料性能弓路:面结构实际:材料性能的差异等，均在绪构可龍度验证中加以综含考虑Q:在广束、断江、安徽、河北*黑龙江等省的多个地、市选择了QDCkm以上15D多个有代表性的新建和早建混凝土路段，通过实地测试采集了丈量数据或采集的方法和数量见表缺表20樹粕性能采宦方法和数量®目采吳方怯测点散混强土强度新建折淮小梁试件测張法9Z4K1组钻馬测劈裂賤度1S302早建钻芯测熨裂賤度4S550混嚴土弹性橫虽新建标醴小枭试伴测笛枚欖量9血组呈顶弊含回怛楼复靳建306740油覆用K-S法进行概率分布的假徴捡验，结果上述材料性能均不拒絶正态分布或对数正态分布。实测数据的统计分析表明，各项林料性能的变异范圉较大，有［体划分为三个区间，分別代表低、中.高三级变异水平心具体范围见表21o表21材料性能变异水平井级娈异水平脊拉強度乩禅性模量血W基顶回强樓量fe(%)5~1015^25中11-1526-35lfi~3D36-55各级公路有其不同的目标可靠指标，材料性能的变异水平也【不同°表22列出了供设计采用的各级公跑变异水平等级°恙22各刼公路采用的变异水平尊级高連公略一0畑二毗卷变异水平專级低牴〜中中3浙青路面结构■方面。浙青跑面的材料性能着重于土基回［弹模量、斃面鲂构层的回弹模量和强度以及斃而的回弹弯沉的试;验统计分析。路面结构层主要是半刚性底基层、半刚性基层和沥:青面层，材料模量分抗压回弾模量和劈裂回彈模量，各层材料均有［标准试件和现场试件两种弋回弾弯沉有：施工过程观测，包括路:基、底基层r甚层和竣工时的面层；跟踪观测，包括长期观测路段和“七五*"攻关试骏路百I材料性能的变异性分析是在职得大量观测和试验鬣料的基础［上进行的。这些赍料来a于京石.济青、广深柚犬等高速公路；三:铜（三原至铜川）一级公路；沪宁（上御至南京）二级公讎等的各个:观测试验段，其中土基回彈模量430个，结构层抗压■回弾模量2583［个；劈裂回弹模量1614个；抗压■强度试件21囚个；劈裂强度试件2152个，施工过程弯沉测点.158）0窑个，跟踪观测弯沉点40B00多运用参数估计和概率分布假设检能启虑各种材料变异范围较■大，按保证率为90%的上限值=中值和下限值作为高、中=低的］不同变异水平，经对分析结果进行适当调整职整以后，将各种材料性能的变异系数连同概率分布类型列于表23oIak各种材料性能的变异孫数及槪率井布类型玖目变异系敢（％）擾率2布类型髙中牴土基模量36-4515-24对貳正态分布折圧模量底基层38-472B-371B-28对做正蛊分弔基层43-5432~4221-31面层.29-401B-2B7~17臂裂摸量底基區32-372S~a17-22对救正蛊分崙越层47-55a~«23-30面层.41-E736-4020-25抚圧尊度底基區28-371B-Z7U0-1S正态分布越层33~塑M~3214-23面层.15-2313-177~12劈裂軽度底基區a~44ffi~3814-24正态甘布荃层33~303B-3Ea~25面层30-40W~®B~1B52-6020-28正态分布和对数正蛊分布54,3材料性能是用标准试件和标進试验方法确定的，怛这是试件材料性能。对于结构构件中的材料性能，因为受材料品质、制作工艺、受荷情况、坏境条件等因素的影响而引起变异，所以除考虑【试件材料性能的不宗性以外，还:要考虑构件实际材料■性能与标准［试件材料性能的差异。