第二章

結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則第二章1主要內(nèi)容：1.了解結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念及其隨即特性；2.了解混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的理論基礎(chǔ)——可靠度理論；3.掌握我國規(guī)范的設(shè)計方法——概率極限狀態(tài)設(shè)計法。主要內(nèi)容：22.1結(jié)構(gòu)上的作用與結(jié)構(gòu)抗力2.1.1結(jié)構(gòu)上的作用1.定義：——施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，它分為直接作用和間接作用。

2.1結(jié)構(gòu)上的作用與結(jié)構(gòu)抗力2.1.1結(jié)構(gòu)上的作用32.分類：間接作用

直接作用

如結(jié)構(gòu)自重、汽車荷載等。引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因。作用2.分類：間接作用直接作用如結(jié)構(gòu)自重、汽車荷載等。引起4約束變形結(jié)構(gòu)材料發(fā)生收縮或膨脹等變化，結(jié)構(gòu)在支座或節(jié)點的約束下間接產(chǎn)生的變形。強迫結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形?；A(chǔ)的不均勻沉降，地震等。外加變形約束變形結(jié)構(gòu)材料發(fā)生收縮或膨脹等變化，結(jié)構(gòu)在支座或節(jié)點的約束52.1.2作用效應(yīng)——結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)，如：內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等，稱為作用效應(yīng)。PL/4P彎矩圖剪力圖P/2PP/2P2.1.2作用效應(yīng)PL/4P彎矩圖剪力62.1.3結(jié)構(gòu)抗力

定義：結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力，稱為結(jié)構(gòu)抗力。它是結(jié)構(gòu)材料性能和幾何參數(shù)等的函數(shù)。第二章結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則課件72.2.1作用（荷載）的分類按作用時間的長短和性質(zhì)，荷載分為三類：1.永久作用在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限內(nèi)，其值不隨時間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計。2.可變作用在結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期內(nèi)其值隨時間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。3.偶然作用在結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其作用時間短、效應(yīng)大的荷載。2.2作用（荷載）2.2.1作用（荷載）的分類2.2作用（荷載）8編號作用分類作用名稱1永久作用（恒載）結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）2預(yù)加應(yīng)力3土的重力及土側(cè)壓力5混凝土收縮及徐變作用6水的浮力7可變作用基本可變作用（活載）汽車荷載8汽車沖擊力9汽車離心力10汽車引起的土側(cè)壓力11人群荷載12其他可變作用風(fēng)荷載13汽車制動力14流水壓力15冰壓力16溫度影響力17支座摩阻力（公路橋）18偶然作用船只或飄流物撞擊力19地震力編號作用分類作用名稱1結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）2預(yù)加應(yīng)力92.2.2作用（荷載）的代表值1.標準值是作用的基本代表值，是正常使用情況下可能出現(xiàn)的保證率為95%的偏大值。是永久作用的唯一代表值，可變作用的基本代表值。2.組合值當有兩個或兩個以上可變作用同時出現(xiàn)時的代表值。組合值=標準值2.2.2作用（荷載）的代表值103.頻遇值

可變作用中可能出現(xiàn)的較大值，但小于標準值。計算裂縫、變形時用。

頻遇值＝標準值×頻遇系數(shù)ψ14.準永久值可變作用中較穩(wěn)定的那一部分值。計算裂縫、變形時用。

準永久值＝標準值×準永久值系數(shù)ψ2

ψ2＜ψ1準永久值＜頻遇值3.頻遇值11公路橋涵設(shè)計時，對不同的作用應(yīng)采用不同的代表值

（1）永久作用：采用標準值為代表值。

采用頻遇值（短期效應(yīng)組合設(shè)計時）采用準永久值（長期效應(yīng)組合設(shè)計時）正常使用極限狀態(tài)

承載能力極限狀態(tài)：采用標準值作為代表值（按彈性階段計算結(jié)構(gòu)強度)

