铁路工程结构可靠性设计极限状态设计原则

铁路工程结构可靠度设计统一标准GB50216－94目录1总则2术语、符号2.1术语2.2符号3极限状态设计原则和方法3.1 一般规定3.2 基本变量和综合变量3.3 极限状态设计方法4作用及作用组合4.1 作用的分类4.2 作用的设计参数和作用效应4.3 作用的组合5材料和岩土的性能6几何参数7结构分析和试验8极限状态设计的分项系数法8.1 一般规定8.2 极限状态设计表达式8.3 极限状态设计以分项系数表达的实用设计式8.4 极限状态设计式中分项系数、组合系数和重要性系数的选定9钢结构和混凝土结构的疲劳可靠性9.1 一般规定9.2 钢结构在变幅重复荷载作用下疲劳可靠性的验算9.3 混凝土结构在变幅重复荷载作用下疲劳可靠性的验算10质量控制附录A基本变量和综合变量的概率分布的确定方法附录B结构可靠指标计算的分位值法附录C结构目标可靠指标的选定方法——校准法附录D永久作用的标准值和概率分布的确定方法永久作用标准值可按下列原则确定附录E可变作用的代表值和概率分布的确定方法附录F铁路列车荷载效应概率分布的确定方法附录G材料性能的概率分布的确定方法附录H承载能力极限状态设计式中基本变量的分项系数的选定方法附录J承载能力极限状态设计式中组合系数和组合分项系数的选定方法附录K正常使用极限状态设计式中综合抗力分项系数的选定方法附录L铁路列车标准荷载谱和标准荷载效应谱的制定方法附录M钢结构疲劳可靠性的验算方法附录N混凝土结构疲劳可靠性的验算方法附录P本标准用词说明附加说明结构设计—铁路工程结构可靠度设计统一标准GB50216－94 1总则主编部门：中华人民共和国铁道部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1995年5月1日关于发布国家标准《铁路工程结构可靠度设计统一标准》的通知建标〔1994〕570号根据国家计委计综〔1985〕1号文的要求,由铁道部会同有关部门共同编制的《铁路工程结构可靠度设计统一标准》已经有关部门会审。