具体地说，结构构件中材料性能的不定性,［包括标推试件材料性能不定性和试件材料性能换算为构件材料性［能的不定性中结■构构件中材料性能的不定性可用随机变量以来表迖：11111a"九m工(32)式中4—结构构件中的材料性能值；1114一规范规定的试件材料性能的标准值；111i—试件材料性能值P:令2三f几Ol=£/4<53)pi]£lf=Qj*£)i〈50式中—反映结构构件中材料■性能与试件材料性能差异（即111111换算系数）的随机变量；—反映试件材料性能不定性的随机变量。刑用数理统计学中的误差传递公式可求得A的统计蔘数:平均值=（55）变异系数賂+国（S）式中冷、陆“甩——别为试件材料性能匸的平均值和随机变量码、2的平均值；:备牯一别为试件材料性能丄的变异系数和随机变虽（4的变异系数中；对于混凝土强度，设计采用的是棱桂体试件轴压强度站对比:试验统计表明，它与边长aOCknn立方体试件抗压强度址之间平陀三0・昭ao如果立方体试件为IStaniXlSkiinXlSCtim则At=0i8X0i95Pbh）=0j76Mtia:随机变量耳平均值P™=0.88o按公式（55}可得结枸构件:中醍凝土强度的平均值Pn：ftif=4=0.88XO-SMiao/4}或⑸）A*inf=0・88X0.76旳剧67ftisn/i式申用测在5.1.2条说明表18申已给出，按址式(57)即可求得冷。:随机变量阳的变异系数S^=0.1o假定混凝土棱柱体强度］变异性与立方体强度的变异性相同，即^=0^=6^,5111冷值在5,1,2条说明表1S中也已给出，按公式〈56｝可算出治勺:钢筋的旳和论如下：I級钢筋1^=0,®^=0.033；II缓钢筋冷＞丸・95石三0.022；IH級钢筋^=0,95站二0.022。■钢筋的气和恥已列于5.1.2条说明表15七已师匍筋的牝、甩'焉g按公式(55)和公式(56｝计算，可得钢筋强度的统计参数畑和:现将结构构件中混凝土和钢筋强度统计参数的计算结■果列于表24oI表卑构件中混癡土和钢筋强厘4的统计参数对料种类対料品种蛊受力狀世Wff站魁漲土■12051.S740.2S28(201.71B20.2963OE1.3G80.1QQB1.50020.17731.4M00.157B1.S770.13741.0B2L0.12UU皱钢隔1.0B4So.mm瓯钢瞬1.S730.06455.1.4材料性能标准值是极限状态设计表达式中所含主要设计［参数之一，它由经数理统计得到的材料性能概率分布的某一分位［值确定。公路桥梁材料强度的标准值取其槪率分布的CL05分位:-fie:公路桥梁现行规范中恨凝土强度的标准值在以下条件下确定：混凝土标准试件采用20Q«mX20(kmiX20Qmm的立方体；标推I值的煤证率取为85%。为了与国内外标准慄持一致，新规范中的［混録土强度标推值应实行新的确定方案，即混凝土标准试件由原.［边长20Chm的立方体改为边股15Chm的立方体，混凝土强度标准值的取值療则由原煤证率85圈改为煤证率95轧这表明在同一［批混凝土中，新规范的强度标准值比现行规范的低，也就是说，新规范对混凝土质呈的要求提高了。II5.2结构的几何参数Ii5.2.1结构的几何参数是极限状态方程中的一个基本变量，是影■响结构抗力的主要因索之一■，所以需要研究它的不定性灯也就是［以调查实测数据为基础，运用参数估计和概率分布假设捡验，寻求［其统计特征。各类公跑工程结构几何参数的不定性分析各有粹:点，掘分别作如下说明勺:1公路桥梁绪构几何参数的不定性可用随机变量Q来表:Ji：TOC\o"1-5"\h\z必二彳牲(58}平均值Pn=斤伍(®)变异系数沐=&(80}式中a―构构件的实际几何参数值；■址一构构件几何参数标推值，即设计几何参数值；■:斤和乩二分别另结南南件几何参数的平再福和丟异iio：在全国六大片区的10多个省.市、自洽区的桥梁工地和预制【厂(场},在进行恒载调查的同时，实测了构■件的尺寸勺取得了T形i染1爭兀板VtW&勺高废;册竟【賣貳賣席丽Sloo毛不皺［据勺截面有效高度专门进行测量，获得了钢筋混凝土梁、枫和预应［力混廉土梁、板近500个数据巾按不同片区、不同截面形式进行整【理和分析，再经组合分析，可认为几何参数不拒绝正态分布°用公式〈59〉和公式(60》计算的统计参数列于表25o

