鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算原則PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算原則鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算原則 Questions 1 What working states should be considered for practical structures? 2 How to ensure the safety and serviceability of your design? 3 What factors must be considered to ensure the safety and serviceability? 第1頁/共42頁 工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要保證工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要保證安全可靠安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理經(jīng)濟(jì)合理 由

2、于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性由于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是研究工程設(shè)計(jì)中的各種不確定就是研究工程設(shè)計(jì)中的各種不確定 性問題，取得性問題，取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理之間的均衡安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理之間的均衡 第2頁/共42頁 容許應(yīng)力容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法 allowable stress K f 安全系數(shù) 材料強(qiáng)度 安全系數(shù)安全系數(shù) K 是一個(gè)大于是一個(gè)大于1.0的數(shù)值的數(shù)值 K 越大，結(jié)構(gòu)安全度就越高，同時(shí)結(jié)構(gòu)材料用量也越多越大，結(jié)構(gòu)安全度就越高，同時(shí)結(jié)構(gòu)材料用量也越多 為取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的為取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的均衡均衡， 在綜合考慮各種不在綜合考慮

3、各種不 確定性因素影響后，可選取一個(gè)合適的安全系數(shù)。確定性因素影響后，可選取一個(gè)合適的安全系數(shù)。 第3頁/共42頁 材料力學(xué)研究的是：單一材料、線彈性、簡單結(jié)構(gòu)材料力學(xué)研究的是：單一材料、線彈性、簡單結(jié)構(gòu) 實(shí)際工程結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比它復(fù)雜實(shí)際工程結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比它復(fù)雜 如鋼筋混凝土梁的受彎，從安全角度考慮，需要確如鋼筋混凝土梁的受彎，從安全角度考慮，需要確 定其定其極限受彎承載力極限受彎承載力； 而為控制正常使用階段的而為控制正常使用階段的裂縫和撓度變形裂縫和撓度變形，需要確，需要確 定帶裂縫工作階段的受力情況。定帶裂縫工作階段的受力情況。 采用采用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，無法統(tǒng)一這兩方面的要求容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，無法

4、統(tǒng)一這兩方面的要求 第4頁/共42頁 因此，因此，首先根據(jù)工程結(jié)構(gòu)需要滿足實(shí)際使用的各首先根據(jù)工程結(jié)構(gòu)需要滿足實(shí)際使用的各 種要求種要求(結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)的功能)對安全可靠有更具體的科學(xué)對安全可靠有更具體的科學(xué) 定義定義 另一方面，需要盡可能詳細(xì)了解結(jié)構(gòu)在不同情況另一方面，需要盡可能詳細(xì)了解結(jié)構(gòu)在不同情況 下（施工、使用、破壞）可能受到的各種外界影下（施工、使用、破壞）可能受到的各種外界影 響的響的大小和變化情況大小和變化情況 外界影響：外界影響：各種荷載、溫度變化、沉降、收縮徐各種荷載、溫度變化、沉降、收縮徐 變、地震、侵蝕、凍融等變、地震、侵蝕、凍融等 以及結(jié)構(gòu)尺寸、材料強(qiáng)度等的變異情況，以

5、便科以及結(jié)構(gòu)尺寸、材料強(qiáng)度等的變異情況，以便科 學(xué)全面合理的確定結(jié)構(gòu)可靠性。學(xué)全面合理的確定結(jié)構(gòu)可靠性。 第5頁/共42頁 3.1 3.1 結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)的功能 Functions of Structure 安全性安全性 Safety 如（如（MMu） 結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（design life 一般為一般為50年年），）， 應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各 種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降 ）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）等的）、約束變

6、形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）等的 作用。作用。 在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng) 能保持整體穩(wěn)定性，不應(yīng)發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成能保持整體穩(wěn)定性，不應(yīng)發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成 生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。 第6頁/共42頁 適用性適用性 Serviceability 如（如（f f ） 結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影 響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動（頻率響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動（頻率 、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安

7、的過大的裂縫寬度、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度 。 耐久性耐久性 Durability 如（如（wmax wmax） 結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久 性。即在各種因素的影響下（性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕混凝土碳化、鋼筋銹蝕） ，結(jié)構(gòu)的承載力和剛度結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時(shí)間有過大的降低，而導(dǎo)不應(yīng)隨時(shí)間有過大的降低，而導(dǎo) 致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低 使用壽命。使用壽命。 第7頁/共42頁 結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的可靠性 relia

