防波堤风险分析研究框架

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1、防波堤风险分析研究框架 专业：港口、海岸及近海工程 组员：马朝晖 李龙目录一.防波堤设计理念新发展二.防波堤风险辨识三.防波堤风险估计四.防波堤风险评估五.结语一.防波堤设计理念新发展1.1.研究内容、方法及目前研究现状研究内容、方法及目前研究现状随人们对防波堤可靠性要求不断提高，各种新型防波堤结构不断涌现，同时与之适应的防波堤设计方法和理念也得到长足发展。概率设计方法和风险分析是近年来防波堤设计理论研究和管理科学的前沿课题，风险分析既是可靠度设计方法研究的引申，又是向优化设计的拓展。相对于传统的可靠度设计方法，防波堤风险分析不仅更加全面地考察了各种不确定因素的存在特点，而且从工程实际效果和技

2、术经济的角度界定了防波堤系统的工作目标和不利事件的后果量化及估计方法，同时对减少不利事件发生概率提出可行的解决方案。风险分析在防波堤工程中运用包括四个方面内容 风险辨识、风险估计、风险评价和风险控制风险辨识、风险估计、风险评价和风险控制。( 1 ) 防波堤风险辨识： 定义防波堤系统功能，描述各种失效模式，建立防波堤失效故障树。( 2 ) 防波堤风险估计： 描述和识别随机荷载的分布类型及参数，计算各种失效模式以及系统的失效概率，分别量化承载能力极限状态的可靠度和正常使用极限状态失效后果。( 3 ) 风险评价： 优化设计方案；评判风险准则，并根据接受风险准则决定设计方案是否可行( 4 ) 风险控制

3、： 依据风险评估采取降低风险的措施，并定量衡量其适用性和有效性。防波堤风险分析的目标（1）明确和量化工程中存在诸多不确定因素对它们的性质、影响和后果做出分析，为权衡风险与成本提供充足信息。（2）对设计方案进行改进，制定消除风险的措施或在不同方案中做出优选。对现役防波堤结构进行风险评估，实现管理优化。（3）对防波堤系统进行风险分析，可令其安全水平具有可比性，从而可将防波堤的风险可接受性与其他工程项目的风险可接受性在相同的风险决策框架中加以评估。二.防波堤风险辨识1. 防波堤系统功能定义防波堤主要是用来抵御波浪的侵袭，维持港口水域稳定，以保证船舶在港内安全停泊和装卸作业，保护港内码头和其他水工建筑

4、物免遭巨大波浪荷载的作用此外还可阻拦泥沙进入港内水域造成回淤。根据以上主要任务，在防波堤风险分析中将防波堤系统失效分为两个层次： （1）正常使用极限状态失效； （2）系统承载力极限状态。正常使用极限状态失效：防波堤虽堤身结构发生轻度破坏，当无法使其所掩护区域达到正常使用功能，即认为防波堤正常使用极限状态失效。这多是由于波浪绕射或越浪过量造成港内水面静稳度降低，导致港内船舶无法安全停靠或不能正常进港以及港内装卸设备等难以正常工作等。例如当波高达到一定范围时，停靠船舶与护弦发生冲撞对船体和码头建筑物造成不同程度的破坏。表1 给出停靠在港内不同类型船舶所能承受最大特征波高。防波堤修建长度和方位、口门

5、位置等对周边区水流走向、岸滩冲刷和长期滩演变会产生一定影响，在防波堤可行性研究及设计阶段，应考虑到这些因素，对设计方案进行慎重评估。否则，虽然防波堤结构本身没有破坏，但整体规划上的失误使其不能达到正常使用功能需求，在一定程度上造成经济和环境方面的损失，这也是正常使用极限状态失效的一种情形。系统承载力极限状态：当防波堤的滑移、沉降、倾覆或基底应力达到一定程度而使防波堤基础和结构本身产生重大破坏，即认为防波堤系统承载力极限状失效。防波堤承载力极限状态失效的原因可主要归结于以下三个方面： ( 1 ) 设计波浪选取不准确； ( 2 ) 防波堤工作条件和工作机理不明确，即对防波堤的水动力、地基和堤身结构

6、特性认识不深刻； ( 3 ) 结构设计及施工组织不合理。2.故障树和失效模式的建立防波堤可看作由若干部分组成系统，由于各部分相互作用，一部分的破坏可能会引起其它部分失效，甚至导致整个系统失效。因此故障树描述了系统失效模式及相应原因，以及各种失效模式之间相互作用关系。图 1：简化斜坡堤正常使用极限状态故障树图 2：直立堤整体破坏承载力极限状态主要失效模式图 3 ：简化直立堤两种极限状态失效故障树三.防波堤风险估计防波堤风险估计包括： 荷载不确定性的描述和识别； 防波堤失效概率计算和失效后果量化。该部分是风险分析的中心环节1.设计波浪不确定性描述和识别设计波浪是研究防波堤首先要考虑的荷载，波浪在空