表25钢筋混凝土构件几何参数久的统计藪数®目%糜、扳科面高度1.00610.CE5E糜、板截面宽度1.0(030.0001黑毋蟲扳耳度1.0320o.inw槃、板襪面有敌高度1.M24O.CBS混羅土圆柱載面半栓1.0MD0.0070钢髓褲丽面积1.0MDO.OS5D空亡撤圆孔孔盘0.97fB0.(629混褪土保护层厚度1.011B0.CH96钻孑L桩的设计直径按规范规定采用成孑L直径｝并且要求成孔直径大于钻头直径：旋转钻30-5Qnm；冲击钻50~：LQQnixi；冲抓钻100~20（1皿但为了运到经济效果：,实际施工时采用的钻头直；径往往比踐计直役小上述尺寸，造成成孔直谡接近于及计桩径。本i伙研究对Rg桥梁的335根桩（桩径止2〜乙2m｝进行调查统计,［其扩孔率（咸孔直爸与谀计直径之比）的平均值为1.030-1.130,变异系数为0.025-0.110,概率分布类型均为极值I型分布,95为保证率的扩孔率为0.995-1.053,平均为1.009c这说明钻孔:桩的成孔直徑几等于役计直径，在进行桩的承载力（抗力｝分析时,:桩的周桧变异性可以忽略不计；调查中同时发现，凡实行监理施工:的桥梁女桩长均能得到尿证女桩长差多数在0~100nni范围內变：^J；＜fA+来桩祺的钻孔桩而肓;真变异性甚不;祖司虑■略■不讦。:2水泥混凝土涨面几何参数的不定性主要指面板厚度的变|异性中几何参数的调査实测弓材料■性能同时进行，数据的采集方h去和数量见表26o表26面板厚度采重方法和数呈统计的变异范围写材料性能一枠也分为低、中、高三级水平,［详见表27。各缓公路适用的面板厚度变异水平等级同第5.1.2^说明表络恚27面板障度的变异霍数甕旱水平中鬲变异黍敎砥（鳴）2~45~67-B概率分布假谟捡验表明打K泥混凝土面板厚度同时服从正态［分布和对数正态分布Q■3沥青礎面几何参数的不定性主要是结构层的底基层厚度*［基层厚度和面层厚度的变异性贞跑搖顶面的平整度对底搖层厚度［的变异性有很大影响，并进一步影响基层和面层厚度的变异性°［有■一个较好平雜度的路基，底基层厚度的变异性就小，用摊辅机辅【筑的基层平整度较好，丛而沥青面层厚度的变异性就小勺由于实［际结构层厚度的标准差不犬，囲此其变异系数随结构层厚度的增加而减小$:实测数据同时表明，沥青面层厚度的变异性不怛弓摊辅厚度［有关，而且与其下基层的摊辅方式有关。当基层用摊辅机摊辅时，［面层厚度的变异系数较水，而当基层用推土机或平地机摊铺时，沥|青面层厚度的变异系数较犬°考虑以上两种因素，浙青面层的变:扇止匾三个不同屋便（50-80hm90-15Chm和160-20Chm\S:种基层摊铺方式分别加以分析。