铁路工程规范要求及线路设计原则在铁路工程中，规范要求和线路设计原则起着至关重要的作用。

它们不仅确保了铁路线路的安全、高效运行，还对整个工程的质量起到了决定性的影响。

本文将讨论铁路工程规范要求及线路设计原则，并对其进行详细阐述。

一、铁路工程规范要求铁路工程规范要求是保证铁路线路建设与维护质量的基本准则，为铁路工程的设计、施工、验收、维护等各个环节提供了指导。

以下是一些常见的铁路工程规范要求：1. 线路布置要求线路布置要求指铁路线路在空间上的布置规划。

规范要求在满足旅行速度、运输能力、运行安全等基本要求的基础上，尽量选择直线段、减少弯线段的数量和曲线半径。

此外，还需要考虑环境保护、土地利用等因素，尽量减少对自然环境的影响。

2. 线路几何要求线路几何要求是指铁路线路在水平和垂直方向上的几何参数要求。

其中，水平曲线的半径、坡度、超高、超高速公路交叉点等是设计中需要严格遵循的要求。

在垂直方向上，线路的坡度、高差、爬坡能力等也需要符合规范要求。

3. 线路轨道要求线路轨道要求主要包括轨道的几何参数、轨道弯曲半径、轨道垂直和水平的修整、轨道的安装和维修等方面的要求。

在线路轨道设计中，需要考虑列车的运行平稳性、轨道的耐久性以及维修便利性等因素。

4. 线路信号与通信要求线路信号与通信要求规定了线路信号系统的布置和通信设备的选用，包括信号机、信号线路、通信机房等方面的要求。

这些要求保证了列车的运行安全和通信系统的正常运行。

5. 线路电气化要求线路电气化要求是指对铁路线路进行电气化改造的相关规范要求。

包括牵引供电系统、接触网、变电所等方面的规范要求，其目的是确保电力供应的稳定性和牵引供电系统的效率。

二、线路设计原则线路设计原则是指在满足铁路工程规范要求的基础上，根据具体铁路工程的特点，采用合理的设计方法和技术手段，以确保线路的安全运行和经济效益的最大化。

以下是一些常见的线路设计原则：1. 安全性原则安全是线路设计的首要原则，包括列车运行安全和工作人员的安全。

结构构件按正常使用极限状态设计时的目标可靠指标简介结构构件是建筑物和其他工程结构的基本组成部分，其设计应符合正常使用极限状态。

本文将讨论结构构件按正常使用极限状态设计时的目标可靠指标。

目标可靠指标的定义目标可靠指标是指结构构件应满足的设计要求，以确保在正常使用极限状态下结构的可靠性和安全性。

这些指标根据不同的工程要求和结构特点而定，包括承载能力、变形限值、稳定性等。

承载能力的目标可靠指标在正常使用极限状态下，结构构件应具备足够的承载能力，以防止发生破坏或失效。

承载能力的目标可靠指标主要包括以下几个方面：极限状态设计载荷极限状态设计载荷是指结构构件在正常使用情况下所承受的最大载荷。

根据工程要求和结构特点，设计人员应确定构件的极限状态设计载荷，以确保结构的安全性和可靠性。

极限状态设计强度极限状态设计强度是指结构构件所能承受的最大应力或应变。

根据不同材料的性能和强度特点，设计人员应确定构件的极限状态设计强度，以保证结构在正常使用极限状态下不发生破坏。

变形限值的目标可靠指标结构构件在正常使用极限状态下允许一定的变形，但要控制在可接受范围内，以保证结构的稳定性和使用性能。

变形限值的目标可靠指标包括以下几个方面：极限状态变形极限状态变形是指结构构件在正常使用情况下所允许的最大变形量。

设计人员应根据工程要求和结构特点确定构件的极限状态变形，以确保结构的正常功能和外观。

极限状态挠度极限状态挠度是指结构构件在正常使用情况下所允许的最大挠曲变形。

设计人员应进行挠度计算，并根据工程要求和结构特点确定构件的极限状态挠度，以保证结构的稳定性和舒适性。

稳定性的目标可靠指标结构构件在正常使用极限状态下应具备足够的稳定性，以防止产生结构失稳和倒塌等危险。

稳定性的目标可靠指标包括以下几个方面：极限状态侧移变形极限状态侧移变形是指结构构件在正常使用情况下所允许的最大侧移变形量。

设计人员应进行侧移变形计算，并根据工程要求和结构特点确定构件的极限状态侧移变形，以保证结构的稳定性和安全性。

第二章 结构按极限状态法设计原则（1）经验承载能力法；（2）容许应力法：以弹性理论为基础的，要求[]σσ≤max ，其中[]n s /σσ=，n 为安全系数。

（3）破坏荷载法：考虑了材料塑性要求：[]P P ≤，其中[]n P P s /=，n 由经验确定。

（4）半经验、半概率极限状态法：分项安全系数，主要由概率统计确定，不足的部分由经验确定。

（5）近似概率法：对作用的大小、结构或构件或截面抗力的“可靠概率”作出较为近似的相对估计（6）全概率法：对影响结构可靠度的各种因素用随机变量概率模型来描述，并用随机过程概率模型去描述，在对整个结构体系进行精确分析的基础上，以结构的失效概率作为结构可靠度的直接度量。

§2-1 极限状态法设计的基本概念一、结构的功能要求结构可靠性（度）———结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定预定功能的能力（概率）规定的时间——分析结构可靠度时考虑各项基本变量与时间关系所取用的设计基准期规定的条件——设计时规定的正常设计、施工和使用的条件，既不考虑认为过失 概率预定功能：(1) 能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用—————安全性在偶然作用发生时或发生后，结构能保持必要的整体稳定性（不发生倒塌）——安全性偶然作用—如超过设计烈度的地震、爆炸、撞击、火灾等必要的整体稳定性——在偶然作用发生时或发生后，仅发生局部损坏而不致连续倒塌（2）在正常使用时应具有良好的工作性能——适用性如：不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏（3）在正常维护条件下，具有足够的耐久性——耐久性耐久性——结构在化学的、生物的或其他不利因素的作用下，在预定期限内，其材料性能的恶化不导致结构出现不可接受的失效概率如：不发生由于保护层碳化或裂缝过宽，导致钢筋锈蚀。

