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GB50216-2019 铁路工程结构可靠性设计统一标准及条文说明

3.2安全等级和可靠度

3.2.1本条为强制性条文，必须严格执行。在本标准中，按结构 破坏可能产生后果的严重性统一划分为三个安全等级。其中， 般结构安全等级为二级（不以高速铁路、普速铁路等为划分依据）， 特别重要的结构提高一级，次要的结构降低一级，至于安全等级的 划分则根据工程结构的破坏后果即危及人的生命、造成经济损失、 产生社会和环境影响等的严重程度确定，

3.2.2根据结构破坏后果产重性的不同，将桥案、隧道、路基和轨 道不同结构类型划分到三个安全等级中。其中大部分工程结构安 全等级为二级。对于有特殊要求的铁路工程结构，依据实际情况， 其设计安全等级可根据具体情况确定。其中水下隧道主要指跨 江、跨海或跨河的隧道。 3.2.3铁路工程结构各类构件一般与结构采用相同的安全等级， 但允许部分构件根据其重要程度和综合经济效果进行调整。如提 高某一构件的安全等级所需额外费用很少，却能降低整个结构的 破坏概率，从而大大减少人员伤亡和财物损失，则可将该构件的安 全等级相比整个结构安全等级进行提高；相反，如某一构件的失效 并不影响整个结构或其他构件的安全，则可将其安全等级降低。 3.2.5对有充分统计数据的结构或构件，其可靠性大小宜采用可 靠指标β度量与比较。 3.2.6脆性破坏和延性破坏，又称为无预兆破坏和有预兆破坏， 为避免无预兆破坏带来的突发性损失，规定脆性破坏可靠度要高 于延性破坏可靠度。铁路工程结构的脆性破坏，主要指混凝土及 预应力混凝土结构强度破坏、钢结构或混凝土结构剪切破坏、结构 整体或局部失稳破坏、钢结构脆性断裂等；疲劳破坏属于特殊的脆 性断裂破坏。岩土工程的破坏形式主要可分为整体剪切破坏、局 部剪切破坏和冲剪破坏，也可归于脆性或延性破坏的范畴。

HG／T 3124-2020 焊接金属波纹管釜用机械密封技术条件.pdf3.3设计使用年限、耐久性和维护

3.3.1本条为强制性条文，必须严格执行。设计文件中应规定结 构的设计使用年限，而无需标明结构的设计基准期、耐久年限、寿 命等。设计使用年限确定的原则可结合预期使用寿命、确定设计 参数取值的基准期和已有应用经验。 3.3.2本条明确了铁路桥涵、隧道、路基和轨道结构设计使用年 限的三个级别，这不仅是进行可靠性设计的基础，也是保证结构设 计经济合理的必要环节。

表2中列举了不同设计使用年限级别的适用范围示例，供设 计人员参考，

表2铁路工程结构设计使用年限示例

3.3.3～3.3.5我国部分工程结构存在严重的耐久性同题，究其 原因，不外乎是设计考虑不周、施工水平不高（缺陷）和养护维修不 到位等。除此之外，环境是影响结构耐久性的主要因素之一。外 界环境和结构设计、施工的自身缺陷共同作用，加速了结构劣化进 程，降低了结构使用寿命，使结构不得不提前进行维修加固。因 此，本标准强调结构的耐久性设计，重视环境对结构耐久性的影 响，这是可靠性设计的重要内容。 同类结构物的不同部位所处的环境类别和作用等级往往有所 差别，其耐久性要求也有所不同，甚基至同一构件的不同部位，其耐 久性要求差别也可能很大，这就要求不同的环境类别采取相应措 施，并制定检修和维护制度以保证耐久性。 由于对环境影响效果予以量化较为困难，因此在评估环境对 铁路工程结构耐久性影响时，一般是采用工程经验、试验研究、理 论计算或综合分析等方法。

4.1.1~4.1.4承载能力极限状态理解为结构或构件发挥允许的 最大承载功能的状态。结构或构件由于塑性变形而使其几何形状 发生显著改变，最未达到最大承载能力，但已彻底不能使用，也属 于达到这种极限状态。 正常使用极限状态理解为结构或构件达到使用功能上允许的 某个限值的状态。正常使用极限状态的控制，往往需要采用一定 的约束条件，例如，某些构件需控制变形、裂缝才能满足使用要求。 因过大的变形会造成列车运行的平稳性下降，舒适度降低等后果， 过大的裂缝会影响结构的耐久性；过大的变形、裂缝也会造成用户 心理上的不安全感，这些约束条件一般以规定值的形式列入规范。 疲劳是在循环拉应力或拉压应力作用下，在应力集中或缺陷 处引发疲劳裂纹，发展到最后会导致结构或构件破坏，该状态为疲 劳极限状态。疲劳对直接承受列车荷载的轨道结构以及承受重复 荷载动力作用的桥梁结构等影响较大，特别是目前桥梁钢结构的 连接多采用焊接，焊接会引人焊接缺陷，容易诱发疲劳裂纹；部分 结构由于环境影响加快了疲劳裂纹的扩展而导致产重后果，如 1967年12月15日服役近40年美国的银桥（SilverBridge）突然 整桥倒塌，造成46人丧生，事故调查原因是眼杆销孔处两条腐蚀 疲劳裂纹导致C13号结合处发生脆断引起整座桥的倒塌。 基于疲劳极限状态与承载能力极限状态在作用形式（以拉为 主的重复荷载作用），抗力（与构造细节高度相关，材料强度不是控 制因素），计算模型（实验科学，无明确的力学模型）等方面的不同， 同时考虑部分铁路工程结构中列车重复荷载作用是主导作用，因 .76

比，波劳极限状态单独列率出来有其必要性。 美国AASHTO规范和日本铁路混凝土等规范都将疲劳极限 状态单独划分为一种极限状态，欧洲规范Eurocode虽将疲劳极限 状态归为承载能力极限状态中，但很多条款是单独针对疲劳极限 状态规定的。 因此，本次修订细化了极限状态的分类，将疲劳极限状态与承 截能力极限状态和正常使用极限状态并行，构成铁路工程结构的 三种极限状态。 4.1.5设计限值是结构或构件按极限状态设计时，采用的作为极 限状态标志的应力或变形等的界限值。 极限状态的标志及限值是根据对结构各种功能失效的机理研 究后制定的。当失效机理研究不充分时，为满足工程设计需要，可 以根据理论研究成果结合工程经验判断或按现行规范确定。如破 坏的强度准则，就是结构到达承载能力极限状态的标志之一；裂缝 宽度、振动响应等造成用户心理上的不安全感时，就是结构到达正 常使用极限状态的标志之一， 4.1.6铁路工程结构或构件设计要满足承载能力极限状态、正常 使用极限状态和疲劳极限状态要求，对这些极限状态进行计算或 验算，确定起控制作用的极限状态。 在三种极限状态都满足的情况下，为保证结构或构件的耐久 性，合理设计和布置结构细部构造非常必要。经过多年实践证明， 结构细部构造的设计不合理是导致病害发生的主要原因。因此， 要从设计源头上保证结构构造合理。 4.1.7铁路工程结构极限状态是通过各种基本变量组成的极限 状态方程来实现，基本变量是指极限状态方程中所包含的影响结 构可靠度的各种物理量，包括引起结构作用效应上的各种作用S， 如但荷载、活荷载、地震、温度变化等，结构抗力R的各种因素如 材料性能、几何参数等。分析时，可将作用效应或结构抗力作为综 合基本变量考虑。无特殊说明时，基本变量一般可视为相互独立 77·