:结构■层共有■样本数7824个，其中底甚层厚度2127个，搖层厚度：L478个，面层厚4219（平地机摊辅2804个，摊辅机摊辅1Q5:个｝，按90%的保证率希虑，将变异系数以高、中、低三个变异水平列于表槪率分布类型也列入该表中心表2&结构层障度亜异眾数廉欖率幷布娄型项艮变异垂數(鳴)概率分布契型中牴底基辰尽度(jnn)n~i47-104~6正态分布和对敢正壽分布赵區厚度(nm)10-127~B4—6正态分布和对敢正杰分布00雇尽度平地执50-0019-2314-1B1D-13正态分席90—1H)U~137~lfi160-00Ain6~B4~550-80lfi-30H~155~1E90-15011-138-104-7160-3007~B4~62~36结构分析与试验；6,0,1结构分析一■股用计算的方法来完成，特别重大或构造特殊;的结构，必要时也配以局部或整体的结构试验。结构分析的目的:在于确定绪构在作用彫响下的反应(即作用数应｝和结构构件的抗:力心当作用数应是构件的内力如轴向力、弯拒、翦力、扭矩等时，弓:计算的构件抗力相比较，以验证绪构是否安全可靠昨当作用数应:星构件的变形'製缝等时，则与规定的限值相比较，以验证结构星:否符含适用性和耐久性的要求。:6.0.2结构分析所采用的计算模式和基本假定应尽可能地符含［结构实际情况和条件。选择计算模型有以下三种情况：如梁、柱.［按等构件，它们的一维比其■他二维大得多，可按一维结构进行分析;如双向板、壳体、棵梁等，结构的一维比其他二维均小得多，则:可采用二维结构的计算模型进行分析；如结构没有■任何一维显着地大或显善地小，就得选用三维的结构计算模型来分析。6.03对于公路桥梁结构］无论是承载能力极限状态徴计还是正:常使用极限狀态设计，结构受力分析目前一股还;是采用线性理论,:假定绪构完全处于弾性阶段，不考虑结构和材料的非线性变形°怛是，对于特大跨径的桥梁或在极限状态条件下结构的变形彫响I不能植忽略时，就应采用非线性理论进行结构分析。塑性理论可:适用于承载能力极限状态设计戈这种状态结构构件已处于破坏阶:段，有条件考虑材料塑性的极限平衡作结构分析中粘弹性理论通常用于路面结构分析“氐65在结■构可靠度分析和极酿状态设计中，计算模式不定性包；括作用数应计算模式不宗性和结构抗力计算模式不圭性乜发生在:结构内的作用数应涉及到结构形式、作用位置、结构变形性质詔专溜亲统務备兎我暫;駅响面家板更复乘;无亘百箭鬲彼丈测-试表来［和条件，难以彖得精确的效应数据，所以在结构可靠度研究中，一股［对作用飙应作了一些近似处理，对作用数应计算模式不定性不作探入【探求中本条所谈的计算模式不定性主要是对结构抗力而言的中:考虑疲劳影响的结■构，其抗力实质上弓作用也有■很大关系七询」如路面绪构的抗力以蛊面疲劳寿命表示的，抗力的计算模式不［定性在结构可靠度验证中综含加以考虑，不单独进行分析。:公路桥梁的抗力着重于硏究钢筋混凝土结构，其抗力计算模［式不定性用随机变量Q来表迖：热二F?/疋（61）［式中B?——构构件的实际抗力值，取试验值；:Ef_规范公式计算的抗力值，计算时采用材料性能和:几何尺寸的实测值，以排除它们的变异性对分祈必的彫响中:为了取得抗力计算模式不定性的分析姿斜，收集了各种受力构件章戟力的试验数据1200多个，同时进行了各50根圆截面钢［筋混凝土偏压构件和钢筋幄凝土梁斜截面抗剪承载力的试验中通【过对D的统计分析黒得了Q的统计螯数届果列于表瓯|表29钢筋混凝土构件计算模式的统计娄数旻力狀揭ftp轴世受压個U）l.nusO.OGDS納，匚'哽拉1.00000.MD0正戟面受咎l.ffiffio.m面1.486L0.2S82T形罹丽2.0152O.Offil偏心豊压（短柱）大偏'b1.0GSDO.OffiO小偏心l.oTtn血画圆形祓而0.M800.U2D桥梁绪构■抗力计算模式不定性養数作为极限状态方程中一个【基本变量，最后融入结构抗力统计参数的分析，在极限状态徴计中转化为抗力分项系数幻7极限状态设计方法7.1一般规定II7.L1以可竈性理论为基础的极限戕态说计一股可有两种表达1模式勺一种是采用带有分项系数的极順状态發计表达式，式中的设计慕本变量通过概率分析取其比表值，而以分项系数来反映它:们的变异性心另一种是直接利用可靠度计算的搖本公式，给出目:标可皐指标和復计基本变量的统计参数或其■他综含谡计参数，而这些楷标和参数也是用概率方怯分析或计算得到的。