岩土工程设计安全度3岩土工程荷载.ppt

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1、注册土木工程师（岩土）继续教育：岩土工程设计安全度3岩土工程荷载3岩土工程荷载3.0荷载取值与安全度3.1荷载的分类3.2荷载的统计与概率模型3.3荷载的代表值3.4荷载组合3.5荷载分项系数3.0荷载取值与安全度容许应力法总安全系数法概率极限状态法3.0荷载取值与安全度荷载（作用）和抗力是任何工程普遍存在的一对矛盾，为了确保工程安全，抗力对于荷载必须有一定的裕度，这就是安全度。3.0荷载取值与安全度S：作用效应——作用——荷载◆作用效应——由作用引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等直

2、接作用（施加在结构上的集中力、分布力-荷载）作用间接作用（引起结构外加变形或约束变形的原因）3.1荷载的分类荷载的分类：◆按随时间的变化分类（永久作用、可变作用、偶然作用）◆按随空间的变化分类（固定作用、自由作用）◆按结构的反应特点分类（静态作用、动态作用）◆按有无限值分类（有界作用、无界作用）3.1荷载的分类荷载的分类：结构上的荷载可分为下列三类：永久荷载例如结构自重、土压力、预应力等。可变荷载例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。偶然荷载例如爆炸力、撞击力等。注：自重

3、是指材料自身重量产生的荷载（重力）（《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）3.1.1）3.1荷载的分类荷载的定义：永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。可变荷载：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。表4．1．1桥涵荷载荷载分类荷载名称荷载分类荷载名称主力恒载结构构件及附属设备自重预加力混凝土收缩和徐变的

4、影响土压力静水压力及水浮力基础变位的影响附加力制动力或牵引力风力流水压力冰压力温度变化的作用冻胀力活载列车竖向静活载公路活载(需要时考虑)列车竖向动力作用长钢轨纵向水平力(伸缩力和挠曲力)离心力横向摇摆力活载土压力人行道人行荷载特殊荷载列车脱轨荷载船只或排筏的撞击力汽车撞击力施工临时荷载地震力长钢轨断轨力3.1荷载的分类荷载分类的意义出现的概率变异性概率模型标准值的选取荷载组合设计的安全度3.2荷载的统计与概率模型出现荷载最大值的时域问题：设计基准期——为确定可变荷载代表值而选用的时间参数3.2荷载

5、的统计与概率模型永久荷载◆在任一时刻，发生的概率接近或等于1；◆在结构使用期间，荷载值随时间的变化通常可以忽略；◆荷载值的不确定性的量级与其他荷载类型相比小很多。模型：随机变量模型化的样本函数：一条与时间轴平行的直线永久荷载的概率分布，一般采用正态分布，其标准值可直接由其总体分布的平均值确定可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重（或单位面积的自重）平均值确定3.2荷载的统计与概率模型可变荷载◆在任一时刻，荷载出现与否是随机事件；◆在结构使用期间，荷载的量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽

6、略不计概率模型：随机过程模型化为平稳二项随机过程模型化的样本函数：等时段的矩形波函数3.2荷载的统计与概率模型平稳二项随机过程假定：(1)根据荷载每变动一次作用在结构上的时间长短，将设计基准期等分为个相等的时段，或认为设计基准期内荷载均匀变动次；(2)在每个时段内，荷载出现的概率为p，不出现的概率为q＝1-p；(3)在每一时段内，当荷载出现时，其幅值是非负的随机变量，且在不同时段上其概率分布函数相同，这种概率分布称为任意时点荷载概率分布；(4)不同时段上的荷载幅值随机变量相互独立，且与在时段上荷载是

7、否出现也相互独立。3.2荷载的统计与概率模型楼面活荷载的统计◆持久性活荷载任意时点持久性活荷载的分布：极值Ⅰ型◆临时性活荷载任意时点临时性活荷载的分布：极值Ⅰ型3.2荷载的统计与概率模型楼面活荷载的统计3.2荷载的统计与概率模型楼面活荷载的取值荷载规范：民用建筑楼面均布活荷载标准值规范提供的荷载标准值，若属于强制性条款，则在设计中必须作为荷载最小值采用；若不属于强制性条款，则应由业主认可后采用，并在设计文件中注明。3.2荷载的统计与概率模型楼面活荷载的折减－不可能以标准值的大小同时布满所有楼面楼面梁

8、：第1（1）项：第1（2）～7项：……取0.9取0.9墙、柱、基础：3.2荷载的统计与概率模型风荷载的统计荷载量值的数学模型：垂直作用于建筑物表面上的风荷载标准值：—基本风压:按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所对应的风压3.2荷载的统计与概率模型风荷载的统计基本风压—基本风速：◆标准高度的规定：10m◆地貌的规定：空旷平坦地貌◆公称风速的时距(公称风速实际是一定时间间隔内（称为时距）的平均风速):10min◆最大风速的样本时间:1年◆基本风速的重现期3.2荷载的统