4.2.1原国家标准《铁路工程结构可靠度设计统一标准》GB 50216一94规定铁路工程结构设计时考虑了持久设计状况（含疲 劳作用)、短暂设计状况和偶然设计状况三种设计状况，本标准增 加了地震设计状况。这主要由于地震作用具有与火灾、爆炸、撞击 或局部破坏等偶然作用不同的特点：首先，我国很多地区处于地震 设防区，需要进行抗震设计且很多结构是由抗震设计控制的。其 欧，地震作用是能够统计并有统计资料的，可以根据地震的重现期 确定地震作用。最后，现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》GB 50111对地震设计做出了详细规定，因此，本次修订在三种设计状 况的基础上，借鉴欧洲规范EN1990，2002和现行国家标准（工程 结构可靠性设计统一标准》GB50153的规定，增加了地震设计 状况， 地震作用依据重现期不同分为多遇地震、设计地震和罕遇地 震，重现期即是连统两次超过某

设计问题中基本变量归结为抗力和作用项，进行极限状态设计即 要求抗力不小于作用，即g(R，S)≥0。 结构功能函数中主要基本变量可用设计基准期内概率分布函 数的最大值（最小值）随机变量描述，其他基本变量可用任意时点 分布函数的随机变量描述。 4.3.7为了统一我国铁路工程结构可靠性设计标准的基本原则， 促进结构设计理论的发展，本标准采用了以概率理论为基础的极 限状态设计方法。 以往采用的半概率极限状态设计方法，仅在荷载和材料强度 的设计取值上考虑了各自的统计变异性，没有对结构或构件的可 靠度给出科学的定量描述。这种方法常常使人误认为只要设计中 采用了某一给定安全系数，结构就能百分之百的可靠，将设计安全 系数与结构可靠度筒单地进行等同。而以概率理论为基础的极限 状态设计方法则是以结构失效概率来定义结构可靠度，并以与结 构失效概率P相对应的可靠指标β来度量结构可靠度，从而能较 好地反映结构可靠度的实质，使设计概念更为科学和明确。 表3为可靠指标β与失效概率P，的对应关系。

表3可靠减保与失效就率P.对照表

表3中可靠指标β与失效概率P的对应关系是在功能函数 服从正态分布情况下而来，当功能函数不服从正态分布时，要先转 化为正态分布再进行计算。 4.3.8根据极限状态方程是否为线性方程以及综合基本变量R 和S概率分布的不同，根据《铁路工程结构极限状态设计通用方 法及专业参数处理分析研究》[合同编号：铁建科字（2009)一2)]的 科研成果，推荐了计算可靠指标的JC法，JC法也是国际结构安全 度联合委员会（JCSS)推荐的方法。分位值法是原国家《铁路工程 结构可靠度设计统一标准》GB50216一94中推荐使用的方法。JC ·80·

法和分位值法都属于一次二阶矩法，两者皆能考虑非正态随机变 量，岩土工程领域采用蒙特卡罗法相对较多，因此本标准推荐JC 法、分位值法、蒙特卡罗法计算可靠指标，根据具体情况不同，可靠 指标的计算也可选用数值积分法、响应面法等其他方法。 4.3.9铁路工程结构设计要保证结构的计算可靠指标不小于目 标可靠指标，只有这样，才能保证结构在设计使用年限的安全性和 可靠性，即目标可靠指标与设计使用年限是紧密相关的。根据规 范科研《铁路工程结构目标可靠指标制定研究》（专项编制2012一 02)的研究成果，给出了铁路工程结构极限状态法转轨时目标可靠 指标的参考： (1)桥架结构目标可靠度指标建议值：承载能力极限状态，按 结构安全等级不同，延性破坏为4.2、4.7、5.2，脆性破坏为4.7、 5.2、5.7；正常使用极限状态为1.5~3.0。 (2)铁路隧道二次衬砌、明洞目标可靠度指标建议值：承载能 力极限状态，按结构安全等级不同，延性破坏为3.2、3.7、4.2，脆 性破坏为3.7、4.2、4.7；正常使用极限状态为1.0~2.5。 (3)铁路路基目标可靠度指标建议值：承载能力极限状态，抗 滑、倾覆和地基应力按结构安全等级不同分为2.7、3.2、3.7；正常 使用极限状态为1.0~2.5。 (4)轨道目标可靠度指标建议值：承载能力极限状态，按结构 安全等级不同，延性破坏为3.2、3.7、4.2，脆性破坏为3.7、4.2、 4.7；正常使用极限状态为1.0~2.5。 4.3.10针对承载能力极限状态，不同安全等级和失效模式的可 靠指标要适当拉开档次。国外计算分析表明，由于重要性系数取 值不同，相邻安全等级的结构或构件可靠指标有0.5的级差，基于 此，参照国内外目标可靠指标的分级，规定安全等级每相差一级， 可靠指标取值宜相差0.5，安全等级相同，脆性破坏结构或构件的 设计可靠指标与延性破坏相差0.5。当然，也可以根据实际综合 分析确定。

4.3.11为照顾原有设计习惯，结构可靠性设计是通过多个分项 系数组成的表达式来实现，而分项系数的获取则是通过结构的计 算可靠指标与目标可靠指标最佳一致性优化面定， 概率极限状态设计式中的分项系数不同于多系数极限状态设 计法中的分项系数，前者是通过统计分析优化面得，后者是简单地 将单一安全系数K分解为多个系数，没有涉及结构的可靠性。当 统计资料足够多或者社会生产技术条件发生大的飞跃时，可以适 当调整分项系数，体现概率极限状态设计法的生命力

4.4基于可靠指标的设讯

设计方法的进一步发展，又称概率设计法，该法是使所设计结构 的可靠性满足某个规定的概率度量值，即失效概率在某一时期内 不超过某个规定值。主要应用于：①直接设计某些重要的工程，使 其获得接近规定的可靠性；②对不同设计状况下的结构可靠性进 行一致性对比；③按规定可靠性进行设计参数校准， 4.4.3直接用可靠指标方法对结构或构件进行设计，理论上是科 学的，但目前由于数据统计资料尚未全面，暂不具备进行基于可靠 指标的设计条件。因此，如果用可靠指标方法设计的结果与按传 统设计的结果存在差异，并不能说明哪种方法结果一定是合理的： 面根据具体情说进行分析

5.1.2某些作用密切相关且有可能同时以最大值出现时，可视为

5.1.2某些作用密切相关且有可能同时以最大值出现时，可视为 单个作用，按一组主导作用进行效应的计算或组合

5.1.2某些作用密切相关且有可能同时以最大值出现时，可视为 单个作用，按一组主导作用进行效应的计算或组合

5.2作用的设计参数

5.2.1作为型本 律，采用随机过程的概率模型来描述。 永久作用的统计参数与时间基本无关，其随机性通常表现在 随空间变异上，故可采用随机变量概率模型来描述。 可变作用的统计参数一般与时间参数有关，宜用随机过程概 率模型来描述。在实用上可将随机过程概率模型转化为随机变量 概率模型。 作用随机过程的样本函数十分复杂，它随荷载的种类不同而 异。对于常见的风雪荷载等，为了简化，采用了平稳两项随机过程 概率模型，即将它们的样本函数统一模型化为等时段矩形波函数， 距形波幅值的变化规律采用作用随机过程Qt)，tE0，T)中任 意时点作用的概率分布函数F。(x)=P(Q(t)≤x，t,E[0,T])来 描述。 当采用基于概率论的极限状态设计法时，必须将作用随机过 程转化为设计基准期的最大荷载，

