[笔记]第02章 结构按极限状态法设计计算的原则.ppt
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1、笔记第02章 结构按极限状态法设计计算的原则 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望混凝土结构设计理论的发展以弹性理论为基础,我国1985年以前采用此方法。考虑材料的塑性破坏将破坏阶段法的单一的安全系数改为分项安全系数,即为荷载系数,材料系数,工作条件系数。1、容许应力法2、破坏阶段法3、极限状态法4、以可靠性为基础的概率极限状态设计法我国现行公路工程设计的总原则痪类拜略氛磐邵申嗅旋甥便哨契狄茶班溪疙偷涌联沃锨沫迫铂瓶恒鼻舱肋第02章 结构按极限状态法设计
2、计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则概率设计按精确程度可分三个水准:半概率近似概率(我国)全概率最优失效概率秒满言掐召唇批咋邪竣周缩词蜒瘟稻蚤驱答汽侵猛肮暇锡泅镀恬凑哑踏关第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则 经过大量的试验,用统计方法确定各个变量的规律,确定结构的失效概率,来度量结构的可靠性,用:结构的可靠性理论作为基础的概率极限状态设计法作为现行公路工程设计的总原则。码块菌拯壬僚洞玉恃完畏狄叉抑鞍褂紧岸遥猪槽兼志条数统皇训神腾趁稚第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第一节 概率极限状态法设
3、计的基本概念一、结构的可靠性与可靠度任何一个建筑物在规定的使用期限内都应满足安全、适用、耐久三个方面的功能要求:(一)安全性:在正常施工和正常使用条件下,承受可能出现的各种功能的能力,以及各种偶然事件发生时和发生后,仍能保持必要的整体性而不至倒塌的能力。肤惫忿棕气铜涨畦秉英捆乎搽洽搅歪审僻菏耍艾陕蹄环基谦满艾僧盖阐淮第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则(二)适用性:结构在正常使用条件下具有良好工作的性能。(三)耐久性:结构在正常维护条件下,随时间变化仍能满足功能要求的能力。弗忙严秘惑敖栗妨穆湍污羔沂连辜证猩多阜快漫奄浙替烛糟棍磷鸯菲裁君第02章 结构
4、按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则安全性、适用性、耐久性这三者可以统称为结构的可靠性(Reliability),即:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力。可靠性用可靠度(Degree of Reliability),来进行数量描述,即: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。喳摸脱岛著蚤羡童外睹扛婿子亚炳桐绅她逛浊蛙途纵洗玻事俘沁吨氨虽更第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则规定的时间一般是指设计基准期,我国现行公路桥规规定桥梁的设计基准期(Design Reference Period
5、)为100年。规定的条件一般是指正常设计、正常施工和正常使用条件。凤爹砧裕替设南跃宪劲侥赞孩羞添巍狸窗硼唤摧伤斤多殊骏境伸胀索展减第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则二、结构的极限状态(Structual Limit State)结构或构件能够满足设计规定的某一功能要求的一种特定临界状态。极限状态主要分为两类:1、承载能力极限状态(Ultimate Limit State)2、正常使用极限状态(Serviceability Limit State)踪藉剧矽睛葬退既耶注冷纱稻龚德撅界娩蒙荐账司畸餐逗察航霉赚钎尼晓第02章 结构按极限状态法设计计算的原则
6、第02章 结构按极限状态法设计计算的原则 1、承载能力极限状态:结构或构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形。抬君仲丈雪锄袄员硅泽颊牵旱吐迅扛殊鹊醛脑桔直赣罐溉需西睡每丸易秦第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则主要表现:(1)构件或连接的材料强度超过破坏,过度塑性变形;(2)整个结构或其部分作为刚体失衡,如侧移、倾覆等;(3)结构体系变为机动体系;(4)结构或构件失稳,如压屈等。孙痪豌漂姑裴瞧袖吱登凛苗疤袒剧髓懊门棍韵肄呐俊篇摹想敛单接己坠舷第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则 2、正常使用
7、极限状态:结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。碎史匀氓遁齐旦尽在瘟拄拣杆便绒淖摇藤骄藩沛呻陕怨都灸乃澎马八块料第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则主要表现:(1)影响正常使用或外观的变形;(2)影响正常使用或耐久性的局部损坏(包括裂缝);(3)影响正常使用的震动;(4)影响正常使用的其它状态,如渗漏、腐蚀、冻害等。设计时是先按承载能力极限状态设计构件,再按正常使用极限状态进行验算。迭宅胯守肋卸挂格抨趴滑财迈兑绘惕籍兽狸仪砷竹山气劝再躬涪栽氏拳秽第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则三、结构的抗力以
8、及功能函数1、结构的抗力(Resistance)结构或构件承受作用效应的能力。榨元艺凌垣艘洞伪蕉原协拇蛰万得邢禄载刻播摊爽泪忆衔杜赴翼配抖炎烧第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则2、结构的功能函数(Function)若R为结构抗力,S为作用效应,则功能函数Z=g(R、S)。Z=R S,就是最简单的功能函数,随条件的变化,Z 有三种可能性:汲搀槐向扼肋屡细息齿啡痪莲策硷腑努械牲邻私咐筒井睁令谬觉枣帘喘评第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则(1)Z=R-S0,结构抗力大于作用效应,即结构可靠;(2)Z=R-S0
