《公路工程結構可靠性設計統一標準》解讀

近日，交通運輸部發佈了《公路工程結構可靠性設計統一標準》（JTG　2120—2020，以下簡稱《標準》），作為公路工程行業標準，自2020年8月1日起施行。為便於理解《標準》的主要內容，切實做好貫徹實施工作，現將《標準》制訂情況解讀如下：

一、背景情況

進入二十一世紀後，國際上工程結構可靠性設計理論趨於成熟，基於可靠性的概率極限狀態設計方法已成為工程結構設計的主流方法，歐盟EUROCODE規範、美國AASHTO規範等相繼發佈了結構可靠性設計規範；在國內，國家標準《工程結構可靠性設計統一標準》（GB　50153－2008）在設計理念、概念體系、設計方法等方面作了較大改進，之後國內建築、鐵路、港口工程的可靠性設計標準相繼發佈；在公路工程使用的公路橋隧和路面設計規範新一輪修訂中，基本採用了以可靠性理論為基礎的概率極限狀態設計方法。為了進一步統一公路工程結構可靠性設計的原則、方法和要求，交通運輸部組織完成了《標準》的制訂工作。

二、《標準》的定位與作用

《標準》隸屬於公路工程標準體系通用板塊的基礎模組，定位於強制性行業標準，主要解決公路工程結構可靠性設計的基礎理論、實用方法和技術等共性問題，是制修訂其他公路工程結構設計規範的基礎。

《標準》將進一步促進可靠性理論在公路行業內的推廣應用，使公路工程結構的設計理論更加完善，更好地指導橋隧、路面和地基等行業標準的編制，提升我國公路工程結構設計規範的科學水準；促進行業對於可靠性管理、可靠性設計、設計使用年限、耐久性等認知的再提升，有利於延長公路工程的使用壽命，提升公路工程對生産生活和經濟發展的保障服務作用。

三、《標準》的內容和特點

《標準》注重落實高品質發展理念，對標國內國際先進理論與方法，吸納了交通運輸行業公路工程結構可靠性設計的最新研究成果及工程建設經驗，開展了大量的理論研究與試驗驗證。《標準》的主要內容包括：

（一）規定了公路主體結構的設計原則。《標準》規定了橋隧、地基、基礎等主體結構的設計原則。在設計準則上，考慮安全性、耐久性和適用性三類功能的極限狀態。在數學－力學模型上，採用概率統計、確定材料性能和作用特性，基於構件的破壞機理、形成功能函數的極限狀態運算式，即採用基於概率的構件極限狀態。

（二）提出了可靠性設計的實用方法。將功能函數的極限狀態方程簡化為多項系數運算式，由目標可靠指標轉化為分項系數、直觀反映可靠性水準。一是明確可靠性設計的基礎理論，規定了根據目標可靠指標經校準後、確定分項系數的方法。二是構建實用設計方法的完整框架，增加了地震設計狀況、區別於其他偶然狀況、體現地震作用的數據統計特性；規定了適用於承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的分項系數運算式。三是完善可靠性設計的細節要求，以“作用組合”取代“作用效應組合”、符合公路工程中部分結構非線性效應突出的客觀情況；作用按永久作用、可變作用、偶然作用和地震作用分類，作用代表值考慮了橋涵、隧道、路面等專業特點、按不同分位值確定。

（三）搭建了協調統一的技術指標體系。橋隧結構和路面的安全等級和目標可靠指標考慮技術等級與破壞後果等因素，設計使用年限按可更換構件和永久主體結構考慮，與《公路工程技術標準》JTG　B01－2014一致。參照《公路橋涵設計通用規範》JTG　D60－2015、《公路水泥混凝土路面設計規範》JTGD40－2011、《公路瀝青路面設計規範》JTG　D50－2017和《公路隧道設計規範　第一冊　土建部分》JTG　3370.1－2018，材料性能按不同的概率分佈分位值取用。

（四）增加了保障設計預期的管理要求。結構達到規定的可靠度水準是有條件的，結構可靠度是在“正常設計、正常施工、正常使用”條件下結構完成預定功能的概率。《標準》結合公路行業多年來的實踐經驗，從勘察設計、施工、使用全過程對可靠性管理提出了原則性的要求，以保證結構具有設計的可靠性。

四、實施注意事項

（一）與相關規範配套使用。《標準》使用過程中應與有關公路工程設計規範，如《公路工程技術標準》、《公路橋涵設計通用規範》、《公路水泥混凝土路面設計規範》、《公路瀝青路面設計規範》和《公路隧道設計規範　第一冊　土建部分》等配套使用。

（二）精心組織宣貫培訓。《標準》在公路工程的規範編制、使用性能檢測、技術狀況評估中廣泛使用，各省（市）交通運輸主管部門、設計單位、建設單位、管養單位和科研院所等要結合工作實際，切實有效地做好宣貫培訓，讓技術人員準確理解《標準》，合理使用《標準》，為交通基礎設施品質的不斷提升打下良好技術基礎。

（三）注重數據積累和理論升級。在《標準》執行中，需進一步加強對公路實際工程統計資料的分析。此外，基於性能的設計方法，在目標設定和性能評定上都是以與失效概率一一對應的可靠指標予以量化的，對結構性能提出全面、清晰的要求和量化指標，是概率極限狀態設計方法升級發展的方向，建議對基礎理論和設計施工管養的一體化技術措施進行研究，為我國規範體系的系統升級奠定基礎。