8、bility 可靠性可靠性安全性、適用性和耐久性的總稱安全性、適用性和耐久性的總稱 就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)（就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)（design life=50年），年）， 在規(guī)定的條件下（在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維 護(hù)護(hù)），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。 結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價(jià)投資越大。結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價(jià)投資越大。 如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡，就是設(shè)計(jì)，就是設(shè)計(jì) 方法要解決的問題。方法要解決的問題。 第8頁/共42頁 顯然這種可靠與經(jīng)濟(jì)的均衡受到多方面的影響，

9、如國家顯然這種可靠與經(jīng)濟(jì)的均衡受到多方面的影響，如國家 經(jīng)濟(jì)實(shí)力、設(shè)計(jì)工作壽命經(jīng)濟(jì)實(shí)力、設(shè)計(jì)工作壽命(design life)、維護(hù)和修復(fù)等、維護(hù)和修復(fù)等 。 規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法，是這種均衡的最低限度，也是國規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法，是這種均衡的最低限度，也是國 家法律。家法律。 設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體工程的重要程度、使用環(huán)境和情設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體工程的重要程度、使用環(huán)境和情 況，以及業(yè)主的要求，提高設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，增加結(jié)構(gòu)的可況，以及業(yè)主的要求，提高設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，增加結(jié)構(gòu)的可 靠度?？慷取?經(jīng)濟(jì)的概念不僅包括第一次建設(shè)費(fèi)用，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)的概念不僅包括第一次建設(shè)費(fèi)用，還應(yīng)考慮 維修，損失及修復(fù)的費(fèi)用，乃至可能

10、對社會和維修，損失及修復(fù)的費(fèi)用，乃至可能對社會和 經(jīng)濟(jì)所造成的影響經(jīng)濟(jì)所造成的影響 第9頁/共42頁 Safety grade Consequence of Failure Sorts of Building Grade IVery Serious Important Industrial and Civil Buildings Grade IISerious Normal Industrial and Civil Buildings Grade IIINot Serious Secondary Buildings 第10頁/共42頁 安全等級橋涵類型 一級 特大橋、重要 大橋 二級 大橋、中

11、橋、 重要小橋 三級小橋、涵洞 第11頁/共42頁 3.2 3.2 極限狀態(tài)極限狀態(tài) Limit State 結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可可 靠靠”的或的或“有效有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠不可靠”或或“ 失效失效”。 區(qū)分結(jié)構(gòu)區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠可靠”與與“失效失效”的臨界工作狀態(tài)稱為的臨界工作狀態(tài)稱為“極限極限 狀態(tài)狀態(tài)” A limit state is that loading condition which, if exceeded, will render the structure unservice

12、able. 第12頁/共42頁 3.2 3.2 極限狀態(tài)極限狀態(tài) Limit State 結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可可 靠靠”的或的或“有效有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠不可靠”或或“ 失效失效”。 區(qū)分結(jié)構(gòu)區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠可靠”與與“失效失效”的臨界工作狀態(tài)稱為的臨界工作狀態(tài)稱為“極限極限 狀態(tài)狀態(tài)” 第13頁/共42頁 第14頁/共42頁 主要包括以下幾個(gè)方面主要包括以下幾個(gè)方面 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力（包括疲勞）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力（包括疲勞） 結(jié)構(gòu)整體或其中一部分作為剛體失去平衡（如傾覆、結(jié)構(gòu)整體

13、或其中一部分作為剛體失去平衡（如傾覆、 滑移）滑移） 結(jié)構(gòu)塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用結(jié)構(gòu)塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用 結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系（超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸）結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系（超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸） 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)） 第15頁/共42頁 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) Serviceability Limit State 超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久 性的功能要求。性的功能要求。 An serviceability limi

14、t state is produced by excessive the deflection, cracking, or vibration. 過大的變形、側(cè)移（影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不安全感、不能過大的變形、側(cè)移（影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不安全感、不能 正常使用（吊車）等）；正常使用（吊車）等）； 過大的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）；過大的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）； 過大的振動（不舒適）；過大的振動（不舒適）； 其他正常使用要求。其他正常使用要求。 第16頁/共42頁 An ultimate limit state is necessary to determine the maximu