安全性、适用性、耐久性———三者总称为结构的可靠性二、极限状态1．极限状态的定义整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为——该功能的极限状态。

《公路⼯程结构可靠性设计统⼀标准》解读《公路工程结构可靠性设计统一标准》JTG 2120—2020专家解读一、引言随着公路交通事业的快速发展，公路工程结构的安全性、适用性和耐久性越来越受到关注。

为了规范公路工程结构的设计，确保工程质量和安全性能，中华人民共和国交通运输部发布了《公路工程结构可靠性设计统一标准》（JTG 2120—2020）。

本文将从多个方面对该标准进行解读，以期帮助读者更好地理解和应用该标准。

二、标准的背景和目的《公路工程结构可靠性设计统一标准》的制定背景是公路工程建设规模的不断扩大和技术要求的不断提高。

由于缺乏统一的标准和规范，不同地区和不同设计师在进行公路工程结构可靠性设计时存在差异，导致工程质量和安全性能参差不齐。

因此，制定并实施该标准具有重要的现实意义。

该标准的目的在于规范公路工程结构的可靠性设计，确保公路工程的安全性、适用性和耐久性。

具体来说，该标准旨在：统一公路工程结构设计的基本原则和方法，提高设计的准确性和一致性。

规范材料的选用和检验方法，确保材料的质量和性能符合设计要求。

明确施工和验收要求，确保施工质量和工程安全性能符合设计要求。

促进公路工程技术的创新和发展，推动行业标准化进程。

三、主要内容与解读（一）术语和定义该标准首先对术语和定义进行了明确和统一，如“公路工程结构”、“可靠性”、“极限状态”等。

这些术语和定义的明确和统一有助于消除歧义，提高设计的准确性和一致性。

具体来说，“公路工程结构”是指用于承受和传递荷载、保证车辆安全通行的各种结构物，包括桥梁、隧道、路基、路面等；“可靠性”是指结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的能力；“极限状态”是指结构达到不能继续承载或不能保持预定功能的状态。