Rr = m8xQ(

难以蒸得时，需根据工程经验经适当的判断确定，

雕以获得时高需根据工程经验经适当的判断确定量

量。因此常将可变作用在设计基准期内的极大值或极小值（当作 用减小为不利时）作为随机变量来处理。 任意时点作用的概率分布函数是结构可靠性分析的基础。根 据所获得的资料和数据进行统计分析，运用x检验或K一S检验 等方法，选择典型的概率分布如正态、对数正态、伽马、极值I型、 极值Ⅱ型、极值Ⅲ型等来拟合，检验的显著性水平可统一取0.05。 作用的统计参数，如平均值、标准差、变异系数等，要根据实测 数据，按数理统计中参数估计方法确定。当统计资料不足、一时又 .84

用与作用效应呈线性关系时，其比值称为作用效应系数；当作用与 作用效应呈非线性关系时，作用效应采取作用的函数式表示。有 些情况下，作用效应可以通过直接测定来获取，如混凝土轨下和轨 中弯矩、钢轨的应力等。 按照极限状态设计方法，在许多情况下，需要采取作用效应为 极限状态表达式的基本参数，这需要通过一定的换算关系由结构 的作用求得，此时作用效应采用作用的函数式表达，应根据试验、 计算或经验确定其棉型不定性

5.3.1铁路列车竖向作用是铁路工程结构承受的主要可变作用。 目前现行行业标准《铁路列车荷载图式》TB/T3466一2016已发 布，本条与该标准一致。 5.3.3在考愿动力效应基础上，根据列车荷载图式，计算作用在 结构验算部位最不利位置产生的作用效应即为铁路列车作用效应 标准值，

5.4.1、5.4.2环境对铁路工程结构的影响多指酸用腐蚀、混凝土 碳化、盐侵蚀、钢材锈蚀等，加上外界温度、湿度的不断变化，会导 改材料性能的降低，结构截面有效尺寸的减小，使结构抗力降低， 影响结构的安全性、适用性和耐久性。 结构功能降低，不仅与材料本身有密切关系，同时一些细部构 造设计往往未考虑服役环境的特殊要求，因此，铁路工程结构设计 中应重视环境的影响。 环境影响在很多方面与作用相似，而且可以和作用相同地进 行分类，特别是关于它们在时间上的变异性，固此，环境影响可分 为永久、可变和偏然影响三类。例如，对处于海洋环境中的混凝土 结构，氧离子对钢筋的腐蚀作用是永久影响，空气湿度对木材强度 ·86·

的影响是可变影响等。 如同作用一样，环境影响尽量采用定量描述。但在多数情况 下，这样做是有困难的，因此，目前对环境影响只能根据材料特点， 按其抗侵蚀性的程度来划分等级，设计时按等级采取相应措施。

6材料和岩土的性能及几何参数

6.1材料和岩土的性能

6.1.1有些材料性能如土工合成材料、混避土的强度等存在与时 间变化相关的特性，但为了简化起见，各种材料性能仍作为与时间 无关的随机变量来考虑，而性能随时间的变化一般通过引进换算 系数来估计。当确定材料物理力学性能的标准值时，检验的显著 性水平一般取0.05，对于小样本空闻，显著性水平可适当增大。 6.1.2、6.1.3这两条规定了材料物理力学性能标准值的规定 原则。 对材料而言，其强度的标准值是采用概率分布的低分位值，国 际上般取0.05，本标准也采用该分位值作为材料强度标准值， 正态分布可视为一种相对保守的分布，当从多个试验得到验 证后，可采用对数正态等其他概率分布， 材料强度服丛正态分布时其标准值为，

6.1.4用材料的标准试件试验所得的材料性能f，一般不等同 于结构中实际的材料性能于。例如，材料试件的加荷速度远超过 实际结构的受荷速度，致使试件的材料强度较实际结构偏高；试件 的尺寸远小于结构的尺寸，致使试件的材料强度受尺寸效应的影 响而与结构本身不同；有些材料，如混凝土，其标准试件的成型、养 护条件与实际结构并不完全相同，有时基至相差很大，所有这些因 素导致两者的材料性能有所差别。 一般习惯采用换算系数或函数K来考虑，从而结构中实际 的材料性能与标准试件材料性能的关系按下式表示：

结构构件材料性能的平均值于和变异系数8：在综合考虑试 件材料性能和材料性能换算系数K的概率分布参数的基础 上，按下式确定：

f=fpe·Kr 8=+kr

式中：8结构材料性能的变异系数； 8%—试件材料性能f的变异系数； k—材料性能换算系数K.r的变异系数。 由于结构所处的状态具有变异性，因此换算系数或函数K 也是随机变量，有时可以筒化为常量。 6.1.5岩土性能参数的标准值有可能采用可靠性估值，可根据区 中。为学生氏函数，按置信度1一α和样本容量n确定。 当试验数据不足，可用简化概率分布方法或3法近似确定岩 土参数的数字特征。简化概率分布方法是94版国家标准推荐的 方法，该法在岩土工程结构的可靠度分析中有很大实用价值，因为 在长期的工程经验和试验基础上，大部分岩土参数都积累了相当 39·

材料强度服从对数正态分布时，其标准值为

mexp(1. 6458)

钢材疲劳强度通常采用的是97.7%的保证率，即概率分布为 0.023的分位值；钢筋疲劳强度通常采用的是95%的保证率，即概 率分布为0.05的分位值。 对材料弹性模量、泊松比变异性较小的随机变量，取其平均值 作为标准值，即概率分布的0.5分位值。 需要说明的是：试验数据不足时，材料性能的标准值可以采用 有关标准的规定值，也可以根据工程经验，经分析判断确定。 .88·

多的基础资料。在进行工程设计时，都能从各种设计手册中查到 某一参数的上限、下限值。 设基本变量的上限、下限分别为。、其概率分布根据其 变异情况选择概率分布类型，并按表4估算基本变量的平均值和 标准。

表4常用简化概率分布的平均值和标准盖

注：极据保证率的不同，K值取2或3。 3法主要利用了正态分布变量.99.73%的数据都落在平均值 调围3倍标准差范围内的事实。该法需要首先估算参数最大可能 的极大值和极小值，若Hcv表示参数最大可能的极大值，Lcv为最 大可能的极小值，则参数的标准差

标准确定。 6.2.3几何参数是结构或构件的几何特征值，包括高度、宽度、面 积、面积矩、惯性矩、混凝土保护层厚度、箍筋间距和结构的长度、 跨度、偏心矩等，还包括由这些几何参数构成的函数。当结构的某 些几何参数，如梁跨，其变异性一般对结构抗力的影响很小，可取 设计规定的名义值，而对于如截面几何特性对结构可靠性影响很 大的参数，则需要进行统计分析，

3法以正态分布为基础，但是其他形式的分布也具有类似的 性质，因此，该法适用于不同的分布类型。

6.2.1、6.2.2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素之一，所以需要研究它的不确定性。一般 以调查实测数据为基础，运用参数估计和概率分布假设检验，寻求 其统计特征。测试数据不足时，几何参数统计参数可以依据相关 ·80·

