工程荷載簡(jiǎn)答題

一、 我國(guó)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的演變歸納總結(jié)？工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在施工和使用過(guò)程中能滿足預(yù)期的可靠性要求。由于數(shù)學(xué)、力學(xué)知識(shí)的欠缺和對(duì)工程材料認(rèn)識(shí)的不足，早期的工程結(jié)構(gòu)建造主要依賴經(jīng)驗(yàn)。隨著科學(xué)時(shí)發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論經(jīng)歷了從彈性理論到極限狀態(tài)理論的發(fā)展，設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了從定值法到概率法的發(fā)展。我國(guó)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法、破損階段設(shè)計(jì)法、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法四個(gè)階段。容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法以彈性理論為基礎(chǔ)，在荷載作用下，構(gòu)件截面上的最大應(yīng)力不超過(guò)材料的容許應(yīng)力。實(shí)踐證明，結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力與按彈性方法計(jì)算的結(jié)果有很大出人，容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法并不能正確揭示結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力性能的內(nèi)在規(guī)律.針對(duì)容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法存在的缺陷，之后出現(xiàn)了破損階段設(shè)計(jì)法，破損階段設(shè)計(jì)法以結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞時(shí)的受力狀況為依據(jù)，并且考慮了材料的塑性性能，在表達(dá)式中引人了一個(gè)安全系數(shù)，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件有了總安全度的慨念。因此，與容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法相比，破損階段設(shè)計(jì)法有了進(jìn)步。但破損階段設(shè)計(jì)法的安全系數(shù)仍需憑經(jīng)驗(yàn)確定，且只考慮了承載力問(wèn)題，沒(méi)有考慮構(gòu)件在正常使用情況下的變形和裂縫問(wèn)題。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法明確了結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài).承載能力極限狀態(tài)要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能的最小承載力不小于可能的最大外荷載所產(chǎn)生的截面內(nèi)力.正常使用極限狀態(tài)則對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形、裂縫的形成和開(kāi)展寬度加以限志，因此，它比容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法和破損階段設(shè)計(jì)法考慮得更全面.安全系數(shù)的取值更合理。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法是以概率論為基礎(chǔ)，將作用效應(yīng)和影響結(jié)構(gòu)抗力的主要因索看作隨機(jī)變量.根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析確定可靠概率來(lái)度量結(jié)構(gòu)可靠性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，屬于概率設(shè)計(jì)法。與定值設(shè)計(jì)法相比.概率設(shè)計(jì)法具有明確的.用概率尺度表達(dá)結(jié)構(gòu)可靠度的定義，通過(guò)預(yù)先規(guī)定的可靠指標(biāo)值.使結(jié)構(gòu)各構(gòu)件間，以及不同材料組成的結(jié)構(gòu)之間有較為一致的可靠度水準(zhǔn)。二、 影響基本雪壓基本因素？基本雪壓是針對(duì)空曠平坦的地面，在積雪分布保持均勻的情況下定義的。不同結(jié)構(gòu)的屋面形式、朝向、屋面散熱及風(fēng)力等差異，造成屋面積雪與地面積雪不同。（1）風(fēng)對(duì)屋面積雪的影響:風(fēng)對(duì)屋面積雪的影響主要體現(xiàn)在風(fēng)對(duì)雪的漂積作用，即：使敞風(fēng)較好的平屋面或小坡度屋面上的雪壓小于鄰近地面上的雪壓；在高低屋面的情況下，在低屋面上形成局部較大的漂積荷載；在多跨坡屋面的情況下，使屋谷附近區(qū)域積雪的漂積荷載比屋脊區(qū)大，背風(fēng)面積雪的漂積荷載比迎風(fēng)面大。（2）屋面坡度對(duì)積雪的影響:屋面雪荷載分布與屋面坡度密切相關(guān)，坡度越大，雪荷載越小。當(dāng)屋面坡度大到某一角度時(shí)，積雪就會(huì)在屋面上產(chǎn)生滑移或滑落，坡度越大，滑落的雪越多。