结构按极限状态设计法设计计算的原则

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1、1.结构按极限状态设计法设计计算的原则结构设计原理结构概率设计法把影响结构可靠度的各种因素均视为随机变量。以大量现场实测资料和试验数据为基础，运用统计数学的方法，寻求各变量的统计规律，确定结构的失效概率（或可靠度）来度量结构的可靠性，即“可靠度设计法”，而将其应用于结构的极限状态设计称为“概率极限状态设计法”。该标准明确提出以结构可靠性理论为基础的概率极限状态设计法作为公路工程结构设计的总原则。结构概率设计法按精确程度分三个水准1.水准一半概率设计法2.水准二近似概率设计法3.水准三全概率设计法概率极限状态设计法的基本概念一.结构可靠度与可靠

2、度结构设计的目的：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功能的要求。结构的功能是由他们要求决定的，具体有如下四个方面：1．结构应能承受在正常施工和正常使用期间能出现的各种荷载、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，如：不发生混凝土保护层碳化或裂缝开展过大，导致钢筋的锈蚀。4．在偶然荷载（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

3、发生倒塌。二、结构的极限状态1.可靠与失效：可靠——结构能够满足功能要求而良好的工作失效——结构不能满足功能要求2.结构的极限状态：（1）定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足规定的某一功能要求，则这一特定状态称为该功能的极限状态。（2）国际极限状态分类：承载能力极限状态：结构或构件达到极限承载力或不适于继续承载的变形或变位的状态.正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值规定。“破坏-安全”极限状态：“破坏-安全”极限状态：又称条件极限状态，超过它而导致的破坏是指允许结构物发生局部破坏，而对已经发生局部破坏的

4、结构的其余部分，应该具有适当的可靠度，能继续承受降低了的设计荷载。思想：针对偶然事件应用：桥梁抗震和连拱推力墩的计算等湘西凤凰拱桥垮塌前照片湘西凤凰拱桥垮塌照片工程结构的可靠度受各种作用效应、材料性能、结构几何参数、计算模式准确程度等因素影响。在进行可靠度分析和设计时，针对所要求的结构各种功能，把所有因素作为基本变量X1……Xn来考虑。结构功能函数：由基本变量组成的描述结构功能的函数Z=g(X1……Xn)综合作用效应S：将作用效应方面的基本变量组合。综合抗力R：抗力方面的基本变量组合。结构功能函数Z：Z=R-S公路桥规（JTGD62-200

5、4）一.三种设计状况1.持久承载能力极限状态、正常使用极限状态2.短暂承载能力极限状态（规范中以计算构件截面应力表达）（必要时：正常使用极限状态）3.偶然承载能力极限状态、持久状况承载能力极限状态计算表达式持久状况正常使用极限状态表达式应力验算表达式S——作用（荷载）标准值（其中汽车荷载考虑冲击系数）产生的效应（应力），当有组合时，不考虑组合系数。C2——结构功能现值（应力）应力验算表达式使用条件：1.钢筋混凝土和预应力混凝土受力构件：按短暂状况计算在制作运输安装等施工阶段由自重、施工荷载产生的应力不得超过规定的限定值。2.预应力混凝土受力构

6、件：按照持久状况设计预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段的应力不超过限值。（实质：对构件承载能力计算的补充，是结构极限状态表现之一。）材料强度的取值1.材料强度标准值2.材料强度设计值3.砼立方体抗压强度标准值4.砼轴心抗压强度标准值和抗拉强度标准值5.砼轴心抗压强度设计值和抗拉强度设计值钢筋材料强度标准值和强度设计值有明显流幅的热轧钢筋，抗拉强度标准值采用屈服强度标准值：钢筋出厂检验的废品限值。保证率不小于95%无明显流幅的钢筋，取0.85σb（σb极限抗拉强度）作为条件屈服强度。（残余应变为0.2％的钢筋应力）《公路桥规》规定：热轧钢筋

7、和精轧螺纹钢筋的材料性能分项系数1.2；钢绞线、钢丝的分项系数1.47。注意：混凝土和钢筋的强度取值与《混凝土结构设计原理》中的取值不同。作用、作用代表值和作用效应组合可变作用组合注意事项作用的代表值1.作用的标准值承载能力极限状态、弹性阶段计算的结构强度（应力）时采用标准值作为可变荷载的代表值2.可变作用频遇值正常使用极限状态按短期效应组合设计时3.可变作用的准永久值正常使用极限状态按长期效应组合设计时作用效应组合承载能力极限状态正常使用极限状态作用效应组合1.作用的短期效应组合汽车荷载不计冲击系数2.作用的长期效应组合汽车荷载不计冲击系数