7结构分析和试验辅助设计

7结构分析和试验辅助设计

件抗力以及它们相互关系了解和认识的过程。当不能明确地将作 用效应和抗力区分时，可按照作用有利和不利情况分别对结构进 行分析。 结构分析的基本方法有理论计算、模型试验和原型试验等，其 中理论计算最为普遍，对某些新型、重要结构或构件，其影响因索 复杂，用理论计算难以得到满意结果时，可采用模型试验方法进行 分析。当模型试验方法由于尺寸效应不能取得满意结果时，可采 用原型试验。在具体分析中，可将这些方法结合使用。 7.1.3结构理论计算要选用合适的分析理论：弹性理论、弹塑性 理论、塑性理论，这要根据结构类型、材料性能和受力特点等综合 考虑。当结构的材料性能处于弹性状态时，力与变形成线性关系， 应采用弹性理论进行结构分析，在这种情况下，分析比较简单，效 率也较高；而当结构的材料性能处于弹塑性状态或完全塑性状态 时，力与变形之间的相互关系比较复杂，一般情况下都是非线性 的，宜采用弹塑性理论或塑性理论进行结构分析。 为保证结构安全，当结构破坏前能够产生足够的塑性变形时， 即发生延性破坏时，一般采用塑性理论进行结构分析；当结构的承 载力由脆性破坏或稳定控制时，应慎重选择关系模型进行分析。 7.1.4结构动力分析主要涉及结构的刚度、惯性力和阻尼。动力 分析刚度与静力分析所采用的原则一致。尽管重复作用可能产生 刚度的退化，但由于动力影响，也可能引起刚度增大。惯性力是由 结构质量、非结构质量和周围流体、空气和土壤等附加质量的加速 ·92·

7.2结构及构件分析模型

7.2.1建立结构分析模型一般都要对结构原型进行适当简化，考 惠决定性因索，忽略次要因素，并合理考虑构件及其连接，以及构 件与基础间的力一变形关系等因素。 7.2.2一维结构分析模型适用于结构某一维尺寸比其他两维大 的多的情况，或结构在其他两维方向上的变化对结构分析结果影 响很小的情况，如连续梁；二维结构分析模型适用于结构某一维尺 ·93·

寸比其他两维小得多的情况，或结构在某一维方向上的变化对分 析结果影响很小的情况，如框架涵、深架；三维结构分析模型适用 于结构中没有一维尺寸显著大于或小于其他两维的情况。 7.2.3作用效应及结构构件抗力计算模式的不确定性，是指计算 分析结果与实际情况不相吻合的程度。其中包括确定作用效应时 采用的计算简图和分析方法的误差，截面抗力计算公式的误差，以 及关于作用、材料性能、几何参数统计分析中的误差等。这类误差 不是定值而是随机变量，因此在极限状态方程中要引人附加变 量一一模型不定性系数予以考虑。 模型不定性系数一般通过试验结果与公式计算值之比进行描 述，或通过不同精度模型的计算结果相比较，经统计分析并结合工 程经验判断确定，模型不定性常反映在分项系数中。在有条件的 情况下，可以通过校准法分析确定。 7.2.5当允许结构进行简化分析时，可计算“准静态作用”响应， 并乘以动力系数作为动态作用的响应。 7.2.6振动响应与动力作用息息相关，若动力作用引起的动力响 应如振幅、加速度、列车运行安全性和旅客舒适性等指标有可能超 限或根据设计经验无法直接判断时，需根据实际情况构建模型对 结构进行正常使用极限状态验算。 7.2.7疲劳破坏一般起源于初始缺陷或应力集中处，在多次重复 荷载作用后，可能出现裂纹或断裂，进而不适用于继续承载而发生 疲劳破坏。在描述疲劳作用模型时，需要了解应力幅历程或应力 谱，前者对应完整的应力幅历程，后者对应应力幅及其循环次数。

7.3.1试验辅助设计以试验数据的统计评估为依据，与概率设计 和分项系数设计概念相一致。采用试验辅助设计的结构，要达到 相关设计状况采用的可靠性水平，此时材料性能、模型参数或抗力 设计值的确定要符合下列基本原则。

(1)采用经典统计方法或贝叶斯(Bayesian)法推断材料性能、 模型参数或抗力的设计值：先确定标准值，然后除以一个分项系 数，必要时考虑换算系数的影响；换算系数应通过试验并结合理论 分析确定，理论分析应包括尺寸效应、时间效应、边界条件、影响材 料性能的环境条件、工艺条件等影响因素。 (2)在进行材料性能、模型参数或抗力设计值评估时，要考虑 试验数据的离散性、与试验数量相关的统计不定性和先验的统计 知识。 试验结果统计分析时要考虑统计不定性的影响，具体统计方 法有两种： 经典统计法。 (1)当性能X服从正态分布时，其设计值X与标准值X关 系如下，

X= raX,/m X, =μx(1k,8,)

式中：— 转换系数； 7 材料性能分项系数，根据材料通常采用的值和所考虑 的失效模型来规定。当试验状况与标准设计状况相 差过大，以致不能选定具有足够置信度的分项系数 时，则优先采用Bayesian方法； 以、8,—抗力样本平均值和变异系数； k，样本容量系数，取决于试件数目和选定的置信度。表 5给出了分位值为0.05，置信度为0.75时的k，值。

表5分位值为0.05时k，的值

（2）当性能X服从对数正态分布时，其标准值为

2)当性能X服从对数正态分布时，其标准值为：

X, = exp(u k.o,)

实际结构的几何尺寸、作用和环境条件等相符。模型试验包括缩 尺模型和相似模型，一般应满足几何相似、力学相似和材料相似， 以保证模型试验的结果能够推演到原型结构的工作性能，并考虑 试验模型与实际构件的差异，试验误差和试验结果的统计不定性 （小子样统计方法），即按试验结果确定设计值时，需考虑试验数量 的影响。

8分项系数设计方法 8.1一般规定 8.1.1铁路工程结构极限状态设计是采用基本变量及其分项系 数表达的设计式，通过分项系数考虑各个基本变量的变异性和不 定性对结构可靠性水平的影响。 分项系数分为作用分项系数和抗力分项系数。作用分项系数 是指在设计计算中，反映作用不定性并与结构可靠度相关联的分 项系数，如永久作用分项系数、可变作用分项系数；抗力分项系数 是反映抗力不定性并与结构可靠度相关联的分项系数；材料性能 分项系数是反映材料性能不定性并和结构可靠度相关联的分项系 数，有时用以代替抗力分项系数。 8.1.2分项系数是根据可靠度分析并与规定的目标可靠指标相 对应来确定的，在保证相同目标可靠指标情况下，分项系数的确定 会有多种方案。优化确认的一组分项系数应使设计的铁路工程计 算得到的可靠指标遵近目标可靠指标， 确定分项系数宜遵循两点：同一种作用，在不同铁路工程结构 中宜采用相同的分项系数；同一种材料，在不同铁路工程结构中宜 采用相同的分项系数。 概率极限状态设计方法必须以统计数据为基础，考虑到各类 工程结构所具有的统计数据在质和量两个方面都有很大差异，某 些领域基至没有统计数据，因而规定当缺乏统计数据时，可以不通 过可靠指标直接按工程经验确定分项系数。 8.1.320世纪90年代，我国铁路桥涵结构可靠性设计规改时， 对列车活载分项系数进行了大量计算，推荐列车活截分项系数取 1.4，成果反映在中国铁设（原铁三院)主编的2011版《铁路桥涵设 ·99，

计规范（极限状态设计法)》中，其量值为1.4；中铁咨询通过试设 计表明，列车活载分项系数采用1.45的设计计算结果与现行桥规 更接近；考虑到目前铁路桥涵结构恒活载比值远远大于原有设计 情况，活载分项系数可以适当增大。根据《铁路工程结构荷载分项 系数确定研究》（专项编制2012一01)的研究成果，铁路桥涵结构 列车活载竖向作用一般情况下取1.4～1.5较为合适，铁路隧道、 路基和轨道结构荷载裁分项系数的制定可根据课题研究提供的方法 另行确定。