（2）可變作用：公路橋涵設(shè)計時，對不同的作用應(yīng)采用不同的代表值

122.3材料強度指標的取值原則

結(jié)構(gòu)承載力取決于截面尺寸大小和材料強度高低，材料強度分為標準值和設(shè)計值。

2.3材料強度指標的取值原則結(jié)構(gòu)承載力取決131、混凝土軸心抗壓強度標準值與設(shè)計值式中：

——混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的比值；對普通混凝土取0.76；對高強混凝土則大于0.76；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對C50及以下取0.76；對C80取0.82，中間按線性規(guī)律變化——混凝土脆性折減系數(shù)。對C40取1.0；對C80取0.87，其間按線性插入。1、混凝土軸心抗壓強度標準值與設(shè)計值式中：142、混凝土軸心抗拉強度標準值與設(shè)計值式中：——為混凝土立方體強度的變異系數(shù)，取值如下表。2、混凝土軸心抗拉強度標準值與設(shè)計值式中：153、鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值（1）標準值對有明顯流幅的熱軋鋼筋，鋼筋的抗拉強度標準值采用國家標準中規(guī)定的屈服強度標準值對于無明顯流幅的鋼筋，如鋼絲，鋼絞線、熱處理鋼筋，根據(jù)國家標準中規(guī)定的極限抗拉強度值確定，取（為國家標準中規(guī)定的極限抗拉強度）作為設(shè)計取用的條件屈服強度（指相應(yīng)于殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時的鋼筋應(yīng)力）。3、鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值16（2）分項系數(shù)HPB235、HRB335、HRB400的材料分項系數(shù)取1.10；對鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的材料分項系數(shù)取1.20。（3）設(shè)計值將鋼筋的強度標準值除以相應(yīng)的材料分項系數(shù)1.2或1.25，則得到鋼筋抗拉強度的設(shè)計值。（2）分項系數(shù)172.4.1結(jié)構(gòu)可靠性與可靠度功能結(jié)構(gòu)的功能◆安全性◎結(jié)構(gòu)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）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時）等的作用。如（M≤Mu）◎在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時和發(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)破壞而造成生命財產(chǎn)的嚴重損失。2.4極限狀態(tài)2.4.1結(jié)構(gòu)可靠性與可靠度功能結(jié)構(gòu)的功能2.4極限狀態(tài)18◆適用性

◎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的過大的裂縫寬度?！裟途眯浴蛉纾╳max≤[wmax]）◎結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時間有過大的降低，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，降低使用壽命?！暨m用性19◆結(jié)構(gòu)的可靠性■可靠性——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)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力?！隹煽慷取煽啃缘臄?shù)量描述。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。

◆結(jié)構(gòu)的可靠性20

規(guī)定時間（設(shè)計基準期）設(shè)計基準期——進行結(jié)構(gòu)可靠性分析時，考慮持久設(shè)計狀況下各項變量與時間關(guān)系所采用的基準時間參數(shù)。概念的釋義一般橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為100年建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為50年規(guī)定條件：正常施工、設(shè)計、使用，不考慮人為過失結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期與結(jié)構(gòu)使用壽命有什么異同？？規(guī)定時間（設(shè)計基準期）概念的釋義一般橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準21結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期與使用壽命設(shè)計基準期——考慮持久設(shè)計狀況下各項基本變量與時間關(guān)系所采用的基準時間參數(shù)。使用壽命——為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在正常維護條件下，不需要大修即可按其設(shè)計規(guī)定的目的正常使用的時間。結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計基準期時，表明它的失效概率可能會增大，不能保證其目標可靠指標，但不等于結(jié)構(gòu)喪失所有要求功能甚至報廢，通常使用壽命大于設(shè)計基準期。結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期與使用壽命設(shè)計基準期——考慮持久設(shè)計狀況222.4.2結(jié)構(gòu)可靠度與極限狀態(tài)◆

