水利水电工程结构可靠性设计统一标准 GB50199-2013
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6.1 材料、地基、围岩性能的随机特性

6.1.1  材料和地基、围岩的物理力学特性和其他性能,应按国家现行有关标准经试验确定。

6.1.2  材料、地基、围岩的性能宜采用随机变量概率分布模型描述。统计参数和概率分布宜采用本标准附录A的方法确定。当统计资料不充分时,人工材料性能可采用正态分布或对数正态分布;岩、土材料,地基和围岩性能可采用对数正态分布或其他分布。

6.1.3  岩、土材料和地基、围岩试件性能的统计参数与概率分布,应按工程现场取样或现场试验数据确定。当数据较少时,可按照岩、土分类并结合其他工程同类试验数据进行统计分析确定。

6.1.4  按试件确定的材料、地基、围岩的性能,应通过换算系数或函数转换为结构中材料、现场地基、围岩的性能。结构中材料、现场地基、围岩的性能的不定性,应由试验性能的不定性和换算系数或函数的不定性两部分组成,应按本标准附录D的方法计算。

条文说明

6.1.1  材料包括人工材料和天然材料,如筑坝的岩、土材料属天然材料。材料和地基、围岩的性能可区分为力学性能和其他物理性能。力学性能主要指材料和地基、围岩的强度性能,包括抗压、抗拉、抗剪切(断)等强度性能,以及弹性模量、变形模量、泊松比等性能;其他物理性能指材料和岩、土的比重、含水量、渗透系数、热工性能,以及影响结构耐久性(抗冻融、抗侵蚀)等方面的性能。

    上述的大部分性能可按试验规程规定的试验方法通过试验确定。不具备试验条件时,可通过工程类比、经验判断或有关规范确定。《水力发电工程地质勘察规范》GB 50287、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591、《水工混凝土试验规程》DL/T 5150、《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T 5151、《水电水利工程土工试验规程》DL/T 5355、《水工混凝土结构设计规范》DL/T 5057等规程、规范对材料试验及性能均做出了相应规定。

6.1.2  材料和地基、围岩的性能是结构可靠度分析的基本变量,需要以适当的概率分布模型来描述。

    人工材料和岩、土天然材料的性能,一般可取得较多的试验数据,有条件用统计方法确定其统计参数(平均值、标准差或变异系数)。其性能的概率分布模型可按样本大小,采用X2(卡平方)、K-S(柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫)法等检验确定。

    人工材料,由于在生产过程中对其质量进行了控制,其误差分布对称于平均值两侧,因此人工材料性能一般采用正态分布是较合适的。例如对混凝土试件抗压强度及钢筋试件强度所做的统计分析,所得概率分布模型为正态分布。

    地基和围岩性能,通常只能进行少量试验,难以得出确切的概率分布模型。考虑到强度参数的物理意义(非负值),近似估计时其强度参数可采用对数正态分布。

6.1.4  结构中材料性能由于工艺条件、应力状况、尺寸效应和施工缺陷等因素,与试验条件下的试件性能有差别,需由试件材料性能换算得出。由于试验本身有离散性,换算系数也存在不定性。对于一般钢筋混凝土结构、钢结构、木结构等,可通过破坏试验求出它们的换算系数和换算系数的不定性,或通过较接近实际的试件(如大尺寸、全级配试件)的破坏试验结果分析确定。

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