8.2基本变量的设计值

8.2.1设计值一般表示为作用代表值与作用分项系数的乘积。 组合值、频退值和准永久值通过对可变作用标准值的折减来表示， 即分别对可变作用的标准值乘以不大于1的组合值系数、频遇值 系数和准永久值系数。本条作用分项系数为，不仅包含作用值 向不利方向偏离代表值的可能性，还考虑了作用模型不定性影响。 8.2.2材料或产品性能的分项系数，要考虑相对于材料或产品性 能特征值不利偏差的可能性、样本容量和缩尺效应影响、湿度和温 度影响、其他相关参数影响等。此外建议将抗力计算模型不定性 和(或)几何参数的其他偏差效应等影响统一在材料或产品性能分 项系数中予以考虑，故本条分项系数为Y。如果不含模型不定性 影响，材料或产品性能分项系数为Y

8.3承载能力极限状态

8.3.1本条列出了两类情形下承裁能力极限状态的设计表达式。 8.3.2铁路工程结构重要性系数与结构的安全等级协调一致。 安全等级为二级的铁路工程结构，其重要性系数取为1.0。安全 等级为一级和三级的铁路工程结构，重要性系数分别取1.1和 0.9。考虑到不同投资主体对结构可靠性要求可能不同，故允许安 全等级为一级的结构重要性系数不小于1.1。 ·100·

8.3.3结构的承载能力极限状态设计，按照可能出现的作用，将 其分为三种作用效应组合，即基本组合、偶然组合和地震组合。作 用效应的基本组合是指永久作用设计值效应与可变作用设计值效 应的组合，这种组合用于结构的常规设计，是所有结构都需考虑 的。作用效应的偶然组合是指永久作用标准值、可变作用代表值 和一种偶然作用设计值的组合。作用效应的地震组合是指永久作 用标准值、可变作用代表值和地震作用设计值效应的组合。 8.3.4为了使设计式所隐含的可靠指标（即计算可靠指标)与设 计目标可靠指标一致，在实用设计式中引入一个作用效应计算模 型不定性系数（一般取1.0)，以便对设计式所隐含的可靠指标进 行调整。计算式中“十”表示与之组合。 8.3.5偶然作用有唯一的特征值，该值也用作设计值。 8.3.6铁路工程结构地震设计组合应符合现行国家标准《铁路工 程抗震设计规范>GB50111中的相关规定。针对目前产泛采用的 减隔震设计，应考虑减隔震装置对作用效应的折减， 8.3.7设计一般不考虑作用的有利影响。当永久作用效应对结 构或构件承载力产生有利影响时，要求永久作用分项系数G的取 值不大于1.0。

8.4正常使用极限状态

8.4.1正常使用极限状态涉及构件的适用性，设计表达式中的限 值，按照可以接受的变形、加速度、裂缝宽度、振动等考虑随机性后 以统计方式或经验方式确定。 8.4.2结构的正常使用极限状态设计，按照可能出现的作用，需 考感可变作用的标准组合、频遇组合和准永久组合，其可变作用代 表值采用标准值、频遇值和准永久值。设计时，根据结构作用的情 况，采用相应的组合。 8.4.3.正常使用极限状态设计中作用和抗力的分项系数取为 1.0.故在设计表达式中不出现分项系数项。

8.5.1、8.5.2铁路工程结构承受较大列车动荷载的反复作用，该 作用产生的应力虽低于结构的名义承载能力，但由于结构中有微 小的缺陷或焊接残余应力及应力集中，易萌生裂纹，随着外力循 环次数的增加，微小裂纹会逐渐扩展，最后导致断裂，即产生劳 破坏，为防止疲劳断裂，需进行疲劳极限状态的设计和检算。 根据科研项目《铁路桥梁结构疲劳极限状态设计方法研究》 (2012G014一C)的研究成果，铁路桥梁结构疲劳设计目标可靠指 标为3.5，据此研究得出了疲劳设计分项系数，提出了铁路桥梁在 更新参数后的疲劳设计方法，这为第三层次规范的编制提供了 基础。 8.5.3钢结构疲劳可靠性验算一般有两种方法：等效等幅重复应 力法和极限损伤度法。 等效等幅重复应力法中，首先求得结构危险部位材料（或构造 细节)的应力谱，并用适当的换算方法，如Miner准则，求得对应 于这一应力谱的等效重复应力。这样使得原来需要用随机过程来 表达的应力历程简单地用随机变量来表述，结构的变幅重复应力 采用等效重复应力表达后，其疲劳设计式可用作用效应和抗力设 计式表达。这里作用效应是结构危险部位材料(或构造细节)的等 效重复应力，抗力就是相应材料（或构造细节)的等幅疲劳强度。 极限损伤度法是将结构危险部位材料（或构造细节)的变幅重 复应力分为若干级，然后根据Miner准则求得相应部位的损伤 度，求算累积损伤度D不大于1的验算方法。 进行疲劳极限状态可靠性检算时，由于等效等幅重复应力法 比较简便和偏于安全，首先采用该法，检算不通过时再用极限损伤 度法，用极限损伤度法检算再不符合要求者，则要重新设计。 △f是根据钢结构验算部位（或构造细节）的S一N曲线，取 循环次数为。的等幅疲劳强度(以应力幅计)作为验算部位(或构 ·102·

造细节)的等幅疲劳强度标准值。钢结构等效等幅重复应力的循 环次数n。可以选为1×10"次，必要时也可以选用其他能反映变幅 重复应力循环特征的次数。 8.5.4混凝土结构疲劳可靠性的验算方法同样包括等效等幅重 复应力法和极限损伤度法。当按等效等幅重复应力法进行混凝土 结构疲劳极限状态可靠性验算时，等效等幅重复应力循环次数n 一般为2×10*次，

附录A 结构可靠性分析方法

A.1结构可靠指标计算

9.1.19.1.5铁路工程结构达到规定的可靠性水平是有条件 的，结构可靠度是在“正常设计、正常施工、正常使用”条件下结构 完成预定功能的概率，本节是从实际出发，对“三个正常"要求做出 的规定，

Z= g(X.,X.,*,X,) = C

其中X，是基本变量，将基本变量按下式进行"药化高斯变 量”的变换：

设计验算点P'在各标准正态坐标轴队的投影为： βx, = Op ° cos9; = βcos, (22) 在具体用分位值法计算分项可靠指标&,和可靠指标β时，设 ax 予初值并进行送代，选代步骤见附录中的计算框图A.1.1。 A.1.2本条是关于阶可靠度方法中的JC法，JC法是通过当量 正态化以考虑任意分布随机变量。当量正态化的等效原则是在验 算点处，非正态随机变量与正态随机变量的概率分布函数和概率 密度函数相等。 非正态随机变量可靠指标计算，由分位值法和JC法求得的 结果基本一致。 A.1.3本条是蒙特卡罗（Monte一Carlo)法求算可靠指标的步 骤，该方法在岩土工程可靠性计算中应用普遗，

A.2结构目标可靠指标选定方法

A.2.1限于目前统计资料不够完备，一般采用“校准法”为基础 确定目标可靠指标。所谓“校准法”，就是通过对原有规范可靠度 的反演计算，找出隐含于原有规范下结构的安全指标值，经过综合 分析调整，据以制定今后设计采用的目标可靠指标，这实质上是对 长期实践证明了的标准规范的现实继承。该法在总体上承认了以 往规范的设计经验和可靠性水平，同时也考虑了源于客观实际的 调查统计分析资料，是比较现实和稳要的， 校准对象一般根据权重不同选择代表性的结构或构件，如通 用图设计的结构和（或)安全裕度处于临界状态的结构或构件。 本条提供了结构可靠度校准的常规步骤。对于不同工程结 构，可靠度校准可以根据具体情况给予适当调整。 随着国家经济发展，在条件具备时可以对结构或构件的可靠 度进行调整，但也要以校准后的结果为依据。 ·108·