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“可靠”的或“有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”。◆

區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀態(tài)”1、極限狀態(tài)：當整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求時，則此特定狀態(tài)稱為該結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。2.4.2結(jié)構(gòu)可靠度與極限狀態(tài)◆結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而23正常使用極限狀態(tài)

承載能力極限狀態(tài)

極限狀態(tài)

2、極限狀態(tài)的分類歐洲混凝土協(xié)會國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會國際標準化組織我國的可靠度標準、各種規(guī)范正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)極限狀態(tài)2、極限狀態(tài)的24承載能力極限狀態(tài)——對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)。超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的安全性功能要求。承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接處因超過材料強度而破壞結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成機動體系整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡

（滑動、倒塌）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（柱的壓曲失穩(wěn)）4321承載能力極限狀態(tài)承載能力結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接處因超過材25正常使用極限狀態(tài)——對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。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。影響正常使用或外觀的變形影響正常使用或耐久性能的局部損壞影響正常使用的振動影響正常使用的其它特定狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)影響正常使用或外觀的變形影響正常使用262.4.3極限狀態(tài)方程S——荷載效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的各種作用（如荷載、不均勻沉降、溫度變形、收縮變形、地震等）產(chǎn)生的效應(yīng)總和（如彎矩M、軸力N、剪力V、扭矩T、撓度f、裂縫寬度w等）

S=S(Q)R——結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力，如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、容許撓度[f]、容許裂縫寬度[w]R=R(fc,fy,A,h0,As,…)結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容2.4.3極限狀態(tài)方程S——荷載效應(yīng)S=S(Q)27結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示：

Z=R-S對應(yīng)的：Z=R-S>0時，

結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時，

結(jié)構(gòu)達到極限狀態(tài)；Z=R-S<0時，

結(jié)構(gòu)處于失效（破壞）狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示：28失效——指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分不能滿足設(shè)計所規(guī)定某一功能要求，即達到或超過了承載能力極限狀態(tài)或正常使用極限狀態(tài)中的某一限值。失效概率——作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R都是隨機變量或隨機過程，因此要絕對地保證R總是大于S是不可能的。可能出現(xiàn)R小于S的情況，這種可能性的大小用概率來表示就是失效概率。

失效——指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分不能滿足設(shè)計所規(guī)定某一功能要求，29結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)作用效應(yīng)S抗力RR1R2R=S（極限狀態(tài)）

Z1Z2S2>R2(失效)

S1<R1（可靠）

結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)作用效應(yīng)S抗力RR1R2R=S（極限狀態(tài)）Z302.5我國《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)的計算原則2.5.1三種設(shè)計狀況：

1、持久狀況：橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時間很長的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。2、短暫狀況：橋涵施工過程中承受臨時性作用（或荷載）的狀況，該狀況對應(yīng)的是橋梁的施工階段，一般只進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，必要時才做正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。3、偶然狀況：在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。（可能遇到地震等作用的狀況。只進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，不必考慮正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。

2.5我國《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004312.5.2公路橋涵結(jié)構(gòu)的安全等級

根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的后果的嚴重程度，可分為：一級、二級、三級。安全等級破壞后果橋涵類型結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0

一級很嚴重特大橋、重要大橋1.1二級嚴重大橋、中橋、重要小橋1.0三級不嚴重小橋、涵洞0.92.5我國《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)的計算原則2.5.2公路橋涵結(jié)構(gòu)的安全等級根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生321、設(shè)計原則：作用效應(yīng)最不利組合(基本組合)設(shè)計值必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計值。

2.5.3承載能力極限狀態(tài)狀態(tài)計算表達式2、基本表達式:1、設(shè)計原則：作用效應(yīng)最不利組合(基本組合)設(shè)計值必須小于或332.5.4持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算表達式2、極限狀態(tài)設(shè)計表達式:。

可參考規(guī)范相應(yīng)取值

抗裂的應(yīng)力限值

變形、裂縫寬度、截面

:

例如

要求所規(guī)定的限值

結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用

用效應(yīng)組合設(shè)計值;

正常使用極限狀態(tài)的作

式中：

）

（

-

-

1

c

s

1、設(shè)計原則:是以結(jié)構(gòu)彈性理論或彈塑性理論為基礎(chǔ),采用作用的短期效應(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、裂縫寬度和撓度進行驗算，并使各項計算值不超過《公路橋規(guī)》規(guī)定的各項限值。

2.5.4持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算表達式2、極限狀342.5.5持久、短暫狀況應(yīng)力設(shè)計表達式1、設(shè)計原則:(1)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)計時計算其在制作、運輸及安裝等施工階段由自重、施工荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，并不超過限值。

（2）按持久狀況設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計算其使用階段的應(yīng)力，并不超過限值。2.5.5持久、短暫狀況應(yīng)力設(shè)計表達式1、設(shè)計原則:352、極限狀態(tài)設(shè)計表達式式中：

S：作用(或荷載)標準值(其中汽車荷載應(yīng)考慮沖擊系數(shù))產(chǎn)生的效應(yīng)(應(yīng)力);當有組合時不考慮荷載組合系數(shù)。

C2：結(jié)構(gòu)的功能限值（應(yīng)力）2、極限狀態(tài)設(shè)計表達式式中：

S：作用(或荷載)標準值(其中36三、作用效應(yīng)組合1、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時作用效應(yīng)組合：三、作用效應(yīng)組合1、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時作用效應(yīng)組合：372、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時作用組合:（1）作用短期效應(yīng)組合：永久作用標準值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其表達式為:——作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；——第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力）0.7，人群荷載1.0，風(fēng)荷載0.75，溫度梯度作用0.8，其他作用1.0；——第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值。2、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時作用組合:（1）作用短期效應(yīng)組合：382、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時作用組合:（2）作用長期效應(yīng)組合：永久作用標準值效應(yīng)與可變作用準永久值效應(yīng)相組合，其表達式為:——作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值；——第j個可變作用效應(yīng)的準永久值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力）0.4，人群荷載0.4，風(fēng)荷載0.75，溫度梯度作用0.8，其他作用1.0；——第j個可變作用效應(yīng)的準永久值。2、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時作用組合:（2）作用長期效應(yīng)組合：39小結(jié)本章首先闡述了概率極限狀態(tài)設(shè)計法的一些基本概念，然后重點介紹了我國《公路橋規(guī)》的計算原則。由于受到一些客觀因素的限制?，F(xiàn)階段的概率極限狀態(tài)設(shè)計法是一種近似概率法，表現(xiàn)為應(yīng)根據(jù)目標可靠指標及工程經(jīng)驗來確定作用效應(yīng)組合和材料性能分項系數(shù)等。l

各種作用代表值與作用效應(yīng)組合l結(jié)構(gòu)功能要求的具體內(nèi)容，結(jié)構(gòu)可靠度、可靠指標等基本概念；材料強度取值方法，各類強度的區(qū)別與聯(lián)系l

極限狀態(tài)的具體內(nèi)容小結(jié)本章首先闡述了概率極限狀態(tài)設(shè)計法的一些基本概40第二章

結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則第二章41主要內(nèi)容：1.了解結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念及其隨即特性；2.了解混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的理論基礎(chǔ)——可靠度理論；3.掌握我國規(guī)范的設(shè)計方法——概率極限狀態(tài)設(shè)計法。主要內(nèi)容：422.1結(jié)構(gòu)上的作用與結(jié)構(gòu)抗力2.1.1結(jié)構(gòu)上的作用1.定義：——施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，它分為直接作用和間接作用。