另外，屋面表面的光滑程度對(duì)雪滑移的影響也較大，對(duì)于類似鐵皮屋面、石板屋面這樣的光滑表面，雪滑移更易發(fā)生，而且往往是屋面積雪全部滑落，但這在現(xiàn)行的規(guī)范中并未考慮。3）朝向和屋面散熱的影響:雙坡屋面向陽(yáng)一側(cè)受太陽(yáng)照射，加之屋內(nèi)散發(fā)的熱量，易于使緊貼屋面的積雪融化形成潤(rùn)滑層，導(dǎo)致摩擦力減小，該側(cè)積雪可能滑落，可能出現(xiàn)一坡有雪而另一坡無(wú)雪的不平衡雪荷載情況。三、 為什么要對(duì)樓面活荷載的折減？當(dāng)房間的面積較大時(shí)，作用在樓面上的活荷載不可能以標(biāo)準(zhǔn)值的大小同時(shí)布滿在所有的樓面上，因此在設(shè)計(jì)梁、墻、柱和基礎(chǔ)時(shí)，還要考慮實(shí)際荷載沿樓面分布的變異情況，也即在確定梁、墻、柱和基礎(chǔ)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，還應(yīng)按樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以折減系數(shù)。折減系數(shù)的確定是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，按照簡(jiǎn)化的概率統(tǒng)計(jì)模型來(lái)考慮實(shí)際荷載沿樓面分布的變異情況尚不成熟，目前大多數(shù)國(guó)家均采用半經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法，根據(jù)荷載從屬面積的大小來(lái)考慮折減系數(shù)。對(duì)于支承單向板的梁，其從屬面積為梁兩側(cè)各延伸1/2的梁間距范圍內(nèi)的面積；對(duì)于支承雙向板的梁，其從屬面積為板面的剪力零線圍成的面積。對(duì)于支承梁的柱，其從屬面款為所支承梁的從屬面積的總和j對(duì)于多層房屋，柱的從屬面積為其上部所有柱從屬面積的總和。四、 影響屋面積灰荷載的因素？屋面積灰荷載是冶金、鑄造、水泥等行業(yè)的建筑所特有^問(wèn)題。這類行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中有大量排灰產(chǎn)生，易于在廠房及其鄰近建筑屋面堆積，產(chǎn)生積灰荷載。影響積灰的主要因素有除塵裝置的用、清灰制度的執(zhí)行、風(fēng)向、和風(fēng)速、煙囪高度和屋面擋風(fēng)板等。確定積灰荷載只考慮工廠設(shè)有一般的除塵裝置，且能堅(jiān)持正常的清灰制度的前提下才有意義。五、 公路橋梁汽車荷載？在汽車荷載的計(jì)算圖式中，汽車荷載分為車道荷載和車輛荷載，兩種荷載單獨(dú)計(jì)鼻，不得疊加。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成，橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載；車輛荷載主要考慮列車形式，橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。六、 影響波浪的形狀和各參數(shù)值的國(guó)塞直：風(fēng)速”、風(fēng)的持續(xù)時(shí)間t、水深H和吹程D（吹程等于岸邊到構(gòu)筑物的水平直線距離）目前主要用半經(jīng)驗(yàn)公式確定波浪的各要素。七、 什么是凍脹？需要什么條件？所謂凍脹，是指土體在凍結(jié)過(guò)程中，土中水分凍結(jié)成冰，并形成冰層、冰透鏡體、多晶體冰晶等形式的冰侵入體，引起土顆粒間的相對(duì)位移，使上體產(chǎn)生不同程度的凍脹現(xiàn)象。土體凍脹一般應(yīng)具備三個(gè)條件：具有凍脹敏感性的土，初始水分及外界水分的供給，以及適宜的凍結(jié)條件和時(shí)間。八、 冰壓力的概念及分類？位于冰凌河流和水庫(kù)中的工程結(jié)構(gòu)，冰層對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力稱為冰壓力.在具體工程設(shè)計(jì)時(shí).應(yīng)根據(jù)工程所處地冰凌的具體條件及結(jié)構(gòu)形式，考慮有關(guān)冰壓力。冰壓力屬于活荷載，分為靜冰壓力和動(dòng)冰壓力，一般來(lái)說(shuō)，考慮的冰壓力包括靜冰壓力、流冰撞擊力、豎向力和膨脹四種類型。1靜冰壓力:當(dāng)大面積冰層在風(fēng)和水流驅(qū)動(dòng)下以緩慢的速度接觸工程結(jié)構(gòu)時(shí)，形成冰層或冰堆現(xiàn)象，工程結(jié)構(gòu)受到冰的擠壓。在冰層破碎前的一瞬間，工程結(jié)構(gòu)受到最大壓力。當(dāng)冰層破碎時(shí)，靜冰壓力消失。2流冰撞擊力:在風(fēng)和水流的作用下，冰塊的流動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的沖擊動(dòng)壓力稱為流冰撞擊力。該力的大小與冰的速度及體積有關(guān)，可根據(jù)流動(dòng)冰塊的面積和流動(dòng)速度進(jìn)行計(jì)算。3豎向力:當(dāng)冰覆蓋層與工程結(jié)構(gòu)凍結(jié)在一起，水位上升和下降時(shí)，冰蓋對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的向上或向下的力稱為豎向力。4膨脹力:工程結(jié)構(gòu)一側(cè)的冰，由于溫度變化導(dǎo)致冰體積變化，當(dāng)這種體積變化受到結(jié)構(gòu)物的約束時(shí)，形成膨脹力。九、 基本風(fēng)壓的影響因素？按規(guī)定地貌和高度等所確定的風(fēng)速或風(fēng)壓，稱為基本風(fēng)速或基本風(fēng)壓?；撅L(fēng)壓通常按以下5個(gè)條件的規(guī)定來(lái)定義。①標(biāo)準(zhǔn)高度:風(fēng)速隨高度而變化，離地面越近，地表摩擦耗能越大，平均風(fēng)速越小。