工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計原理復(fù)習(xí)題第一章荷載類型1荷載由各種環(huán)境因素產(chǎn)生的直接作用在結(jié)構(gòu)上的各種力稱為荷載。2作用能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)（結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等）的各種因素總稱為作用。3荷載與作用的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別荷載不一定能產(chǎn)生效應(yīng)，但作用一定能產(chǎn)生效應(yīng)。聯(lián)系荷載屬于作用的范疇。第二章重力1土是由土顆粒、水和氣體組成的三項非連續(xù)介質(zhì)。2雪壓單位面積地面上積雪的自重。3基本雪壓當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛嫔细鶕?jù)氣象記錄資料經(jīng)統(tǒng)計得到的在結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大雪壓值。第三章側(cè)壓力1根據(jù)擋土墻的位移情況和墻后土體所處的應(yīng)力狀態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力。三種土壓力的受力特點(diǎn)（1）靜止土壓力擋土墻在土壓力作用下，不產(chǎn)生任何方向的位移或轉(zhuǎn)動而保持原有的位置，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。（2）主動土壓力擋土墻在土壓力的作用下，背離墻背方向移動或轉(zhuǎn)動時，墻后土壓力逐漸減小，當(dāng)達(dá)到某一位移量值時，墻后土體開始下滑，作用在擋土墻上的土壓力達(dá)到最小值，滑動楔體內(nèi)應(yīng)力處于主動極限平衡狀態(tài)。（3）被動土壓力擋土墻在外力作用下向墻背方向移動或轉(zhuǎn)動時，墻體擠壓土體，墻后土壓力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到某一位移時，墻后土體開始上隆，作用在檔土墻上的土壓力達(dá)到最大值，滑動楔體內(nèi)應(yīng)力處于被動極限平衡狀態(tài)。2水對結(jié)構(gòu)物的力學(xué)作用表現(xiàn)在對結(jié)構(gòu)物表面產(chǎn)生靜水壓力和動水壓力。靜水壓力可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的滑動或傾覆；動水壓力，會對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生切應(yīng)力和正應(yīng)力，同時還可能引起結(jié)構(gòu)物的振動，甚至使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生自激振動或共振。3（1）凍脹力在封閉體系中，由于土體初始含水量凍結(jié)，體積膨脹產(chǎn)生向四面擴(kuò)張的內(nèi)應(yīng)力，這個力稱為凍脹力。（2）凍土具有負(fù)溫度或零溫度，其中含有冰，且膠結(jié)著松散固體顆粒的土，稱為凍土。（3）凍脹原理水分由下部土體向凍結(jié)鋒面遷移，使在凍結(jié)面上形成了冰夾層和冰透鏡體，導(dǎo)致凍層膨脹，底層隆起。（4）影響凍土的因素含水量、地下水位、比表面積和溫差。第四章風(fēng)荷載1基本風(fēng)壓按規(guī)定的地貌、高度、時距等量測的風(fēng)速所確定的風(fēng)壓稱為基本風(fēng)壓。通常應(yīng)符合以下五個規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)高度的規(guī)定（10M）、地貌的規(guī)定空曠平坦、公稱風(fēng)速的時距（10分鐘）、最大風(fēng)速的樣本時間（1年）和基本風(fēng)速重現(xiàn)期（3050年）。2風(fēng)效應(yīng)可以分為順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)和橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)兩種。3速度為的風(fēng)流經(jīng)任意截面物體，都將產(chǎn)生三個力物體單位長度上的順風(fēng)向力PD、橫風(fēng)向力PL以及扭力矩PM。