摘要：这几年来，结构可靠度理论和其运用研究已获得非常大的进展，而且详细应用在水工结构的设计与研究范围。而水利项目一项关键的内容是水工结构可靠度设计，需要引起设计单位的高度关注。文章结构可靠度在水工结构设计中的应用等实施分析。
关键词：水工结构；可靠度；设计方法
引言：在水工结构设计的时候，可靠度设计方法的应用，一定要重视对抗力要素、材料性质要素、荷载作用等很多设计要素进行数理统计与分析，特别是要对这几年积累的设计资料进行统计与分析。想要对这项目实施结构可靠度设计，可靠度设计的方法与理论是首先就要清楚确定的。
1、工程结构可靠度的研究历史与现状
可靠度的研究，早在30年代前就开始萌芽，当时关键是围绕着飞机失效的研究。40年代，苏联在这方面实施了很多的工作，提出了结构失效概率的方法和与其相对应计算可靠指标的公式。50 年代美国在这基础上，和结构失效概率相联系的可靠指标β也提出了，作为构造安全度衡量的统一数量指标，并建设了构造安全度的二阶矩模式。从此，可靠度研究有了非常大的进展。1971 年加拿大把可靠指标β的表达式，化为设计人员习惯使用的多项安全系数的方式，使结构可靠度分析的实用化加速了。1 9 7 3年国际规范化组织拟订了“ 结构可靠度总原则”的国际标准草案 ISO / D L S 23 9 4），1979年批准这草案，正式出版是1981年。中国于1985年3月10日，对这准则投了附有意见的赞同票。中国开展结构可靠度的研究工作相对晚。苏联的极限状态设计法在50年代中期开始引用，60年代中国土木工程界对这一问题实施了很多研究与探讨。70年代开始在相关设计标准中应用半经验半概率的方法。1983年建工部门提出了“建筑结构设计统一标准”（草案），.1984年通过批准发行。这规范统一了中国建筑构造的基本原则。1985年国家计划委员会规范定额局下达了编制国家规范“工程结构可靠度设计统一标准”的任务，把可靠度作为设计的统一标准，让可靠度设计扩大到更广泛的项目设计范围中。
2、水工结构可靠度设计的常用方法
2.1分项系数极限状态表达式
在现阶段设计水工结构可靠度中，获得普遍运用的是分项系数极限状态表达式方法。在这方法中，要清楚确定作用分项系数 r 和材料功能分项系数 y 的物理概念，从而也许会有效的反映出存在的不确定功能。也许超载、降强等物理概念会存在于两个分项系数中，然而其和构造安全的关系非常小。
依据作用分项系数，其只是作用于变异性，材料功能分项系数 y这样来确定，就可以依照材料试件的变异性确定。在设计水工结构的可靠度时，系数 r 关键代表各类结构抗力中的不确定性，还有材料功能分项系数，而不考虑别的分项系数。例如不确定性的几何尺寸，能把试件抗力换算变成构件抗力的不确定性。计算水工结构时，能引入系数 r，则分项系数表达的极限状态关系式为
从这关系式能看出，水工结构可靠系数和构件关系紧密，不一样的水工构造安全等级就会有不一样的结构可靠性指标。所以，依照 《水利水电工程可靠度设计统一标准》（GB 50199—94）的有关规定，水工结构安全等级为Ⅱ级结构的基础，别的等级结构系数通过转换能获得，水准Ⅰ、水准Ⅱ与水准Ⅱ分别为 1. 1、1. 0 与 0. 9的结构系数。
2.2确定目标可靠指标