因此，為了比較不同地點(diǎn)的風(fēng)速大小，必須規(guī)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)高度?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定：以距地面10m高為標(biāo)準(zhǔn)高度，并定義標(biāo)準(zhǔn)高度處的最大風(fēng)速為基本風(fēng)速。②標(biāo)準(zhǔn)地貌:風(fēng)速與地貌或地面粗糙度有關(guān)。大城市市中心建筑物密集，地面粗糙度大，消耗風(fēng)能大，風(fēng)速就低；田野鄉(xiāng)村房屋少，地面相對(duì)平坦，消耗風(fēng)能小，風(fēng)速就高。顯然，地貌或地面粗糙度直接影響風(fēng)速大小，所以有必要對(duì)確定基本風(fēng)速和基本風(fēng)壓的地貌作統(tǒng)一規(guī)定。公稱風(fēng)速的時(shí)距:風(fēng)速隨時(shí)間變化，具有瞬時(shí)性。工程設(shè)計(jì)中所關(guān)心的最大風(fēng)速值與時(shí)距的大小密切相關(guān)。為研究方便，常取一定時(shí)間段（稱為時(shí)距）內(nèi)的平均風(fēng)速作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，時(shí)距越長(zhǎng)，最大風(fēng)速越??；時(shí)距越短，最大風(fēng)速越大。最大風(fēng)速的樣本時(shí)間：樣本時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)速越大。風(fēng)有自然周期，即每年季節(jié)性的重復(fù)一次。因此，年最大風(fēng)速最具有代表性，我國(guó)取1年作為統(tǒng)計(jì)最大風(fēng)速的樣本時(shí)間。基本風(fēng)速的重現(xiàn)期:取年最大風(fēng)速為樣本可以獲得各年的最大風(fēng)速，但每年的最大風(fēng)速存在差異，是隨機(jī)變量。工程設(shè)計(jì)時(shí)，一般需考慮結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)可能遭遇到的最大風(fēng)速的影響，并把該時(shí)間范圍內(nèi)的某一最大風(fēng)速定義為基本風(fēng)速，而該時(shí)間范圍可理解為基本風(fēng)速出現(xiàn)一次所需的時(shí)間，即重現(xiàn)期?；撅L(fēng)速的重現(xiàn)期越長(zhǎng)，基本風(fēng)速值越大?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于一般結(jié)構(gòu)，重現(xiàn)期為50年；綜上所述，基本風(fēng)壓是按規(guī)定的高度，規(guī)定的地貌、規(guī)定的時(shí)距和規(guī)定的樣本時(shí)間得到最大風(fēng)速的概率分布，再按規(guī)定的重現(xiàn)期確定基本風(fēng)速，并依據(jù)風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系確定的。十、溫度作用？對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，由于存在多余約束，由溫度變化引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形受到限制，將在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力，此內(nèi)力與結(jié)構(gòu)的剛度大小有關(guān)。超靜定結(jié)構(gòu)中的溫度作用效應(yīng)可根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件按力學(xué)方法計(jì)算。溫度作用的約束條件主要包含兩類，一類是結(jié)構(gòu)的變形受到其他物體的阻礙或支承條件的制約另一類是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)部各單元體之間的相互制約。十一、爆炸作用的概念特點(diǎn)及影響因素？爆炸一般是指在極短時(shí)間內(nèi)放出大量能量，產(chǎn)生高溫，并放出大量氣體，在周圍介質(zhì)中造成高壓的化學(xué)反應(yīng)或狀態(tài)變化。爆炸作用強(qiáng)度很高、時(shí)間很短，隨時(shí)間變化極為迅速，是一種典型的短脈沖強(qiáng)荷載作用。爆炸的破壞作用主要包括爆轟氣體破壞作用、應(yīng)力波破壞作用、熱作用以及爆炸碎片的沖擊作用等。十二、浮力作用？浮力的基本原則？地下水會(huì)對(duì)底面置于地下水位以下的基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物，在其底面上作用自下向上的靜水壓力，即浮力作用。①結(jié)構(gòu)物位于透水性較差的地基或節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上時(shí)，可按50%計(jì)算浮力作用。②結(jié)構(gòu)物位于透水性飽和的地基上時(shí)，結(jié)構(gòu)物處于完全浮力狀態(tài)，按100%計(jì)算浮力作用。③如不能確定地基是否透水，應(yīng)將透水和不透水兩種情況分別與其他荷載組合，取最不利組會(huì)：對(duì)于黏性土地基，浮力作用與土的物理特性相關(guān)，需按實(shí)際情況確定。④地下水不僅對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生浮力，對(duì)位于地下水位以下的巖石、土體也存在浮力作用，在確定地基承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，地下水位以下一律取有效重度⑤地下水位隨降雨量、地形以及江河補(bǔ)給條件變化，當(dāng)?shù)叵滤辉诨讟?biāo)高上下范圍內(nèi)漲落時(shí)，浮力作用的變化可能引起基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮地下水位季節(jié)性漲落的影響。