第五章地震作用1地震按其產(chǎn)生的原因，可分為火山地震、陷落地震和構(gòu)造地震。2（1）震源即發(fā)震點(diǎn)，是指巖層斷裂處。（2）震中震源正上方的地面地點(diǎn)。（3）震源深度震中至震源的距離。（4）震中距地面某處到震中的距離。（5）震級衡量一次地震規(guī)模大小的數(shù)量等級。（6）地震能一次地震所釋放的能量。（7）烈度某一特定地區(qū)遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度。（8）地震波傳播地震能量的波3地震波分為在地球內(nèi)部傳播的體波和在地面附近傳播的面波。第七章荷載的統(tǒng)計分析1平穩(wěn)二項隨機(jī)過程荷載模型的假定為（1）根據(jù)荷載每變動一次作用在結(jié)構(gòu)上的時間長短，將設(shè)計基準(zhǔn)期等分為個相等的時TR段，或認(rèn)為設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載均勻變動次。T/RT（2）在每個時段內(nèi)，荷載出現(xiàn)（即）的概率為，不出現(xiàn)（即）的概率Q0P0Q為；1QP（3）在每一時段內(nèi)，荷載出現(xiàn)時，其幅值是非負(fù)的隨機(jī)變量，且在不同時段上概率分布是相同的，記時段內(nèi)的荷載概率分布（也稱為任意時點(diǎn)荷載分布）為；,IFXPQTX（4）不同時段上的荷載幅值隨機(jī)變量相互獨(dú)立，且與在時段上是否出現(xiàn)荷載無關(guān)。2一般可變荷載有如下代表值標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值、頻遇值和組合值。3結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)是指作用在結(jié)構(gòu)上的荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力、變形、應(yīng)變等。第八章結(jié)構(gòu)抗力的統(tǒng)計分析影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的因素很多，主要因素有三種，即材料性能的不定性，幾何參數(shù)MX的不定性，計算模式的不定性。形成原因AXPX（1）材料性能的不定性是由于材料本身品質(zhì)的差異，以及制作工藝、環(huán)境條件等因素M引起的材料性能的變異，導(dǎo)致了材料性能的不定性。（2）幾何參數(shù)的不定性是由于制作和安裝方面的原因，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸會出現(xiàn)偏差，AX制作安裝后的實(shí)際結(jié)構(gòu)與設(shè)計中預(yù)期的構(gòu)件幾何特征會有差異。（3）計算模式的不定性主要是由抗力計算中采用的基本假定不完全符合實(shí)際或計算公P式的近似等引起的變異性。第九章結(jié)構(gòu)可靠度分析1結(jié)構(gòu)可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間（一般指結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期，目前世界上大多數(shù)國家普通結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期均為50年）內(nèi)，在規(guī)定的條件（指正常設(shè)計、正常施工、正常使用條件，不考慮認(rèn)為錯誤或過失因素）下，完成預(yù)定功能的概率。23中心點(diǎn)法的優(yōu)缺點(diǎn)P1464可靠指標(biāo)和功能函數(shù)（P138P139）5結(jié)構(gòu)體系失效模型（P152）第十章結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法12（1）由于各國荷載和抗力標(biāo)準(zhǔn)值確定的方式不同，設(shè)計目標(biāo)可靠度的水準(zhǔn)也有差異，因此不同國家結(jié)構(gòu)設(shè)計表達(dá)式的分項數(shù)值取值均不一致。（2）各個國家的荷載分項系數(shù)、抗力分項系數(shù)和荷載標(biāo)準(zhǔn)值和抗力標(biāo)準(zhǔn)值是配套使用的，它們作為設(shè)計表達(dá)式中的一個整體有確定的概率可靠度意義。