这两种復计:模式具有相同的本质，只是按照结构各自的徴计要求和习惯而采［用不同的表达模式。'极限状态设计表迖式与前面提及的极限状态方程有不同的含:义。前者供谡计计算应用，式中的设计参数都是统计分析值，是定［值。而后者所包含的设计基本变量都是随机变量，具有一宗的统:计特性。目前的结构槪率极限状态唆计方法均不弓1用极限状态方:程，避免徴计时进行基本变量复杂的概率运算勺:7.L2公器工程结■构的祇戟能力极限状态设计一股以分项系数【表达式进行女跑面结构的谊计表达式则以一个综台系数表达，这个［柔皱称弓“无矗屋左顶紊蜒或箪:能函数中基本变量的统计特征及规定的目标可毙指标，经计算优■确定的。［1仆路桥梁结构极限状态设计表达式中的分项系数有：作用［分项系数、作用数应组台系数和绪构抗力系数心在它怕的优化过1程中需应用各搖本变量的概率分布类型和统计参数、目标可靠指［标及可龛度谀计方注中其中作用概率分布类SL统计参数和目标可靠指标:已分别于第£3亡条和第3-缶4条作了说明。这里还需I；方怯，無后才能分述各分项系数的确定原则和方怯。D结构构件抗力的统计特征。在进行结构构件抗力统计分析:时，由于难以直接获得同一条件下真实构件抗力实测值组成的样:本，一股先对影响抗力的主要囲素进行统计分扌兄而后通过抗力身［各主要因素的函数关系，运用数理统计学的误差传递公式，从各种因秦的统计参数推求出抗力的统计参数口而构件抗力的概率分布类型，可根据各主要因素的概率分布类型用数学分祈方法或经验判断方法来确定弋作为一股表达式，上述误差传递公式作如下描述：:及随机自变量焉一・相互独立，且已知它们的统计参数,当随机变量2二g（冷禺—，焉）时，则有Z的平均值片色或也，％,……性}（62）【Z的标准差4［（衆忌3（讒泾薊…+（衆忌<4殖（63）Z的变异系数比二如九（54）式中，下标m表示偏导数中的25（1=1,2,……2以各自的平均值赋值。:影响结构构件抗力的囲素很多，怛通常君■虑的主要有以下三个：材料性能的不定性（见第5.1.2<和第5丄3条说明}；结构几:何参数的不定性■（见第5挖4衆说明）和计算模式的不定性（见第［6.0.5条说明）中由几种材料构成并共同受力的结构构件，其抗力;采用随机变量R以下列形式表达：R二£VE二£^赵£・地〉1二:UZ・・・・・・<65>「盒甘…反二审耳負2点扁坛ft甬讯另?Rp匚应孑;■R（T为抗力函数；:屯构构件中第i种材料的材料性能；J-——————————————————————————————————————————————————————————-\蹟——与第i种材料相应的几何参数。:将第5.1.3条说明公式（52）和第5.2.1条说明公式（58）的关系代入仝式（05},则得：R=Q3-R［（Q1-U*（［41*^）］（i=ls2J……3n）（05）式中Ofp^一构■构■件申第i种材料的材料■性能随机变量及其试件■材斜性能标准值；——号绪构构件■中第i种材料相应的几何参频随机变量及其标准值乜由公式（65〉可知，Rp是随机变量fcnai（i=lJ2）-阴数，运用公式〈62}~公式（60可求得尺的统计参数：…，n)的(67)平均值1临一R(出出“(i-lj?,ii)n.