十三、土木工程中的不定性？1荷載因素的不定性作用在工程結(jié)構(gòu)上的荷載，隨時(shí)間和空間發(fā)生變化，表現(xiàn)出不定性。因此，進(jìn)行荷載的統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，既要注意隨機(jī)荷載出現(xiàn)的頻率，又要預(yù)測(cè)荷載的大小。不同的荷載隨時(shí)間變異性質(zhì)不同，分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載。2結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料性能的不定性材料性能的不定性主要是指材料質(zhì)量以及工藝、加荷、環(huán)境、尺寸等因素引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中材料性能的變異性。例如，對(duì)于混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度的變異性，應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面：①水泥強(qiáng)度，砂、石強(qiáng)度，砂、石含水率等的變異性；②混凝土的攪拌時(shí)間與振搗時(shí)間等的變異性；③試塊養(yǎng)護(hù)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)條件的變異性；④標(biāo)準(zhǔn)試塊養(yǎng)護(hù)條件與實(shí)際結(jié)構(gòu)工作條件的變異性；⑤試驗(yàn)時(shí)加荷速度的變異性；⑥標(biāo)準(zhǔn)試塊的材料性能與實(shí)際結(jié)構(gòu)材料性能的變異性等。3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何參數(shù)的不定性:結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)的不定性，主要是指制作尺寸偏差和安裝誤差等引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)的變異性。4.結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算模式的不定性:結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算模式的不定性，主要是指抗力計(jì)算中采用的某些基本假定的近似性和計(jì)算公式的不精確性等引起的對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力估計(jì)的不定性，亦稱計(jì)算模型誤差。十三、關(guān)于荷載的四個(gè)代表值？載荷標(biāo)準(zhǔn)值:荷載標(biāo)準(zhǔn)值表示可變荷裁在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)可能達(dá)到的最大值，沒(méi)有反映可變荷載作為隨機(jī)過(guò)程而具有隨時(shí)間變異的特征。荷載準(zhǔn)永久值:荷載準(zhǔn)永久值是可變荷載的一個(gè)代表值，指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一半的荷載值。荷載頻遇值:荷載頻遇值是可變荷載的一個(gè)代表值，指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。荷載頻遇值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)結(jié)構(gòu)上較頻繁出現(xiàn)的較大荷載值，主要用于正常使用極限狀態(tài)的頻遇組合中。荷載組合值:荷載組合值是可變荷載的一個(gè)代表值，指使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的相應(yīng)概率趨于一致的荷載值。也就是說(shuō)，組合后結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有統(tǒng)一的可靠度水平。十四、荷載效應(yīng)與荷載間的關(guān)系？十五、什么是結(jié)構(gòu)可靠度？為什么規(guī)定時(shí)間、條件、功能？結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)的可靠度.即結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的概率/規(guī)定時(shí)間一般是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，即進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度分析時(shí)確定各項(xiàng)基本變量取值而選用的時(shí)間參數(shù)。由于荷載效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力均與時(shí)間有關(guān)，荷載效應(yīng)一般隨設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的增長(zhǎng)而增大，而結(jié)構(gòu)抗力則隨設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的增長(zhǎng)而減小，因此，規(guī)定時(shí)間越長(zhǎng)