《结构设计原理》第三版叶见曙复习课件-第1-7章

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1、结构设计原理张萌洁青海大学土木工程学院教授班级：交通2011(1、2)2.2概率极限状态设计法的基本概念1、结构设计的目的使所设计的结构，在规定时间内以足够的概率完成所有预期功能的要求。2、结构设计的预期功能要求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——承载能力结构在正常使用条件下具有良好的工作性能——适用性结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性——耐久性在偶然荷载作用下或偶然事件发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌——稳定性安全性3、结构

2、的可靠性安全性、适用性和耐久性统称结构的可靠性。4、结构的可靠度是结构可靠性的度量，指在规定的时间内，在规定的条件下，完成预期功能要求的概率。5、设计基准期概念：是进行结构可靠性/可靠度分析时，考虑持久设计状况下各项基本设计变量与时间关系所采用的基准时间参数设计基准期取值：国际上取值标准不一，多取50~120年，重大结构适当延长；中国公路桥梁设计规范统一取100年。设计基准期与使用寿命设计基准期：考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。使用寿命：为结构或构件在正常维护条件下，不需要大修即可按其设计规定

3、的目的正常使用的时间。结构的使用年限超过设计基准期时，表明它的失效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标，但不等于结构丧失所有要求功能甚至报废，通常使用寿命大于设计基准期。6、结构的极限状态可靠状态：结构能够满足各项功能要求而良好工作的状态失效状态：可靠状态以外的其他工作状态极限状态：上述两者的临界/边际状态分三类：承载能力极限状态：对应于安全功能要求，失去平衡，结构构件或连接处因超过材料强度而破坏，失稳，结构转变成机动体系；正常使用极限状态：对应于适用和耐久功能要求，变形，局部损坏，振动，沉降过大等；破坏-安全极限状态：

4、对应于偶然、特殊作用下的安全功能要求，允许局部损伤，避免整体倒塌7、结构功能函数是描述结构满足功能要求的情形或程度（工作状态）的函数，结构抗力R与作用效应S之差Z=g(R,S)=R-S结构抗力R：结构构件承受内力和变形的能力，它是结构材料性能和几何参数等的函数。作用S：施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直接作用和间接作用。7、结构功能函数可靠指标用来描述结构可靠度的原因可靠指标计算简单，且与可靠度有一一对应的数量关系；β值愈大，失效概率Pf值就愈小；β值愈小，失效概率Pf值就愈大。8、

5、目标可靠指标[β]为使结构设计安全和经济合理，确定一个公众所能接受的建筑结构的失效概率或可靠指标，称为目标可靠指标[β](允许失效概率)。《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T50283-1999规定，持久状况的极限承载能力极限状态设计的目标可靠指标对于正常使用极限状态设计时，公路工程结构的目标可靠指标可根据不同类型结构的特点和工程经验确定。2.3我国公路桥涵设计规范的计算原则1、三种设计工况2、承载能力极限状态计算表达式3、持久状况正常使用极限状态计算表达式1、三种设计工况持久状况定义：桥涵建成后承受自重、车辆荷载等

6、作用持续时间很长的状况。设计要求：必须同时进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计短暂状况定义：桥涵施工过程中承受临时性荷载/作用的状况。设计要求：一般只进行承载能力极限状态设计，必要时进行正常使用极限状态的设计偶然状况定义：桥涵使用过程中偶然出现的状况，如地震、车/船撞击等，出现概率极小。设计要求：只需进行承载能力极限状态设计，保证主要承重结构不至于因为非主要承重结构破坏或自身局部损伤而丧失承载能力或发生连续倒塌。2.3我国公路桥涵设计规范的计算原则1、三种设计工况2、承载能力极限状态计算表达式3、持久状况正常使用极

7、限状态计算表达式2、承载能力极限状态计算表达式理论基础：塑性理论（极限状态下材料进入塑性）计算内容：构件承载能力，结构/构件稳定性，必要时应包括结构抵抗倾覆和滑移的设计计算设计原则：作用效应最不利组合（基本组合）设计值必须小于或等于结构抗力的设计值。式中γ0：结构重要性系数，Sd：作用（或荷载）效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）的组合设计值；R：构件承载力设计值；结构重要性系数γ0体现不同重要程度的桥涵的可靠度要求差异，通过结构重要性系数γ0来量化体现。根据桥涵结构破坏后的严重程度，公路桥涵结构的设计安全等级如下表如示：

8、安全等级破坏后果桥涵类型结构重要性系数γ0一级很严重特大桥、重要大桥1.1二级严重大桥、中桥、重要小桥1.0三级不严重小桥、涵洞0.9取值原则：同一座桥梁只宜取一设计安全等级；对个别构件允许在必要时作安全等级的调整，但调整后同一座桥梁内各构件安全等级的级差不应超过一个等级。2.3我国公路桥涵设计规范的计