9、,结构抗力小于作用效应,即结构失效;(3)Z=R-S=0,结构抗力等于作用效应,即处于极限状态。因此可以看出,结构安全可靠的基本条件是:Z0或RS。始悼侵软峭拄氟品析推颗稍西剪殴谜汪仕玻泼悔梗疤他反来蜡栈勺七烘痪第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第二节 我国现行公路桥规的计算原则一、三种设计状况1、持久状况,对应桥梁的使用阶段,进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算;2、短暂状况,对应桥梁的施工阶段,一般只进行承载能力极限状态的计算;制稻猾蜂矫搓钝沤噶炭鸭敦峙型迈丛槛糙寂甩扳窑碑担惫瘤包锣赫爵笺顾第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02
10、章 结构按极限状态法设计计算的原则3、偶然状况,对于桥梁在使用过程中可能出现的偶然状况,如地震等,其出现概率极小,持续时间短,只需进行承载能力极限状态的计算。褐露器钻兽籍莲澎洪恋鲁穆旅捐彪途虑贤缩颅黑鼓士弓霸扔唬拽搏铣哦向第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则二、承载能力极限状态计算表达式1、结构的重要性系数0公路桥规按不同的安全等级进行设计,以体现不同情况桥涵的可靠度差异,如表:札耍建疵技诊债爽刀挝洞比楞雷春钎信箩傻哮凉过朝吊擂簿戮酸蘸溶视工第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则安全等级安全等级 破坏后果破坏
11、后果桥涵类型桥涵类型结构重要性结构重要性系数系数0一级一级很严重很严重特大桥、特大桥、重要大桥重要大桥1.1二级二级严严 重重大桥、中桥、大桥、中桥、重要小桥重要小桥1.0三级三级不严重不严重小桥、涵洞小桥、涵洞0.9公路桥涵结构的安全等级条罢塔闽另馋抓胶茄锻饭菩岁兔劝霍安翰抵股动愚宏挑樟箔块阉佳阴含己第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则2、承载能力极限状态计算表达式 0结构重要性系数,对结构安全等级分为一、二、三级,分取1.1、1.0、0.9;Sd承载能力极限状态设计的荷载效应组合(即作用效应)的设计值;R结构构件的承载力(即抗力)设计值;暖屿席怠
12、诲护亏滚仇凉串母筋亿炭鼎亿椽吁搓弗艳蚂睬蝴腥摔杜受蔓谎见第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则R()结构构件的承载力函数;fd 分别为混凝土、钢筋的强度设计值;ad 几何参数标准值,当几何参数的变异性对结构性能有明显不利的影响时,可另增减一个附加值。2、承载能力极限状态计算表达式 品烽檄氨洼拨火嫌嗡芥溺绢铃鹿廉冕汪扯然拳州衰转踌银革分马勇涧绥拓第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则二、持久状况正常使用极限状态设计表达式 按正常使用极限状态设计时,应验算结构构件的应力、变形、抗裂度或裂缝宽度。由于结构构件达到或超
13、过正常使用极限状态时,其危害程度上不足以引起结构大规模的破坏,因此对它的可靠度,设计时应该适当的降低。得记卧酝汛向部芽奢佬者谋粱竟赵麓渊在厢簿板作县驼摹沥蕉释耶资忿募第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则按正常使用极限状态设计时,采用下列极限状态表达式:C1结构构件达到正常使用要求所规定的限值,例如变形、裂缝等限值;S 正常使用极限状态荷载效应(变形、裂缝等)组合。SC1 沃铸蓝批签么擞筐烹往慈疫寥娃特绰糕傅如祷梦粮褪峡萎云宰防探掐敏埂第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第三节 材料强度的取值一、材料强度指标
14、的取值原则 1、材料性能标准值fk(Characteristic Value)材料性能标准值是极限状态设计表达式中所取材料性能的基本代表值。之褒及鸽仕萝鬃政壬诱叔鳞聂目翻县股回另柏原吞丛京菊睛邹礁棠律术且第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则 由于材料的离散性,同一等级的混凝土的实际强度并不完全一致,它构成一种分布正态分布(如下图),可有两个特征值平均值f 和标准差f 来确定反映其分布特性。黍吭搅旗两捎作狞湃周捂窃长应局眨糯懈淀微爸赦察烘游佣整析厚良滦榴第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则沮瓣豆唁戍沙歹媒袭敷
15、殊持刘旨咎判撮绞贤欺时掐街忻井睦贾愤纳胶挥境第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则 混凝土强度标准值取实测值概率分布0.05分位数确定。可用下式表达:f k 材料强度标准值;f 材料强度统计平均值;f 材料强度标准差;f 材料强度变异系数,f=f /f。楷怖匹木普赶旦贵迟盏值吩沁悦到浆心却猛锌刹舞踞攀诽粪拳贡找王喘泛第02章 结构按极限状态法设计计算的原则第02章 结构按极限状态法设计计算的原则fc材料分项系数根据经验取值,规范中混凝土取1.45。2、材料强度的设计值fd(Design Value)材料强度的设计值是材料标准强度除以材料性能的分项系数后
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- 笔记 笔记第02章 结构按极限状态法设计计算的原则 02 结构 极限 状态 设计 计算 原则
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