15、m load carrying capacity of a structure. An serviceability limit state is necessary to ensure satisfactory behavior under working load condition. 三、Ultimate State Function 第17頁/共42頁 結(jié)構(gòu)功能的表達(dá)結(jié)構(gòu)功能的表達(dá) S R 失效失效 結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容 本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容 第18頁/共42頁 3.3 3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不確定性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不確定性 Uncertainties and u

16、nexpected deviations factor in Design 2 )( 8 1 lqgM 恒載恒載 g與構(gòu)件尺寸、材料容重等有關(guān)與構(gòu)件尺寸、材料容重等有關(guān) 活載活載 q（樓面活載、雪荷載）的數(shù)值是隨（樓面活載、雪荷載）的數(shù)值是隨 時(shí)在變化的時(shí)在變化的 計(jì)算跨度計(jì)算跨度 l 的不準(zhǔn)確的不準(zhǔn)確 bfk Af khAfM c sy syu 1 20 )1 ( 材料強(qiáng)度材料強(qiáng)度 fy 和和 fc 的離散的離散 截面尺寸截面尺寸h0和和 b 的施工誤差的施工誤差 應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系參數(shù)應(yīng)變關(guān)系參數(shù) k1 和和 k2 u MM 不一定安全（可靠不一定安全（可靠 ） 第19頁/共42頁 3.4

17、 3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 由于結(jié)構(gòu)工程中的不確定性，為取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的均衡，在設(shè)計(jì)中需要考慮這些不確定性的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是處理這種安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的矛盾。由于結(jié)構(gòu)工程中的不確定性，為取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的均衡，在設(shè)計(jì)中需要考慮這些不確定性的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是處理這種安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的矛盾。 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 k f The working stress design method is adequate when material stresses are low. The method models the behavior of a membe

18、r under service loads satisfactorily but provides an unsatisfactory indication of conditions as loading increases and failure approaches. 第20頁/共42頁 3.4 3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 由于結(jié)構(gòu)工程中的不確定性，為取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的均衡，在設(shè)計(jì)中需要考慮這些不確定性的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是處理這種安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的矛盾。由于結(jié)構(gòu)工程中的不確定性，為取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的均衡，在設(shè)計(jì)中需要考慮這些不確定性的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是處理這種

19、安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的矛盾。 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 k f 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能不是彈性的；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能不是彈性的； 結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)達(dá)到容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)即認(rèn)為失效；結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)達(dá)到容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)即認(rèn)為失效； 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求；沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求； 安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，缺乏科學(xué)依據(jù)。安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，缺乏科學(xué)依據(jù)。 第21頁/共42頁 破損階段設(shè)計(jì)法破損階段設(shè)計(jì)法 K M M u 整個(gè)截面達(dá)到極限承載力才認(rèn)為失效，考慮了整個(gè)截面達(dá)到極限承載力才認(rèn)為失效，考慮了 材料塑性和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接材料塑性和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接 由試

20、驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)件的總安全度較為明確。由試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)件的總安全度較為明確。 但但安全系數(shù)安全系數(shù)K仍然仍然憑經(jīng)驗(yàn)確定，憑經(jīng)驗(yàn)確定， 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。 第22頁/共42頁 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 除要求對承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還包括的撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。除要求對承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還包括的撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。 對于承載力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表達(dá)，對于承載力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表

21、達(dá)， )()( 0 ，hbA k f k f MqkM s s sk c ck uikqi 材料強(qiáng)度材料強(qiáng)度 fck 和和 fsk 是根據(jù)統(tǒng)計(jì)后按一定保證率取其下限分是根據(jù)統(tǒng)計(jì)后按一定保證率取其下限分 位值，反映的材料強(qiáng)度的變異性。位值，反映的材料強(qiáng)度的變異性。 荷載值荷載值 qik 也盡可能根據(jù)各種荷載的統(tǒng)計(jì)資料，按一定保也盡可能根據(jù)各種荷載的統(tǒng)計(jì)資料，按一定保 證率取其上限分位值。證率取其上限分位值。 荷載系數(shù)荷載系數(shù) kqi ，材料強(qiáng)度系數(shù)材料強(qiáng)度系數(shù) kc 和和 ks 仍按經(jīng)驗(yàn)確定，但對仍按經(jīng)驗(yàn)確定，但對 于不同荷載的變異大小，可取不同的荷載系數(shù)。于不同荷載的變異大小，可取不同的荷載系

22、數(shù)。 第23頁/共42頁 以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都會有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都會有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。 失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小。失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小。 結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量稱