A.2.2除了校准法，目标可靠指标也可采用风险水平类比法或 费用效益分析法确定。 (1)风险水平类比法。 通过研究其他人类活动的风险水平，确定一个为公众所能接 受的失效概率或可靠指标。表7显示了一些事故的一般风险及典 型年平均失效率

表7不同事故造成的年死亡率

式中：B(p)期望效益值

系数7可按下式确定：

Xol fp Xe Sr So

式中：7、7、YQ—R、G、Q的理论分项系数； f、Sc、Sα—R、G、Q的标准值; X、Xc、Xa——目标可靠指标确定情况下，经分位值法计算 的R、G、Q的理论设计值。 在原国家标准《铁路工程结构可靠度设计统一标准》GB 50216一94中，还涉及可靠度调整系数，原理是若同一种材料性能 采用相同的设计分项系数时，可能导致某些结构极限状态设计式 中隐含的可靠指标与目标可靠指标有较大偏差，这时在结构极限 状态设计式中增加可靠度调整系数。 考虑分项系数计算的协调和设计参数的简化，本次修订将可 靠度调整系数统一到计算模型不定性系数中，不再单独罗列可靠 度调整系数，但第三层次规范可以此为基础，制定符合各自需求的 参数。

A.3.1本条规定了确定结构或构件设计表达式中分项系数的原 则。确定设计分项系数的目的，是为了将铁路工程结构的目标可 靠指标落实到基于概率理论的极限状态设计表达式中，以使概率 极限状态设计的复杂数值运算转化为简单的代数运算。因此，分 项系数与目标可靠指标是相互匹配的。 A.3.2计算分项系数的过程大体与采用分位值法计算β值相 同，只是β已知，需采用选代法求出分项可靠指标x，进而求出理 论设计值X。 当极限状态方程为R一osc一asQ=0时，各随机变量理论分项 .110

A.4组合值系数确定方法

A.4.1本条规定了结构或构件设计表达式中组合值系数的确定 原则。 分项系数是根据目标可靠指标按照永久作用效应与主导可变 作用效应的简单组合情况优选确定的。当参与组合的作用增多 时，综合作用效应的概率分布将发生变化，而各个参与组合的作用 效应均以其标准值相遇的概率是极小的，为使在总作用效应取值 上反映这一实际情况，保持结构的可靠性水平，需根据这一概率的 大小，对各参与组合的作用效应的标准值进行必要折减，这种折减 系数，就是作用效应的组合值系数。 组合值系数根据作用在组合后产生的总作用效应值在设计基 准期内的超越概率与考虑单一作用时相应概率趋于一致的原则确 111·

定。在作用分项系数%c、Y和抗力分项系数已给定 对两种或两种以上可变作用参与组合的情况，确定的组合值系数 应使按分项系数表达式设计的结构或构件的可靠指标β与目标可 靠指标βm具有最佳的一致性。 当结构上作用两个及两个以上可变作用（荷载）时，需采用特 克斯特拉(Turkstra)组合规则进行作用（荷载）效应组合，得到最 不利效应组合进行结构可靠度校准。方法如下： 若某一种可变作用(荷载)取设计基准期内最大值分布时，其 余一1种作用(荷载）取相应任意时点分布： T

附录B作用参数和概率分布的确定

，永久作用的流准值和概率分礼

B.1.1本条规定永久作用标准值的确定原则。对变异性较大的结 构自重视其对结构产生的不利状态，取其概率分布为5%的低分位 值或概率分布为95%的高分位值作为标准值。其他永久作用存在 多样性和复杂性，需结合具体情况制定相应标准值的取值原则。 土压力标准值应按照最不利的原则确定：主动土压力可取最 大值，静止土压力及被动土压力应结合工程经验确定。 B.1.2永久作用概率分布类型一般可假定服从正态分布

变作用的概率分布和准永久值、频

B.2.1可变作用的概率模型，为便于分析，经常被简化为平稳二 项随机过程的模型，它在设计基准期内的最大值可采用经过简化 后的随机变量来描述。 可变作用的标准值通常可根据它在设计基准期内最大值的统 计特征值来确定，常用的特征值有平均值、标准差和变异系数。对 于大多数可变作用在设计基准期内最大值的统计分布，一般假定服 从极值型分布。当作用为风、雪等自然作用时，其标准值是在设计 基准期内概率密度的最大值。对其他可变作用，一股是根据传统的 取值原则，必要时也可以取较高的分位值，如对于设计地震作用，其 值是相当于设计基准期为50年最大烈度分布的90%的分位值。 铁路工程结构中某些可变作用，在设计基准期内可能有一定 发展，要对可能出现的较大荷载进行预测。可以根据观测的荷载 乘以发展系数的方法进行预估，也可以根据国家技术发展政策以 可能出现的较大技术装备引起的荷载进行预估。 ·113·

B.2.2、B.2.3可变作用的准永久值是表征其经常在结构上存在 的持久部分，它是在结构长期作用效应过程中所考虑的作用代表 值，即作用值被超越的总持续时间与设计基准期相比不可忽视时。 某可变作用设计基准期为，当认为是各态历经的随机过程 时见图3.其超越概率为：

对铁路列车何载等可变作用而言，其赖遇值的确定可采用第 二种方法，即按平均跨阀率来确定频遇值，关于平均跨阀率的选定 往往根据技术性和经济性综合考虑。 当不能确定可变作用的随机过程模型或时点分布及统计特征 时，准永久值系数和频遇值系数可根据工程经验确定。 B.2.4按照Turkstra荷载组合规则，进行荷载组合时，可变荷载 中的一个取设计基准期的最大值，而其他可变荷载取时点（或时 段)值。荷载组合系数就是将对应于设计基准期的荷载设计值转 化为对应于时点（或时段）的设计值。 对于荷载Q，荷载的设计值取为设计点（验算点处）的值。根 据可靠度理论中非正态随机变量的当量正态化原则，在设计点处 非正态随机变量的概率值与正态随机变量的概率值相等。 当Q为主导薇载时，

图3作用值被超越的总持续时间

设可变荷截Q出现的非零概率为其任意时点分布图双为 E.（2).2=Q.的超越概率为：

其中，F9x（·）为荷载Q设计基准期T内最大值概率分布； 国际标准和欧洲规范均建议取0.7。 当Q为非主导荷载时，

其中，Fα（·）为荷载Q任意时点（或时段)的概率分布；国际 标准和欧洲规范均建议α取0.4×0.7=0.28。 此时：

当q确定，且取了=0.5时，ISO2394中建议，准永久值根据 在设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间与设计基准期 的比值为0.5确定。则Q称为荷载的准永久值，并表示为：

式中：中为准永久值系数；Q为荷载标准值。 当q确定，且取=0.1时，Q称为荷载的额遇值，相应的 为频遇值系数。 .114·

设计基准期内最大值的概率分布函数与时点（或时段)值的概 率分布函数存在如下关系

F。.. (Q) =[F。(Q)]

B.3铁路列车作用效应概率分布

B.3.1、B.3.2为了统计一定条件下运营列车作用效应情况，就要 对车辆荷载进行分析，确定列车作用效应分布的方法有两个，一是 通过现场测试，二是理论计算。前者是对典型的铁路区段，确定每 随列车通过验算部位的最大动活载效应，将最大动活载概率分布函 数作为初始分布，考虑机车车辆发展系数，通过极值统计方法得到 铁路列车在设计基准期内的最大作用效应分布。后者是通过预估 行车条件作为基础，再按照上述步骤得到设计基准期内的列车荷载 效应概率分布，由于预估行车条件已考虑了铁路机车车辆轴重和构 造、行车速度和行车密度的发展，故可不再考虑发展系数。前者缺 件的准确性，