临“习（叭怡&沪逸H(88)变异系数賂=临!恤(©)式中表示函数RC｝中有关的随机变量^.^(1=1,2……，n)e在取得■计算模式Q的统计参数以后，抗力R的统计参数即；可求得：咤三晾%*丹価)ITOC\o"1-5"\h\z%+瞌(71)式中，珠为按规范规定的材料性能和几何螯数标准值用抗力计算1公式求得的构■件抗力值。乩表达为Rt=R(if^>(1=1,2……,n)(72)当结构构件仅由单一材斡制成或參种材料组成仅单一材料受力时，公式(囲)可写成E=CV(Qr4)*(f4*flk)=IV2(13)而4*按随机变量阴数统计参数的运算法则，可求得R的统计参数:庇三ftt佩三％*屜*%〈74〉弧二殓+萤+址(75)根据第5.L3条说明表肚第5.2.1^说明表25和第6.0.5条说明表29所列的Ugg的统计参数，代入公式(70X(ZL):或公式(74).(75)计算，即能求得各种受力构■件在不同参数情况下:的统计参数時帚经综含分析比较后列于表30o表90钢筋混隘土构件抗力R的统计蔘数哽力状态纳“力(谡U)1.37430.354£1.062L0.3322正橇而燮客1.23630.1414斛載而旻西1.S7170.2888T形据丽2.1^80.2Z30犬恫壮受圧(短柱)1.3M20.1447小傭贮燮圧(頓柱)1.4362O.3E17由公式<ffi).(73)可知，结构构件抗力R是由多个影响程度相近的随机变虽相乘而得，其概率分布一股是偏态的勺由概率论知，若随机变虽之积为……忑则lnY=lnX+lnX+:……+hX„当d充分大时,hYK分布近似为正态分布，而Y的:分布近似于对数正态分布中因此，在实际工程中，无论材料性能、几何参数、计算模式是什么分布，一股可假定抗力R为对数正态:分布。■刃绪构可龛度茂计方袪七这里所说的结构■可靠度设计，也就:是对《统一标推》第3.3.2^规定的可靠指标计算公式进行逆运:算勺即预先结出目标可龛指标及各基本变量的统计特征朋后通过可峯度计算公式反求结构构件抗力，进行构件截面设计°「…画创;更脸新解看二殴芳ar-^-岳匚o；bw_:目标可篦楷标p及恒載效应统计参数也和禹庐活戟效应统计参【数忸和區、抗力统计参数疏，且均为正态随机变虽，则根据第&E2条说明公式(26｝可得：I隔-屉-心一R(隔刼尸+(騷备尸+(检备尸=0(76｝由公式〈76)可■解得构件抗力平沟慣陶,再按以下关系式求得;构件抗力标准值瑋：Kit-陶/«st上式中负在本条说明表30中已给岀。得到代以后就可迸:行截面谡计中:以上假定线性极限状态方程中所有基本变量均是正态变量，:运算起来比较简单。对于非正态基本变量&或极限状态方程为非线性的情况，就需要由第3.3.2*说明中公式(23).(24).(25｝、(27X(28)联立求解某一变量的平均值陆&而此时踰1还:是【一个待求值，只假定X*还不能迭代计算临门阳1，需采用双重娃［代法才能求出临值，计算相当复染勺黙而在实际工程中在结出■目标可竈指标卩以后，需要求解的是构件抗力R的平均值耳，而:R-■股是服从对数正态分布的，在极限状态方程为线性的情况下，可应用第3.3.2条说明的公式(29).(30)把对数正态分布的R当Pff=R*(1-lnR*+ln—^->(77)1+聂險二EC试L+彈｝(7B):由公式(78｝知，咏只与長有关，而邑是已给出的。所以假定ET后即可求得等项，最后解出Pro可靠度设计方法的具体计算框图见图口中3｝荷戟系数和抗力系救。