23、為結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)可靠度reliability degree。 當(dāng)失效概率當(dāng)失效概率Pf小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。 該失效概率限值稱為該失效概率限值稱為容許失效概率容許失效概率Pf。 失效概率失效概率 failure probability Pf = P (S R) 第24頁/共42頁 f(Z) z z Pf Z = R - S 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 4.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)功能函數(shù)結(jié)構(gòu)功能函數(shù) Z = R - - S Pf =P (S R)

24、 =P(Z 0) Z Z f P 值2.73.23.74.2 失效概率 Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5 可靠指標(biāo)可靠指標(biāo) reliability index 第25頁/共42頁 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，觸電的年死亡率為根據(jù)統(tǒng)計(jì)，觸電的年死亡率為610-6 =3.7時(shí)，時(shí)，Pf=1.110-4，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年考慮年考慮 ，年失效概率為，年失效概率為1.110-4/50=2.210-6 50年后并不是結(jié)構(gòu)就失效，而是失效概率增加。年后并不是結(jié)構(gòu)就失效，而是失效概率增加。 同時(shí)，結(jié)構(gòu)失效也并不表示結(jié)構(gòu)倒塌，結(jié)構(gòu)倒塌同時(shí)，結(jié)構(gòu)失效也并不表示結(jié)構(gòu)倒塌，結(jié)構(gòu)倒塌 也不一定

25、造成人員傷亡。也不一定造成人員傷亡。 我國對于一般工程結(jié)構(gòu)，當(dāng)為延性破壞時(shí)，其可我國對于一般工程結(jié)構(gòu)，當(dāng)為延性破壞時(shí)，其可 靠指標(biāo)取靠指標(biāo)取=3.2，對脆性破壞取，對脆性破壞取=3.7。 對于重要的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)提高可靠指標(biāo)。對于重要的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)提高可靠指標(biāo)。 第26頁/共42頁 2.2 2.2 公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算原則公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算原則 2.2.1 2.2.1 三種設(shè)計(jì)狀況三種設(shè)計(jì)狀況 這三種設(shè)計(jì)狀況的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件、經(jīng)歷的時(shí)間長短都是不同的，所以設(shè)計(jì)時(shí)采用的計(jì)算模式、作用這三種設(shè)計(jì)狀況的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件、經(jīng)歷的時(shí)間長短都是不同的，所以設(shè)計(jì)時(shí)采用的計(jì)算模式、作

26、用( (或荷載或荷載) )、材料性能的取值及結(jié)構(gòu)可靠度水平也是有差異的。、材料性能的取值及結(jié)構(gòu)可靠度水平也是有差異的。 公路橋規(guī)公路橋規(guī)根據(jù)橋梁在施工和使用過程中面臨的不同情況，規(guī)定了結(jié)構(gòu)設(shè)汁的三種狀況：根據(jù)橋梁在施工和使用過程中面臨的不同情況，規(guī)定了結(jié)構(gòu)設(shè)汁的三種狀況：持久狀況、短暫狀況和偶然狀況。持久狀況、短暫狀況和偶然狀況。 橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時(shí)間很長的狀況，必須進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時(shí)間很長的狀況，必須進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì) 第27頁/共42頁 施工過程中承受臨時(shí)性作用施工過程中承受臨

27、時(shí)性作用( (或荷載或荷載) )的狀況。這個(gè)階段是短暫的，一般只進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的狀況。這個(gè)階段是短暫的，一般只進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算( (規(guī)范中以計(jì)算構(gòu)件截面應(yīng)力表達(dá)規(guī)范中以計(jì)算構(gòu)件截面應(yīng)力表達(dá)) )，必要時(shí)才作正常使用極限狀態(tài)計(jì)算。，必要時(shí)才作正常使用極限狀態(tài)計(jì)算。 在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。偶然狀況只需進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，不必考慮正常使用極限狀態(tài)。在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。偶然狀況只需進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，不必考慮正常使用極限狀態(tài)。 2.2.22.2.2承載能力極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 公路橋涵承載能力極限狀態(tài)是對應(yīng)于橋涵及其構(gòu)件達(dá)到最

