§2结构按极限状态法设计的原则

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1、1、对RC结构的基本功能要求结构设计需满足使用上的要求经济上的要求可归纳为：安全性,适用性,耐久性,经济性（1）安全性：要求结构能承受正常制作期(施工)、正常使用期，可能出现的各种作用，以及在偶然事件发生后，仍然能保持必需的整体稳定性作用：自重，预加应力，汽车荷载，人群荷载，汽车冲击力等。（2）适用性：正常使用过程中，具有良好的工作性能，不出现过大的变形和过宽的裂缝如：刚度要求(变形)，稳定性要求，裂宽要求（3）耐久性：结构在正常的使用年限内，在正常的维护下具有足够的耐久性能，不发生锈蚀和风化现象，不得过早地发生破坏而影响正常使用（4）经济性：除包

2、括一次投资的建设费用外，尚应含使用后的维修费用和养护加固费用等，即采用最经济的方案实施安全性和使用性。总之，安全、适用、耐久、经济，适量考虑美观。2、计算理论发展简介工程结构计算可概括三个要素：(1)荷载；(2)结构的抵抗能力；(3)安全度。结构设计方法即围绕三个问题逐步发展，而日臻完善的。历经以下几个发展阶段：（1）容许应力法。始于十九世纪，历经发展，依然有用。基本内容：①假定材料为匀弹体②按材力计算最大应力③要求σC≤［σc］σS≤［σS］缺点：①假定不符实，非匀弹性②［σC］，［σs］，随意性，无科学依据③以Ⅱ阶段为截面强度计算基础，未尽潜能

3、，等（2）破损阶段法(破坏阶段法)源于20世纪30年代内容：①考虑结构的弹塑性②在实验的基础上，采用第三阶段计算结构的最大承载能力③要求KM≤Mp式中：Mp—截面破坏时的抵抗力，材料取平均强度K—安全系数(考虑荷载变异，计算误差，材料强度，引入总系数—单一安全系数法)主要缺点：①未给使用阶段的功能估算如变形、裂宽②K值取值笼统③材强取值不科学，欠全面数理分析（3）极限状态设计法20世纪50年代提出，基于概率统计理论基本内容①提出极限状态概念承载力极限状态∑kiMi≤Mp=Φ(Rg、Rs、S)正常使用极限状态f≤［f］δfmax≤［δf］②采用分离系

4、数：材强，荷载，施工等多系数表达③材强、荷载取值经数理统计处理，反映接近实际存在问题①荷载超常值处理，材强取值精度②结构整体可靠度不明确依采用概率的近似程度分三个标准水准Ⅰ—半概率设计方法水准Ⅱ—近似概率设计方法水准Ⅲ—全概率设计法（最优失效概率法）目前，我国现《公桥规》中采用的是以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法，属近似概率设计法。2.1概率极限状态设计法的基本概念2.1.1结构可靠性与可靠度结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性的前提下，完成全部预定功能的要求。结构的功能是由其使用要求决定的，具体有如下四

5、个方面：（1）结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。（2）结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，例如，不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。（3）结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性，例如，不出现过大的裂缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳化导致钢筋的锈蚀。（4）在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如爆炸）发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。结构的安全性：第（1）、（4）两项通常是指结构的承载能力和稳定性，关系到人身安全，称为结构的安全性结构的适用性

6、：第（2）项结构的耐久性：第（3）项结构的可靠性：结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性可靠度：可靠性的数量描述一般用可靠度安全度：安全性的数量描述则用安全度结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率“规定时间”是指对结构进行可靠度分析时，结合结构使用期，考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数，我国桥梁结构的设计基准期100年“规定的条件”是指结构正常设计、正常施工和正常使用的条件，即不考虑人为过失的影响“预定功能”是指上面提到的4项基本功能2.1.2结构可靠度与极限状态结构的工作状态：结构在使用期间

7、的工作情况。结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构“可靠”。反之则称结构“失效”。结构工作状态是处于可靠还是实效的标志用“极限状态”来衡量结构的极限状态：若整个结构或结构的一部分一旦超过某一特定状态，就不能再满足某一规定的功能要求时，且此特定状态即称为极限状态分类1、承载能力极限状态，对应于结构或构件达到最大承载能力，或达到不适用于继续承载的变形或变位主要分为以下几种状态：（1）整个结构或其一部分作为刚体而失衡(如倾覆)（2）结构构件或其连接因达到其极限强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形，不能继续承载（3）结构转变为机动体系（4

8、）结构或构件丧失稳定性(如柱的压屈失稳等)2、正常使用极限状态：对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。（1