2结构设计原理结构按极限状态法设计计算的原则.ppt

结构设计原理 ;第二章 结构按极限状态法设计计算的原则;本章的主要内容; ;二、结构设计的发展 从伽利略至今三百余年里，结构设计经历了各种演变，可从以下两个方面进行归纳： 1、从结构设计理论上 弹性理论 极限状态理论 2、从设计方法上 定值设计法 概率设计法 ;三、结构设计计算的理论和方法有： 容许应力法 破损阶段设计法 多系数极限状态设计法 基于可靠性理论的概率极限状态法;钢筋混凝土构件：;以钢筋混凝土构件为例：;二、特点 1、安全系数K是个大于1的数字 K越大，结构的安全度就越高，同时材料的用量就越多 2、没有考虑结构功能的多样性要求 对于结构一方面要考虑承载能力，另一方面也许考虑其 正常使用时裂缝、变形。 3、安全系数的确定主要凭借经，缺乏严格科学依据。 ;三、适用情况 当结构是非杆件结构（如大体积坝体、空间薄壳结构等）时，因规范没有给出明确的计算公式，则弹性力学方法仍是较实用的分析方法。;§2.0.2 破损阶段设计法——20世纪30年代 一、基本概念 ;b;二、特点 1、考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接 由试验验证，构件的总安全度较为明确 2、安全系数的确定依赖经验，且是一个定值 3、没有考虑结构功能的多样性要求 由于采用了极限平衡的理论，对荷载作用下结构的应力分布及位移变化，无法做出适当的预计。 ;§2.0.3 多系数极限状态设计法 （我国原规范采用） 一、基本概念 1、构件的极限状态，不仅包括承载力的极限状态，而且包括挠度（变形）及裂缝宽度的极限状态，这已经包含了安全性和适用性的一些概念 2、对于承载能力极限状态，针对荷载、材料的不同变异性，不再采用单一系数，即多系数法。 ;承载能力极限多系数状态表达式：;二、特点 1、安全系数的选取已经从纯经验性到了部分采用概率统计值 2、设计方法的本质依然是一种半经验半概率的方法 ;§2.0.4 基于可靠性理论的概率极限状态设计法 一、发展历史 20世纪 40年代美国学者A.M.Freadentbal提出了结构可靠性理论，到了60~70??代结构可靠性理论有了很大的发展，70年代以来，国际上的结构可靠度理论在土木工程领域逐步进入了实用阶段。 我国从20世纪70年代中期才开始研究，但至80年代后期就在建筑结构领域率先进入了实用阶段，先后出版了下列国家标准：;《建筑结构可靠度设计统一标准》(GBJ68-84) 《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-92) 《港口工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50158-92) 《铁路工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50216-94) 《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283-1999); 按发展进程，概率设计法划分为三个水准： ;★ 我国目前的《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》和《混凝土结构设计规范》采用的是 近似概率极限状态设计法 ;一、结构的功能要求;承载能力 ; 规定时间（设计基准期） 设计基准期 ——进行结构可靠性分析时，考虑持久设计状况下各项变量与时间关系所采用的基准时间参数。; 结构的设计基准期与使用寿命;二、结构的极限状态 ;; 承载能力极限状态 ——对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。; 正常使用极限状态 ——对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。;三、结构可靠度的基本原理 ;结构所处状态 ;2、结构抗力和作用;;约束变形; 作用效应 ——结构对所受作用的反应：结构或者构件的内力、变形等。;3、失效与失效概率： ;;;; 可靠指标用来描述结构可靠度的原因;;5、目标可靠指标; ;§2.2 我国《公路桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的计算原则;二、公路桥涵结构的安全等级;;1、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。 ;四、持久状况正常使用极限状态计算表达式;五、持久、短暂状况应力设计表达式：;2、极限状态设计表达式;材料强度的标准值:材料强度的一种特征值。是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定的强度值。 取值原则：是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材料的强度标准值应具有不小于95％的保证率。 ;3. 材料强度的设计值:　　 ——材料强度标准值除以材料分项系数;二、混凝土强度标准值和设计值 ;《公路钢