2.1結(jié)構(gòu)上的作用與結(jié)構(gòu)抗力2.1.1結(jié)構(gòu)上的作用432.分類：間接作用

直接作用

如結(jié)構(gòu)自重、汽車荷載等。引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因。作用2.分類：間接作用直接作用如結(jié)構(gòu)自重、汽車荷載等。引起44約束變形結(jié)構(gòu)材料發(fā)生收縮或膨脹等變化，結(jié)構(gòu)在支座或節(jié)點的約束下間接產(chǎn)生的變形。強迫結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形。基礎(chǔ)的不均勻沉降，地震等。外加變形約束變形結(jié)構(gòu)材料發(fā)生收縮或膨脹等變化，結(jié)構(gòu)在支座或節(jié)點的約束452.1.2作用效應(yīng)——結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)，如：內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等，稱為作用效應(yīng)。PL/4P彎矩圖剪力圖P/2PP/2P2.1.2作用效應(yīng)PL/4P彎矩圖剪力462.1.3結(jié)構(gòu)抗力

定義：結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力，稱為結(jié)構(gòu)抗力。它是結(jié)構(gòu)材料性能和幾何參數(shù)等的函數(shù)。第二章結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則課件472.2.1作用（荷載）的分類按作用時間的長短和性質(zhì)，荷載分為三類：1.永久作用在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限內(nèi)，其值不隨時間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計。2.可變作用在結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期內(nèi)其值隨時間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。3.偶然作用在結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其作用時間短、效應(yīng)大的荷載。2.2作用（荷載）2.2.1作用（荷載）的分類2.2作用（荷載）48編號作用分類作用名稱1永久作用（恒載）結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）2預(yù)加應(yīng)力3土的重力及土側(cè)壓力5混凝土收縮及徐變作用6水的浮力7可變作用基本可變作用（活載）汽車荷載8汽車沖擊力9汽車離心力10汽車引起的土側(cè)壓力11人群荷載12其他可變作用風(fēng)荷載13汽車制動力14流水壓力15冰壓力16溫度影響力17支座摩阻力（公路橋）18偶然作用船只或飄流物撞擊力19地震力編號作用分類作用名稱1結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）2預(yù)加應(yīng)力492.2.2作用（荷載）的代表值1.標準值是作用的基本代表值，是正常使用情況下可能出現(xiàn)的保證率為95%的偏大值。是永久作用的唯一代表值，可變作用的基本代表值。2.組合值當有兩個或兩個以上可變作用同時出現(xiàn)時的代表值。組合值=標準值2.2.2作用（荷載）的代表值503.頻遇值

可變作用中可能出現(xiàn)的較大值，但小于標準值。計算裂縫、變形時用。

頻遇值＝標準值×頻遇系數(shù)ψ14.準永久值可變作用中較穩(wěn)定的那一部分值。計算裂縫、變形時用。

準永久值＝標準值×準永久值系數(shù)ψ2

ψ2＜ψ1準永久值＜頻遇值3.頻遇值51公路橋涵設(shè)計時，對不同的作用應(yīng)采用不同的代表值

（1）永久作用：采用標準值為代表值。

采用頻遇值（短期效應(yīng)組合設(shè)計時）采用準永久值（長期效應(yīng)組合設(shè)計時）正常使用極限狀態(tài)

承載能力極限狀態(tài)：采用標準值作為代表值（按彈性階段計算結(jié)構(gòu)強度)