28、大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)。公路橋涵承載能力極限狀態(tài)是對應(yīng)于橋涵及其構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)。 第28頁/共42頁 公路橋涵的持久狀態(tài)設(shè)計(jì)按承載能力極限狀態(tài)的要求，對構(gòu)件進(jìn)行承載力及穩(wěn)定計(jì)算，必要時(shí)還應(yīng)對結(jié)構(gòu)的傾覆和滑移進(jìn)行驗(yàn)算。公路橋涵的持久狀態(tài)設(shè)計(jì)按承載能力極限狀態(tài)的要求，對構(gòu)件進(jìn)行承載力及穩(wěn)定計(jì)算，必要時(shí)還應(yīng)對結(jié)構(gòu)的傾覆和滑移進(jìn)行驗(yàn)算。 在進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，作用在進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，作用( (或荷載或荷載) )的效應(yīng)應(yīng)采用其組合設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)材料性能采用其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。的效應(yīng)應(yīng)采用其組合設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)材料性能采用其強(qiáng)度設(shè)

29、計(jì)值。 0 d SR 第29頁/共42頁 2.2.32.2.3持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 對應(yīng)于橋涵及其構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)限值。對應(yīng)于橋涵及其構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)限值。 按正常使用狀態(tài)的要求進(jìn)行計(jì)算，是以結(jié)構(gòu)彈性理論或彈塑性理論為基礎(chǔ)；按正常使用狀態(tài)的要求進(jìn)行計(jì)算，是以結(jié)構(gòu)彈性理論或彈塑性理論為基礎(chǔ)； 采用作用采用作用( (或荷載或荷載) )的短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合或短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合的影響；的短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合或短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合的影響； 對構(gòu)件的抗裂、裂縫寬度和撓度進(jìn)行驗(yàn)算，并使各項(xiàng)計(jì)算值不

30、超過對構(gòu)件的抗裂、裂縫寬度和撓度進(jìn)行驗(yàn)算，并使各項(xiàng)計(jì)算值不超過公路橋規(guī)公路橋規(guī)) )規(guī)定的各相應(yīng)限值。規(guī)定的各相應(yīng)限值。 1 S C 第30頁/共42頁 對鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受力構(gòu)件按短暫狀況設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算其在制作、運(yùn)輸及安裝等施工階段由自重、施工荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，并不應(yīng)超過規(guī)定的限值；對鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受力構(gòu)件按短暫狀況設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算其在制作、運(yùn)輸及安裝等施工階段由自重、施工荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，并不應(yīng)超過規(guī)定的限值； 按持久狀況設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計(jì)算其使用階段的應(yīng)力，并不應(yīng)超過限值。構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算的實(shí)質(zhì)是構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算；按持久狀況設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計(jì)算其使用階段的應(yīng)力，并不應(yīng)

31、超過限值。構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算的實(shí)質(zhì)是構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算； 2 SC 第31頁/共42頁 2.3 2.3 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的剛材或混凝土，在各批次之間經(jīng)常會產(chǎn)生強(qiáng)度差異；按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的剛材或混凝土，在各批次之間經(jīng)常會產(chǎn)生強(qiáng)度差異； 同一爐鋼所扎成的鋼筋，或同一次按相同配合比攪拌而得的混凝土試件，按統(tǒng)一的方法，在同一臺試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)所測得的強(qiáng)度也是不完全相同的。同一爐鋼所扎成的鋼筋，或同一次按相同配合比攪拌而得的混凝土試件，按統(tǒng)一的方法，在同一臺試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)所測得的強(qiáng)度也是不完全相同的。 材料的變異性材料的變異性 鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

32、鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 普通鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，取自現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋屈服點(diǎn)，具有不小于普通鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，取自現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋屈服點(diǎn)，具有不小于95保證率的抗拉強(qiáng)度。保證率的抗拉強(qiáng)度。 高強(qiáng)鋼絲、鋼鉸線通常沒有明顯的屈服點(diǎn)，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限抗拉強(qiáng)度值高強(qiáng)鋼絲、鋼鉸線通常沒有明顯的屈服點(diǎn)，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限抗拉強(qiáng)度值 第32頁/共42頁 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況, ,實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間的差異。實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間的差異。 軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值與

33、立方體抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系按下式確定：的關(guān)系按下式確定： 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 12, 0.88 ckcccu k ff 棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比值，對棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比值，對C50C50及及C50C50以下混凝土取以下混凝土取 0.76，對對C80C80砼取砼取 0.82 中間按線性規(guī)律變化；中間按線性規(guī)律變化；1c 1c 1c C40C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，對以上混凝土脆性折減系數(shù)，對C40C40取取 1.01.0，對，對C80C80取取 0.870.87，中間按線性規(guī)律變化。，中間按線性規(guī)律變化。 2c 2c 2c 0.8