千萬不能采用一個國家的荷載標(biāo)準(zhǔn)或抗力標(biāo)準(zhǔn)值，而套用另一個國家的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。計算題1已知某擋土墻高度80M,墻背豎直、光滑，填土表面水平。墻后填土為無黏性中砂，H重度180,有效內(nèi)摩擦角30。試計算作用在擋土墻上的靜止土壓力和主3/MKN0E動土壓力。AE【解】（1）靜止土壓力2880002KH218COS30MKN/點(diǎn)位于距墻底/3267M處。（2）主動土壓力A21192AE23045TAN8012K/點(diǎn)位于距墻底/3267M處。H2已知一個三層剪切型結(jié)構(gòu)，如圖計21所示。已知該結(jié)構(gòu)的各階段周期和振型為、，設(shè)計ST4301ST20316S016483016720157243反應(yīng)譜的有關(guān)參數(shù)為，。（1）采用振型分解反應(yīng)譜法求該G9BMAX三層剪切型結(jié)構(gòu)在地震作用下的底部最大剪力和頂部最大位移。（2）采用底部剪力法計算地震作用下結(jié)構(gòu)底部最大剪力和頂部最大位移?！窘狻?求有關(guān)參數(shù)各階地震影響系數(shù)MAX901TG0798643029215900163各階振型參與參數(shù)2111IMM413064805222093各階振型地震作用第一振型地震作用KNGF6907830142891196052013第二振型地震作用KNF7421KNF71602K75023第三振型地震作用690315932NF143求最大底部剪力各振型地震作用產(chǎn)生的底部剪力為KNFV86013219523231通過振型組合求最大底部剪力12131104VVKN若只取前兩階振型反應(yīng)組合，可得12118K求最大頂部位移各振型地震作用產(chǎn)生的頂部位移為圖計21三層剪切型結(jié)構(gòu)2113213133286011260560FFUKKM32123232313081FFUMKK3312332333KK通過振型組合求最大頂部位移13233510UUM若只取前兩階振型反應(yīng)組合，可得323130（2）求底部剪力MAX901TG07981643290結(jié)構(gòu)總重力荷載為KNGE89025因結(jié)構(gòu)質(zhì)點(diǎn)數(shù)31，近似取，則N850KFVEK91271411各質(zhì)點(diǎn)地震作用不考慮高階振型影響，則1125291081903EKJGHFKN2592603K3132910652590FKN頂部位移233139105108265460EKFFUKM3求Q235沸騰鋼屈服強(qiáng)度的統(tǒng)計參數(shù)已知試件材料屈服強(qiáng)度的平均值，標(biāo)準(zhǔn)差。由于加荷速2/380MNYF2/31MNYF度及上、下屈服點(diǎn)的差別，構(gòu)件中材料的屈服強(qiáng)度低于試件材料的屈服強(qiáng)度，經(jīng)統(tǒng)計，兩者比值的均值，標(biāo)準(zhǔn)差。規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件材料屈服強(qiáng)度值為0X920X20X。24/KFNM【解】0763281YFF5900X076124380KFFSY845220YFXYF4已知一種鋼管的外徑D的均值為，變異系數(shù)，壁厚T的均值302DCM03D，變異系數(shù)。求該鋼管面積的統(tǒng)計參數(shù)。12TCM0T【解】鋼管面積的表達(dá)式為224ADTTD鋼管面積的均值為21253012537ATDTCM鋼管面積的方差為222|AMTMDAT因T（DT）T則|MATDT（2）30215870CM|15T9C而206339TTDCM因此222248706065A鋼管面積的變異系數(shù)為24250713A5一簡支梁，如圖計51所示。其中P為跨中集中荷載，Q為均部荷載，L為梁跨度。則該梁的承載功能函數(shù)為已知2148ZMPLQ10,2/,PQKNM。L為常數(shù)，。采用中心點(diǎn)法計算可靠指標(biāo)。1801,5,0MPQKNM4【解】221418044ZPQMLKNM10PPKN253/QQM18059MKNM22248ZMPQL147322222091003由此計算可靠度指標(biāo)427153ZL6一簡支梁如圖計61所示。此時梁的承受功能函數(shù)為已知2148PZWFPQL43091,PWM。P、Q的統(tǒng)計參數(shù)同5題。此時L為隨機(jī)量，20/FKNM04,5PWF。采用中心點(diǎn)法計算可靠度指標(biāo)。4