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[分享]顾大师:关于岩土工程设计安全度

发表于2018-10-10     144人浏览     2人跟帖    复制链接  只看楼主

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蒋德华

关于岩土工程设计安全度

 


    顾宝和,男,1934年8月出生,1954年毕业于南京大学水文地质与工程地质专业,中共党员。现为建设部综合勘察研究设计院顾问总工程师,研究员,中国工程勘察大师,现从事岩土工程专业。中国地质学会工程地质专业委会副主任委员。

前几天群里讨论岩土工程设计安全度问题,我写了几个字。因已离开工程界多年,对现行规范不了解,本不想多说,但又觉得这个问题很重要,还是发表点看法,供大家参考。

2009年,我和毛尚之、李镜培合写过一本小册子《岩土工程设计可靠度》,中国计划出版社出版,作为注册土木(岩土)工程师必修教材。因事隔9年,现在情况恐已变化,也只能参考。

 

1 工程安全度的表达;

1)容许应力法(allowable stress method)

容许应力法是在正常使用条件下,构件(岩土)强度有一定储备,变形能满足要求,安全度隐含其中,不需要知道极限承载能力。荷载和抗力的取值都是定值,建立在经验的基础上。

2)总安全系数法(single safety factor method)

总安全系数法也称单一安全系数法,也是将设计变量视为非随机变量,用总安全系数表达,即在承载能力上根据经验打一个折扣,作为安全储备。

(3)概率极限状态法(probability limit state method)

整个工程或工程的一部分,超过某一特定状态就不能满足设计规定的功能要求,这个特定状态称为该功能的极限状态,各种极限状态都有明确的标志或限值。极限状态法是将结件(岩土)置于极限状态考察,找到达到极限状态(承载能力、变形)时的抗力。

无论作用(荷载)还是抗力,客观上都是随机变量,将设计变量视为随机变量,对作用、抗力、安全度进行概率分析,按失效概率量度设计的可靠性,将安全储备建立在概率分析的基础上,这种设计方法称为概率法。

国际上通常将概率极限状态法划分为三个水准;即水准I、水准和水准目前普遍采用的是水准即近似概率法,以可靠指标β为安全量度指标,用分项系数表达。分项系数可以简单理解为多项安全系数,与总安全系数不同,安全系数分别打在各项荷载、各项抗力上。

以上只是简单理解,不是严格定义。

2 岩土工程的安全度问题

由上可知,容许应力法最粗糙,也最简单;概率极限状态法最精细,也最复杂。自从《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)和《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-92)发布以后,对结构规范和岩土规范的制订和修订影响很大。结构规范早已普遍采用了概率极限状态法,用分项系数表达;岩土工程由于固有的复杂性和研究积累的不足,至今未能普遍采用。目前是多种方法混用,一般涉及结构设计(如基础、桩身、支撑结构)时采用概率极限状态法,用分项系数表达;涉及地基承载力时用容许应力法;涉及稳定分析时用总安全系数法。因此,同一工程的计算,可能用不同的安全度表达方法,不同的安全度表达采用的荷载和抗力也不一样。由于各本规范的编制组对安全度的理解不同,同一概念可能有不同的术语,同一术语可能有不同的含义,极易造成执行者的误解,专家都可能掉入陷阱,应予充分注意。我说的“不要乱猜”,就是这个意思。

对特征值和标准值的理解

对地基承载力,我国长期习惯于容许应力法。《建筑地基基础设计规范》早期称地基容许承载力,《89规范》称承载力标准值,但名不符实,并无概率意义,是容许值。后来改称特征值,其实还是容许值。攺来改去,实质不变,换汤不换药,只是取值有些变化。有些专家反对这个术语,高大钊教授说,特征值本是泛用术语,现在专门化了,不妥;程懋堃大师在主编《北京地基基础勘察设计规范》时,坚决不用特征值,用标准值,但这个标准值并非上述意义的标准值,并无概率意义,等同特征值。我个人想法,叫“容许值”最贴切,不会被误解,但大家不赞成,大概觉得太“旧”了,太“直”了,太“土”了。

标准值是构件或岩土性能参数的基本代表值,通过概率统计计算,取概率分布的某一分位数,一般对强度取0.05分位数,即风险率为5%。因此,标准值是有概率意义的。但实际上,并非每本规范都是这样,故岩土工程师在执行某规范时,必须充分理解该规范对标准值的具体规定,以免发生误解。

需要说明的是,概率极限状态法虽然精细,但工程经验仍需尊重,故制订规范时,分项系数需用工程经验“校准”;土的抗剪强度标准值用公式计算,但可结合经验调整,给出建议的标准值。 




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 发表于2018-10-10  | 只看该作者      

2

顾大师关于岩土工程设计安全度的看法

 发表于2018-10-12  | 只看该作者      筑龙币+10

3

谢谢楼主分享,都是干货,很有帮助!!!!!!!!!!!!!!!

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