B.4铁路列车疲劳荷截谱和标准荷截载效应比频谓

B.4.1、B.4.2许多承受重复荷载的构件，其荷载是一种变幅重 复荷载，由此而产生的荷载效应如应力、应变等也是变幅的。这一 变幅荷载（或荷载效应)不能用一个单一的荷载值(或荷载效应值) 表达，面需要用一个荷载谱(或荷载效应谱)予以表达。荷载谱(或 荷载效应谱)的表达方式有荷载(或荷载效应)的循环次数表、循环 次数直方图和循环次数曲线等。 疲劳列车模式和各类疲劳列车的运营频率是计算疲劳效应的 基础。根据对不同运量等级线路的调查统计，分析制定出典型疲 劳列车，将各种疲劳列车模拟通过结构物，可得疲劳荷载效应谱。 标准荷载效应比频谱，是荷载谱中的疲劳荷载效应与列车竖向作 用效应标准值的比值与发生次数的关系表。 ·116·

C.0.1本标准把结构可靠度（目标可靠指标)作为设计的依据， 建立以概率理论为基础的极限状态方程，谋求在可持续发展前提 下使结构达到预期功能的要求。结构可靠度是结构可靠性的一个 定量描述，是建立在大量客观的试验和观测数据，并对结构功能函 数进行不定性分析的基础上，只有结构获得质量保证，才能使结构 的安全性、适用性和耐久性在设计基准期内达到设计预定的要求。 为保证结构质量，则要对勘察设计、施工、使用和维护以及所涉及 的材料和构件，实行有效的质量管理和控制。 C.0.2铁路工程结构质量管理周期体现了全寿命（又称全生命） 过程可靠性的理念。 C.0.3铁路工程结构可靠性管理阶段包括勘察设计、工程实施 骏工验收、使用、维护和修复。每个阶段都关系到铁路工程结构的 全寿命可靠性，因此对每个阶段都要进行相应的质量管理。 C.0.4结构可靠度的保证是有“规定条件”的，这个“规定条件” 就是指正常设计、正常施工和正常使用。工程结构的勤察、设计 施工、使用和维护以及所涉及的材料和构件，是整个工程重要的实 施环节，共同确保了全寿命周期的可靠性。因此，需要对上述各环 节进行质量管理和控制。有关部门要把对各环节的质量要求以及 质量保证中必不可少的活动或措施补充到相关的标准、规范中，对 工程实行全面的质量控制。 C.0.5铁路工程结构的勘察设计质量对结构可靠性有着首要 的、直接的影响，要产格管理和控制。建立明确的资任制和产格的 检查校核制度，对防止发生设计事故具有极其重要的作用。本条 强调了对勘察与设计的质量控制要求。

C.0.6本条给出了铁路工程结构的材料、构件和工程施工质量 控制的基本内容。 C.0.7材料等级一般以材料强度标准值划分。同一等级的材料 采用同一标准值，无论天然材料还是人工材料，属于同一等级的 不同产地和不同厂家的材料，其性能水平一般不低于规范规定的 可靠指标β的要求。考虑实际应用情况，允许各有关规范根据材 料和构件的特点对此指标稍做增减。 C.0.8对于生产连续性较差或各批次间质量特征的统计参数差 异较大的材料和构件，很难使产品批的质量维持在合格质量水平 之上，因此要按控制用户方风险率制定验收标准。计算用户方风 险率时所采用的极限质量水平，可以按各类材料结构设计规范的 有关要求和工程经验确定，与极限质量水平相应的用户风险率，可 以根据有关标准的规定确定。 C.0.9当交验的材料或构件按质量验收标准检验判为不合格 时，并不意味着这批产品一定不能使用，因为实际上存在着抽样检 验结构的偶然性和试件的代表性等间题。为此，要根据有关的质 量验收标准采取各种措施对产品做进一步检验和判定。例如，可 以重新抽取较多的试样进行复查；当材料或构件已进人结构物时， 可以直接从结构中截取试件进行复查，或直接在结构物上进行荷 载试验；也允许采用可靠的非破损检验方法并经综合分析后对结 构做出质量评估。对于不合格的产品允许降级使用，直至报废。 C.0.10～C.0.12结构全寿命周期可靠性水平的实现是以正常 设计、正常施工和正常使用为前提的，包括正常的维修和养护，即 其可靠性水平与建设方、勘察设计方、施工方、监理方及运维方等 密切相关，因此要对设计、施工、使用、维修和养护等进行必要的审 查、检查和监督，我国有关部门和规范对此有明确规定，各方要予 以遵守，按照规定分工承担各自的权责。 当铁路工程结构实际使用条件与设计预定正常使用条件不间 时，要进行专门的评定。只有符合可靠性要求时才能使用，必要时 ·118·

要采取适当的保证措施， 维修养护制度是保证结构全寿命过程可靠性的重要环节，需 重视并加以完善。维修周期要保证结构性能不发生显著退化。 C.0.13极限状态设计法是以大量的统计数据为基础，为便于各 专业进行有效的参数统计GB 50009-2012 建筑结构荷载规范(完整正版、清晰无水印)，科研项目“铁路工程结构极限状态设计 标准转轨关键技术研究”(2012G014一A)对工程数据敏感性进行 研究，研究建议工程结构数据的筛选可采用经验判断和敏感性分 析相结合的方法，并对桥梁、隧道、路基、轨道四个专业的数据进行 筛选，形成了铁路工程结构数据的初步统计方案。科研项目“铁路 工程数据统计和处理分析平台基础研究”(Z2012一065)探索了铁 路工程数据采集范围、采集渠道，搭建了工程数据采集、统计和评 估分析的模拟平台，提出了铁路工程数据分析平台的总体技术框 架和建设实施方案。 为实现可靠性设计规范的可持续发展，宜建立工程结构数据 统计和处理分析平台，对设计阶段、建造过程和运维期间关键参数 进行采集、传输、存储和评估分析，有条件时可基于BIM(Building informationmodelling）技术进行数据的关联和共享，将专业需求 与云计算、物联网、大数据等信息技术充分融合，逐步实现从数据 到信息、知识直至智慧的进阶，从面达到修正目标可靠指标及相关 参数指标的目的，指导规范的修订，这也符合结构可靠性理论的基 本要求。只有全面掌握关键数据，才能实行精细化的质量管理和 控制，促进质量管理的有机循环。 · 119·

要米取适当的保证措施。 维修养护制度是保证结构全寿命过程可靠性的重要环节，需 重视并加以完善。维修周期要保证结构性能不发生显著退化。 C0.13极限状态设计法是以大量的统计数据为基础，为便于各 专业进行有效的参数统计，科研项目“铁路工程结构极限状态设计 标准转轨关键技术研究”(2012G014一A)对工程数据敏感性进行 研究，研究建议工程结构数据的筛选可采用经验判断和敏感性分 析相结合的方法，并对桥梁、隧道、路基、轨道四个专业的数据进行 筛选，形成了铁路工程结构数据的初步统计方案。科研项目“铁路 工程数据统计和处理分析平台基础研究”(Z2012一065)探索了铁 路工程数据采集范围、采集渠道，搭建了工程数据采集、统计和评 估分析的模拟平台，提出了铁路工程数据分析平台的总体技术框 架和建设实施方案。 为实现可靠性设计规范的可持续发展，宜建立工程结构数据 统计和处理分析平台，对设计阶段、建造过程和运维期间关键参数 进行采集、传输、存储和评估分析，有条件时可基于BIM(Building informationmodelling)技术进行数据的关联和共享，将专业需求 与云计算、物联网、大数据等信息技术充分融合，逐步实现从数据 到信息、知识直至智慧的进阶，从面达到修正目标可靠指标及相关 参数指标的目的，指导规范的修订，这也符合结构可靠性理论的基 本要求。只有全面掌握关键数据，才能实行精细化的质量管理和 控制，促进质量管理的有机循环。 ·119·