在水工结构可靠度的设计阶段中，水工结构设计关键的依据是目标可靠指标，目标可靠指标和项目的应用维护费用、投资风险、造价、人民生活、财产等原因息息相关，目标可靠指标体现了水工结构经济性与安全性平衡，能够说，水工结构设计所预期的结构可靠度是目标可靠指标所代表的。所以，合理的明确目标可靠指标值，不但要通过设计人员水工结构可靠度的设计水平，还要通过科技发展与社会经济，正因为这样，目标可靠指标是一项需要对国家综合性技术与经济政策实施充分思考的指标。一般状况下，目标可靠指标人们经过经验校准法、经济优化法、事故类比法这3种方法来确定。在对目标可靠指标进行确定的时候，不但要综合考虑理论结果，水工结构设计的状况还要综合考虑，衔接起旧规范与新标准。在实际应用的时候，假如目标可靠指标使用经验校准法来确定。要通过实施校核当前的设计标准安全度，通过反演计算，将依据原标准设计在水工结构里隐含相关的可靠指标值找出来，通过对其实施分析与调整，然实施拟定目标可靠指标，通过这样的方法与程序获得的目标可靠指标，是基于分析概率之上，属于可靠性设计目标可靠指标。
3、可靠度理论在水工结构中的研究及其应用
水工结构可靠度研究起步相对晚，由于水利项目技术繁杂，影响原因非常多，变化多端的荷载； 水利项目的原始资料都因地而异，变化无常； 水工建筑物破坏因素很多，破坏型式各不一样，结构不明确的极限状态； 又不可以对原型结构实施破坏试验，缺乏实测资料等，这些都影响了可靠度理论的运用。直到80年代水工结构可靠度的研究才有了相对多的进展。在计算可靠度中，各个随机变量的分布特点对失效概率影响相对大，需要搜集很多的观测资料与试验数据实施统计分析。因为水工建筑物荷载与抗力子样采集相对困难，特别是某些现场试验由于花费昂贵而受到约束，所以它们的概率特点还有待于深人研究，同时需要地勘、施工、运行等很方面紧密配合，合理地把原始数据的采集工作做好。
重力坝的失效模式通常有滑动、强度不够与倾覆3种。对于中小型项目的重力坝，设计的控制条件是抗滑稳定。现行标准中重力坝的抗滑稳定分析是以刚体极限平衡法为主，对于大型项目或地基复杂的状况，辅以有限元或别的方法实施评价。使用可靠度理论分析计算失效概率，防止了使用经验安全系数度量项目结构安全程度的局限性，合理地改变了定值设计法只以投资费用最少为决策的原则。这对项目的合理经济、可靠安全、提升效益都具备重大的影响。这些年来，中国从事水工可靠度研究的科研工作者在分析随机变量统计量的基础上.用现行标准设计了不同岩基、不同坝高的16个重力坝剖面，之后其抗滑稳定、抗压与抗拉强度依据可靠度理论和计算方法校核了，给出了重力坝的可靠性指标区域。无疑地为可靠度分析法在水工结构设计中的推广与运用供应了合理根据。
结语
现阶段形势下，工程结构愈来愈复杂，人们对于事物认知程度愈来愈深，正因为这样，工程结构设计已经渐渐从确定性的设计方法转变变成概率设计方法。陈旧的水工结构设计方法，不可以真正确保水工结构的安全与可靠，也对深入理解设计安全性的内涵不利。结构可靠度的理论是将影响构造可靠度的各类变量实施统计分析，求出结构的可靠指标与失效概率，设计类在于确定荷载与荷载效应和其极限状态方程。现在这理论还没有普及，只是运用于简单的结构。对于怎样把局部可靠度归纳为整体项目结构的可靠度，还有一定困难，要持续实施研究。可是依照这理论原则改善水工结构的设计规范的方法却是特别重要的。
参考文献：
[1]李红梅，李树山，张伟. 水工结构可靠度设计方法[J]. 建筑工程，2013（9）： 76-77.
[2]王坤．水工结构可靠度设计方法[J]．中国水能及电气化，2014（11）
[3]刘岩，邓楠．结构可靠度理论在水工结构设计与工程管理中的应用[J]．才智，2012（06）
论文作者:朱佳忆
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：可靠论文; 水工论文; 结构论文; 指标论文; 系数论文; 方法论文; 目标论文; 《基层建设》2018年第4期论文;