按照第3.3.2^说明中公式(25),在验算点_T处极限状态方程可写为：St+^=R*(79)■式中，覆、囲、疋分别为恒载效应.活戟数应和枸件抗力的设计［验算点坐标。丽以标准值和分项系数表示的愎计表达式可写为在甩+沟*二阳了R(®)【式中，分别为按规范规定的标准值计算的恒载效应、:活载效应和构件抗力，治％6分别为恒竣系数、活載系数和构件抗力系数。II二—已如=日林可車抿标再忤州敢应閑G=1,2,……汕》的轴i计劈数旳及；廿布类塑；華梅梵』R的述口冬散触，且尺服从对數正态为布=圾眼默滋・方程Xn5a»'h*r1.S,|,/；)^c-:锻迟初值；外=為〔可取T住■=«.：■「.可取肘丁卄正搭棹用玻战或虽，根据呂寻由茲式电F、.侣⑺昶出尸詁“站代箱禰、％i；对于结闽抗力变吐，很据耐曲瓷式疗醸*山曲代粹机按公式〈23）求illCQ&tfu>CQS?R将VCIK久严气‘％代人鱼式住仍車:岀3"，甘由©式心豹求出贞｛是1■.限M壮蒋足：代蒔亦-.V杞邺j?r十由全式段制“m求出旳ffln计算曲迭代过程框图g_O<(79)^式(丽潯价；瑟须僑區卞页「铝牢:Y产需/电｝血=Sj/Sck(81)7«=K/E*由公式（8D址第3.3.2条说明中公式（23\（24）可知，系数YZE不仅片给定的可釜指标有关衣而且也与结梅功能函数【所包含的全部基本变量的统计特征有关°话载、恒戟效应的变化［将直接影响结构可靠度。欲使结构按公式（80）徴计的可靠指标符［合预先给定值，各分顼系数必将随活载'恒戟数应比值P的变化［而改变，该是不符合实用要求的或若了小術均取定值，能也按各［种构■件取不同的定值，则所谡计的构件其实际具有■的可靠指标就［不可能弓療.先给定值相一致。显玻'为了设计上的方便，最佳分项【系数的选禅就是使在该分项系数下构件的可靠指标与结定的目标【可龍指标误茎最小。为达到此目的采用了两种方法进行计算中（Q抗力最小二乘法。援照公式（80）,可得按设计表达式求出［的抗力标推值：塊三绻（〈％民fc+兀电）（82）而络定可靠指标和各基本变量的统计特征肓，按前节所述的可靠［度设计法可求得相应于目标可靠指标的抗力平均值进而由下【式求得对应于规范规定的标准值的抗力值；琉三迪J隔（83）［式中，瓯在本条说明表30中已绐出。:对■于某一种构件，若按公式（82｝和公式（83）求得的抗力标准值相等，即塊二琉，则按公式（82〉復计的构件所具有的可霜楷标［宓荻耳规克肾司■蛊甬标:廂尊Bt>KJ'l慑衣我［件，其可靠指标也必大于规定的可靠指标。按照上述选择最佳分［项系数的原则，对于每种荷裁效应组台，分项系数的确宗可转换为使下列H值为最小的条件：I耳二严（84）【式中，R岛为第i种构件在第m种车辆运行状态和第j种荷裁数:应比值下，根据规定的目标可龛指标（见第333条〉，采用可崑度:设计方法并按公式（83｝确定的抗力标准值；陷为第i种构件在:第m种车辆运行伏态和第j种荷戟效应比值下，根据所进的分项■系数，按公式（82》计算的抗力标准值勺为了计算的需要，将公式:（82｝改写为下列形式：Kfctau=TuaETfefStt）na+］（85）■式中希］为第i种构件的抗力分项系数，可用以下优化方袪确定；把公式（86）代入公式（84〉,得：H£习|醞-為［於甩h+力(氐人］｝mJ令19耳阳冷二0可得11117r!