度破坏、疲劳破坏、耐久性降低等。现行结构设计规范对连接和构造的要求是当前工程界普遍认同的下限要求，既有结构的连接和附录D既有铁路工程结构的可靠性评定构造在满足相应要求的情况下可以评为符合要求。本条所提到的构造仅涉及与构件承载力相关的构造。D.2.4本条提出的承载力评定方法，前提是要求既有铁路工程D.1一般规定结构的结构体系和构件布置、连接和构造要符合现行结构设计规D.1.1既有结构可靠性评定的基本原则是确保结构现役性能不范的要求。发生进一步恶化，在此前提下开展相应的评定工作，同时应尽量考D.2.5本条提出基于结构良好状态的评定原则，结构未达到正虑后续评定工程量。常使用极限状态的限值且结构上的作用不会出现明显的变化，结D.1.4既有结构显著特点是作用已明确，进行可靠性评定时，需构的安全性可以得到保证，当既有结构经历了相应的灾害而未出引人与实际情况相应的荷载作用；同时由于服役期间外界条件的现达到正常使用极限状态限值的现象，也可以认定该结构可以抵影响，还要对结构的几何尺寸、材料性能进行验证统计；除非对结抗这种灾害的作用。构性能另有说明（如损坏），模型不定性仍按原设计考虑；既有结构D.2.6本条提出基于结构分项系数或安全系数的评定原则。的计算参数如风压系数、有效宽度等可根据对既有结构的实测结结构的设计阶段有三类间题需要结构设计规范确定，其一果来确定。为规律性问题，结构设计规范用计算模型反映规律间题；其二为D.1.5既有结构的可靠性评定时，要尽量获得结构性能的信息，离散性间题，结构设计规范用分项系数或安全系数解决这个间以便于对结构性能的实际状况进行评定。题；其三为不确定性问题，结构设计规范用额外的安全储备解决设计阶段的不确定性间题，这类储备一般不计人规范规定的安D.2安全性评定全系数或分项系数。对于既有结构来说，设计阶段各种因素的D.2.1既有铁路工程结构的安全性是指直接影响人员或财产不确定性降低，有些可以通过检验与测试定量确定。当这些因安全的评定内容。为了便于评定工作的实施，本条把结构安全素明确后，在既有结构承载力评定中可以适度利用这些储备，在性的评定分成结构体系和构件布置连接和构造、承载力三个评保证分项系数或安全系数满足现行规范要求的前提下，尽量减少结构的加固工程量。定项目。D.2.2铁路工程结构体系和构件布置若存在问题，相应安全事例如，关于构件材料强度的取值，可以利用混凝土的后期强度故出现的概率就非常大。现行结构设计规范对结构体系和构件布和钢材实际屈服点应力高于结构规范提供的强度标准值的部分；现行结构设计规范计算公式中未考虑对构件承载力有利因素，如置的要求是当前工程界普遍认同的下限要求，既有结构的结构体系在满足相应要求的情况下可以评为符合要求。结构安全性评定纵向钢筋对构件受剪承载力的有利影响等。中的结构体系和构件布置要求，不包括结构抗灾害的特殊要求。既有结构还有一些已经确定的因素是对构件承载力不利的，D.2.3连接和构造存在问题是结构失效的重要原因，这包括强如轴线偏差、尺寸偏差以及不可恢复性损伤（钢筋锈蚀），这些因素.120.• 121 ,

也要在承载力评定时考思。 D.2.7当构件的承载能力及变异系数为已知时，计算模型中承 载力的某些不确定储备可以利用，具体的方法是在保证可靠指标 满足要求的前提下适度调整分项系数。 D.2.8荷载检验是确定构件承载力的方法之一，本条提出荷载 试验确定承载力的原则。检验荷载值要通过预先的计算估计，并 在检验时逐级进行控制，避免产生结构或构件的过大变形或损伤。 对于检验荷载未达到设计荷载的情况，可以采取辅助计算分 析的方法实现。 D.2.9对承载力评定为不符合要求的结构或构件，需采取相应 的加固措施，当加固措施未发挥效用之前，可以对其使用条件进行 限制（如限速）或实施临时加固措施。 D.2.10~D.2.13提出了既有铁路工程结构中的桥涵、隧道、路 基和轨道安全性评定的具体内容和方向，方便工程师理解和 操作。

D.3.1适用性的考虑是在安全性前提下进行的。以裂避为例， 有些裂缝出现是构件承载力不满足要求的标志，此时不能简单地 看成适用性问题；只有在安全性得到保障的前提下，才能评定裂缝 对结构的适用性构成影响。 D.3.2本条提出存在适用性间题的结构需要处理。需要注意的 是，适用性问题的处理并非一定要采取提高构件承载力的加固 措施。 D.3.3本条提出未达到正常使用极限状态限值的结构或构件的 适用性评定原则。 D.3.4~D.3.7规定了既有铁路工程结构中的桥涵、隧道、路 基和轨道适用性评定的具体内容和方向，方便工程师理解和 操作。 · 122:

D.4.1结构的耐久年限为结构在环境作用下出现相应正常使用 极限状态限值或标志的年限，判定耐久年限是否大于评估使用年 限是结构耐久性评定的目的。 D.4.2本条提出确定与耐久性有关的极限状态限值或标志的原 则，耐久性属于正常使用极限状态的范畴。达到与耐久性有关的 极限状态标志或限值表明需对结构或构件采取修复措施， D.4.3环境是造成构件材料性能劣化的外界因素，材料性能体 现其抵抗环境作用的能力，将环境作用效应和材料性能相同的构 件作为一个批次进行评定，有利于运营单位采取合理的修复措施。 D.4.4本条提出构件耐久年限的评定方法。 D.4.5对于耐久年限小于评估使用年限的构件，应提出相应的 维护处理建议，建议措施应实现材料劣化速率的降低，耐久使用年 限的延长等。 D.4.6~D.4.9规定了既有铁路工程结构中的桥涵、隧道、路基 理解和操作

D.5.1本条提出既有铁路工程结构的抗灾害能力评定的项目。 D.5.2若对于部分灾害如地震作用已经有了具体的规定，既有 结构抗灾害的能力要按照这些规定进行评定。 D.5.3对于不能准确确定作用或作用效应的灾害，需评价减小 灾害作用及作用效应的措施及减少灾害影响范围和破坏范围等 措施。 减小偶然作用及作用效应的措施包括防爆与泄爆措施、防撞 击和抗撞击措施、控制可燃物质的措施与消防设施等。 减小偶然作用影响范围的措施包括结构变形缝设置和防止发 生次生灾害的措施等。

D.5.4当山体滑坡和泥石流等灾害不能规避时GB T51232-2016装配式钢结构建筑技术标准，既有结构应有 灾害的预警措施和人员疏散措施。 D.5.5~D.5.8规定了铁路工程结构中的桥涵、隧道、路基和轨 道抗灾害能力评定具体内容和方向，方便工程师理解和摄作