（二）设计原则该标准提出了公路工程结构可靠性设计的原则，包括安全性、适用性、耐久性和经济性。

这些原则为设计师提供了指导和依据，确保设计出的公路工程结构既安全又经济实用。

铁路工程设计规范铁路工程设计规范是指在铁路建设过程中，根据国家相关标准和技术要求，对铁路工程的设计、施工、验收等各个环节进行规范化和标准化的文件。

它的主要目的是确保铁路工程的安全、高效和可持续发展。

本文将深入探讨铁路工程设计规范的内容和要点。

一、设计原则在进行铁路工程设计时，必须遵循一些基本原则，以确保设计的科学合理性和经济效益。

首先，设计必须符合国家法律法规和技术标准。

其次，要根据客观条件合理布局线路和站点。

此外，设计还需综合考虑地质、气候、环境等因素，确保工程的安全可靠性。

二、线路设计铁路线路设计是铁路工程设计中的核心内容之一。

其主要包括线路纵、横断面设计、平面布置设计和弯道设计等。

在线路设计中需考虑交通量、线路等级、地形地貌、水文地质等因素，合理确定铁路线路的位置和技术参数，以满足运输需求和运行要求。

1. 纵断面设计纵断面设计是指根据铁路线路的地形起伏，确定不同区段的高度、倾斜度和高差等参数的过程。

设计时应根据地质情况和交通要求，合理选择切土、填土、隧道、桥梁等工程形式，以保证线路的平稳度和安全性。

2. 横断面设计横断面设计是指铁路线路的截面形状和尺寸设计。

设计时需考虑到列车的通过空间、供排水、岩土开挖与支护等因素，确保铁路线路在不同地质条件下的稳定性和可靠性。

3. 平面布置设计平面布置设计是指铁路线路在宽度和位置上的布置。

在设计中需充分考虑交通流量、乘客需求和地理条件等因素，合理确定线路的位置和布局，以确保铁路的运输效益和安全性。

4. 弯道设计弯道设计是指铁路线路中的曲线部分设计。

在弯道设计中，需考虑列车速度、弯道半径和曲线过渡等因素，以保证列车在曲线上的稳定行驶和乘客的舒适感受。

三、桥梁设计桥梁是铁路工程中不可或缺的重要组成部分，桥梁设计的合理性直接关系到铁路工程的安全和运行效果。

桥梁设计应根据地质、水文、交通量和线路等级等因素，选择合适的桥梁类型和设计参数，确保桥梁的结构稳定和安全可靠。

铁路结构设计方法的比较铁路结构设计方法的比较一、容许应力法1.理论基础：弹性理论2.假设：结构为均质弹性体3.要求：结构在使用期间任意一点的应力不得超过某一许用应力，通过工程实践经验确定安全系数，从而决定许用应力的大小。

4.使用方法：通过大量实验以及工程实践确定各种材料的许用应力，在结构计算中通过确保结构产生的最大应力小于许用应力来保证结构安全，即σmax≤[σ]。

二、破坏阶段法1938年，前苏联颁布的设计规范采用了破坏阶段法。

这一方法不再引用匀质弹性体的假设，而是考虑了结构临近破坏前的弹塑性阶段，因而较好地反映了钢结构受力的实质。

但是这种方法采用了笼统的总安全系数来估计使用载荷的超载和结构材料性能的离散性，不能得到明确的可靠度概念。

随着针对载荷和材料变异性的研究，前苏联于50年代提出了按极限状态的设计法。

这种方法综合了许用应力法和破坏阶段法的优点，根据材料、载荷及使用要求等具体情况进行分析，更正确地反映结构的真正承载能力与可靠性。

但是仍然没有给出结构可靠度的定义和分析可靠度的方法，此外，对于保证率的确定、系数的取值等方面仍带有不少主观经验的成分。

三、极限状态法1．理论基础：弹塑性理论2．类别：根据发展阶段进行分类，即根据对材料性能分布规律统计的程度来划分，分为三个水准级别：水准Ⅰ—半概率法；水准Ⅱ—近似概率法；水准Ⅲ—全概率法。

3．要求：极限状态是指当结构整体或者结构的某一部分超过某一特定状态后就不能满足设计功能时，这一特定状态就是极限状态。

根据设计功能的不同，分为承载能力极限状态、正常使用极限状态以及破坏——安全极限状态，在设计中应综合来考虑。

4. 使用方法：通过大量的，长期的实验以及工程实践，统计材料性能的分布规律，得到保证可靠度的极限状态方程，将方程转化为易于使用的标准值，分项系数等概念。

分项系数由分布规律、平均值、变异系数和可靠度分析中的灵敏系数以及目标可靠指标来确定。

最终使得KS≤R来保证结构的可靠度。

桥梁结构设计基准期与设计使用年限辨析梁红摘要：设计基准期和设计使用年限是两个与时间有关的概念，是桥梁结构设计的两个重要参数。

本文通过对相关规的对比，分析了设计基准期和设计使用年限的区别与联系，指出了部分规在这两个概念上存在的模糊认识，供相关人员使用和规修订参考。

关键字：铁路公路桥梁标准规Abstract:Design Reference Period And Design Working Life Are Two Concepts Related To Time, Which Are Important Parameters In Bridge Design. In This Paper, Differences And Relationships Of The Two Concepts Are Analyzed, Some Misunderstanding Of The Two Concepts In Some Design Codes Of China Is Pointed Out By Codes Comparing. It Can Be Referenced By Users Who Concerned And Updating Of Those Codes.Keywords: Railway, Highway, Bridge, Standards, Codes桥梁结构的主要功能是承受预期的作用以跨越障碍，活载作用和使用寿命是桥梁结构设计所关心的两个重要指标。

桥梁上活载作用的取值和设计基准期密切相关，桥梁的使用寿命与设计使用年限密切相关。

在日常的桥梁工程教学中，发现目前现行的部分国家规中对设计基准期和设计使用年限这两个概念存在模糊认识，有的甚至混为一谈，给使用者带来一定的困惑，也影响到规的权威性。

本文首先对与这两个概念相关的国家规标准相互关系进行排序，再对国家的相关规进行对比分析，后对这两个概念进行澄清。