=3*Bj/3孕瑶式中111Bd-T&(Sa)q+脸〈StXij(8S>=TRjEiq)2BlJ实际上，两种车辆运行状态所取活載、恒載馥应比值是相同:的，所以上式可改写为E=光（民h〉j+站（电》公式（87）中的些¥瑶，也可改为¥耳心毎络出一组捲和论值，对于毎一种构件（D按公式（87）可:求得：fe值，进而按住式（8©求得弓优化的：相对应的H值":显然，适用于各种构件的最佳分项系数必须满足使下列I值为最小的条件：上式采用相对误差便于对各种构件统一计算乜:在计算确定分项系数时，逸择的构件种类和活載恒载效应比:值与确定目标可靠指标时相同，构件有轴心费压、轴心受谊'正截|面受弯、大備心受压、斜截面受剪五种；活a<E«数应比有p=0<<MAL5.2<5A种，针对■作用效应“主要组含芦和“附|加组含弋见4.4筒条说明）的不同要求分别进行计算分析。这样,【在一■组％和力之下，计算每种构件（i）耳时，公式（84）右边包括4（两种汽车运行狀态）X6（A种荷毂数应比值）=12组数据，而计:算I值时，公式（88》右边包括12X5（五种构件〉=60^.数据中考:虑到恒戟效应分项系数不应因不同作用效应组含而异，首先逵定7g=L2,^后再逸择Hi=0^0^1AL1.L2.L3.L4.L5A【个值，分别7b=l-2组台，计算出各种组含的I值心图12示出了詰二：同取值时I值的变化规律中按照I值最小的条件得到的各分项系数列于表SL

asi以抗力晟小二乘法确定的分顷系数分顼托曲或、、乗敢应组合匚、叵载棘应活戟敌应*1大偏也主墓组合4031.^361.26001■嶽61.6U74附加组合1.21.01.33B5l.STffi1.24S01.2S271.47Wffl12Ta=1.2ffl12Ta=1.2时血与I的关系1-惟用瓢应“主:娶组合"W囱线；2-榨用照应Ft加组台咽曲线以这种方法确宠的分项系数，用实用表这式设计的结构构件，:其可龛指标的平均值与目标可靠指标是极为相近的勺怛是表31【中亶主要组合11的活戟(汽车｝分项系数廿1壬与圳行规范规定值^=£4相差较多，如果再取主^=1.4,则由于人为地减少了【一个优化条件，经计算表明，以此计算的分项系数反算的可龛指'标，普遍地低于目标可■靠指标，且儘低很多七:①)可龍指标最小二乘法。以实用诙计表达式之下的结构可:龛指标与目标可靠指标误差最小的原则来确定分项系数勺即耳二¥¥他-朋<®)［式中為为第i个构件的目糅乳靠指标；阳为幫i个构件在第m:种汽车运行狀态第j种荷载数应比值P时实用设计表达(85｝之下的可靠指标。对“主要组含”取^=1.4；对“附加组台1'取=使公【式(89)为最小来解沁怛因矗是祚］的隐性函数，不能直接解:出，所以采用了一■维优化的65L8方法。由可龛指标最小二乘法求得的分项系数列于表32e按此分项系数反算构件可靠指标，其平均值与目标可靠桐标相近乜:比较表3L和表32不雅看出：前表中活藪（汽车｝效应的分项:系数力与现行规范规宗值有一定的差蹬，而后表中的冷号现行■规范规定值.是相同的；前表中结构构件抗力分项系数张】在盘主要:组合"时与主附加组合押时相差较大，而不同作用数应组合在抗力分:顶异或「倉算痕天话+甬著的「论匪较樓一近。因此，表32的数值可被用于耕规范和作用数应组合系数分析。表验以可靠指标最小二乘法确定的分项系数、、系議惟用散、\应齢\叵載规应活载蝕殛%禺仙，匚'燮拉尢偏'匚'*主要组合9K1.2S341.1341.16001.2EL附M组合961.34661•就1.16831.3(84以上讨■论的分项系数是恒戟效应与活戟效应同号时的情形。［但桥梁等结■构设计也套遇到两者异号的情况女这在第7尼尼条加；1说明。4〉荷载（或作用）效应的组含系数七前面已经谈到，目标可靠:楷标、恒戟和活载（汽牟》效应的分项系数都杲在荷竣最基本组含下确宗的Q怛是桥梁第结构往往同时作用着多个活變（或作用人:随着可变荷載