34、80.88為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異，對混凝土強(qiáng)度的修正系數(shù)。為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異，對混凝土強(qiáng)度的修正系數(shù)。 第33頁/共42頁 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的折算關(guān)系的折算關(guān)系 0.550.45 2, 0.880.395(1 1.645 ) tkcu k ff 0.55 , 0.395 cu k f 0.45 (1 1.645 ) 為軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的折算系數(shù)。為軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的折算系數(shù)。 反映了試驗(yàn)離散程度對標(biāo)準(zhǔn)值保證率的

35、影響。反映了試驗(yàn)離散程度對標(biāo)準(zhǔn)值保證率的影響。 第34頁/共42頁 2.4 2.4 作用、作用的代表值和作用效應(yīng)組合作用、作用的代表值和作用效應(yīng)組合 永久荷載永久荷載G 在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比 可以忽略不計(jì)?？梢院雎圆挥?jì)。 可變荷載可變荷載Q 在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不 可以忽略?？梢院雎?。. 偶然荷載（作用）偶然荷載（作用） 在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)得概率很小，一旦出現(xiàn)，其持續(xù)時(shí)間在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)得概率很小，一旦出現(xiàn)，其持續(xù)時(shí)間 很短，但其量值很

36、大。很短，但其量值很大。 第35頁/共42頁 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，為了便于作用得統(tǒng)計(jì)和表達(dá)，通常以一些確定得值來表達(dá)這些不確定得作用量，這些確定的值結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，為了便于作用得統(tǒng)計(jì)和表達(dá)，通常以一些確定得值來表達(dá)這些不確定得作用量，這些確定的值 對作用統(tǒng)計(jì)得到的概率分布模型，按照概率的方法確定對作用統(tǒng)計(jì)得到的概率分布模型，按照概率的方法確定 永久作用的代表值采用標(biāo)準(zhǔn)值，可變作用的代表值有標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值和頻遇值，其中標(biāo)準(zhǔn)值為基本代表值。永久作用的代表值采用標(biāo)準(zhǔn)值，可變作用的代表值有標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值和頻遇值，其中標(biāo)準(zhǔn)值為基本代表值。 偶然作用的代表值采用標(biāo)準(zhǔn)值偶然作用的代表值采用標(biāo)準(zhǔn)值

37、 作用的標(biāo)準(zhǔn)值作用的標(biāo)準(zhǔn)值 其量值取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定期限內(nèi)可能出現(xiàn)的最不利值，按最大概率分布其量值取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定期限內(nèi)可能出現(xiàn)的最不利值，按最大概率分布FQr(x)的某一分值確定。的某一分值確定。 永久作用，標(biāo)準(zhǔn)值以其平均值，即永久作用，標(biāo)準(zhǔn)值以其平均值，即0.5分位值分位值 不同的作用，其變異情況不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以確定一個(gè)具有一定保證率（如不同的作用，其變異情況不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以確定一個(gè)具有一定保證率（如95%）的上限作用分位值，該特征值稱為作用標(biāo)準(zhǔn)值（符號）的上限作用分位值，該特征值稱為作用標(biāo)準(zhǔn)值（符號Gk，Qik）。）。 第36頁/共42頁 作用的準(zhǔn)永久值作用的準(zhǔn)永久值 在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常

38、出現(xiàn)的作用值，它在規(guī)定的使用期內(nèi)具有較長的持續(xù)時(shí)間，對結(jié)構(gòu)的影響類似于永久作用。在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的作用值，它在規(guī)定的使用期內(nèi)具有較長的持續(xù)時(shí)間，對結(jié)構(gòu)的影響類似于永久作用。 可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值僅在概率意義上規(guī)定了可能達(dá)到的最大量值，但沒有考慮可變作用持續(xù)穩(wěn)定的程度。可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值僅在概率意義上規(guī)定了可能達(dá)到的最大量值，但沒有考慮可變作用持續(xù)穩(wěn)定的程度。 按照在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)作用達(dá)到或超過該值的總持續(xù)時(shí)間與整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的比值確定。按照在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)作用達(dá)到或超過該值的總持續(xù)時(shí)間與整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的比值確定。 作用的頻遇值作用的頻遇值 結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)作用長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，采用的另一種可變作用代表值。結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)作用長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，采用的另一種可變作用代表值。 有多個(gè)可變荷載同時(shí)作用的情況，考慮到它們同