（2）可變作用：公路橋涵設(shè)計時，對不同的作用應(yīng)采用不同的代表值

522.3材料強度指標的取值原則

結(jié)構(gòu)承載力取決于截面尺寸大小和材料強度高低，材料強度分為標準值和設(shè)計值。

2.3材料強度指標的取值原則結(jié)構(gòu)承載力取決531、混凝土軸心抗壓強度標準值與設(shè)計值式中：

——混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的比值；對普通混凝土取0.76；對高強混凝土則大于0.76；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對C50及以下取0.76；對C80取0.82，中間按線性規(guī)律變化——混凝土脆性折減系數(shù)。對C40取1.0；對C80取0.87，其間按線性插入。1、混凝土軸心抗壓強度標準值與設(shè)計值式中：542、混凝土軸心抗拉強度標準值與設(shè)計值式中：——為混凝土立方體強度的變異系數(shù)，取值如下表。2、混凝土軸心抗拉強度標準值與設(shè)計值式中：553、鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值（1）標準值對有明顯流幅的熱軋鋼筋，鋼筋的抗拉強度標準值采用國家標準中規(guī)定的屈服強度標準值對于無明顯流幅的鋼筋，如鋼絲，鋼絞線、熱處理鋼筋，根據(jù)國家標準中規(guī)定的極限抗拉強度值確定，取（為國家標準中規(guī)定的極限抗拉強度）作為設(shè)計取用的條件屈服強度（指相應(yīng)于殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時的鋼筋應(yīng)力）。3、鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值56（2）分項系數(shù)HPB235、HRB335、HRB400的材料分項系數(shù)取1.10；對鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的材料分項系數(shù)取1.20。（3）設(shè)計值將鋼筋的強度標準值除以相應(yīng)的材料分項系數(shù)1.2或1.25，則得到鋼筋抗拉強度的設(shè)計值。（2）分項系數(shù)572.4.1結(jié)構(gòu)可靠性與可靠度功能結(jié)構(gòu)的功能◆安全性◎結(jié)構(gòu)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）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時）等的作用。如（M≤Mu）◎在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時和發(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)破壞而造成生命財產(chǎn)的嚴重損失。2.4極限狀態(tài)2.4.1結(jié)構(gòu)可靠性與可靠度功能結(jié)構(gòu)的功能2.4極限狀態(tài)58◆適用性

◎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的過大的裂縫寬度?！裟途眯浴蛉纾╳max≤[wmax]）◎結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時間有過大的降低，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，降低使用壽命?！暨m用性59◆結(jié)構(gòu)的可靠性■可靠性——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)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力?！隹煽慷取煽啃缘臄?shù)量描述。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。

◆結(jié)構(gòu)的可靠性60

規(guī)定時間（設(shè)計基準期）設(shè)計基準期——進行結(jié)構(gòu)可靠性分析時，考慮持久設(shè)計狀況下各項變量與時間關(guān)系所采用的基準時間參數(shù)。概念的釋義一般橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為100年建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為50年規(guī)定條件：正常施工、設(shè)計、使用，不考慮人為過失結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期與結(jié)構(gòu)使用壽命有什么異同？？規(guī)定時間（設(shè)計基準期）概念的釋義一般橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準61結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期與使用壽命設(shè)計基準期——考慮持久設(shè)計狀況下各項基本變量與時間關(guān)系所采用的基準時間參數(shù)。使用壽命——為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在正常維護條件下，不需要大修即可按其設(shè)計規(guī)定的目的正常使用的時間。結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計基準期時，表明它的失效概率可能會增大，不能保證其目標可靠指標，但不等于結(jié)構(gòu)喪失所有要求功能甚至報廢，通常使用壽命大于設(shè)計基準期。結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期與使用壽命設(shè)計基準期——考慮持久設(shè)計狀況622.4.2結(jié)構(gòu)可靠度與極限狀態(tài)◆

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“可靠”的或“有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”?！?/p>

區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀態(tài)”1、極限狀態(tài)：當整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求時，則此特定狀態(tài)稱為該結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。2.4.2結(jié)構(gòu)可靠度與極限狀態(tài)◆結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而63正常使用極限狀態(tài)

承載能力極限狀態(tài)

極限狀態(tài)

2、極限狀態(tài)的分類歐洲混凝土協(xié)會國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會國際標準化組織我國的可靠度標準、各種規(guī)范正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)極限狀態(tài)2、極限狀態(tài)的64承載能力極限狀態(tài)——對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)。超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的安全性功能要求。承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接處因超過材料強度而破壞結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成機動體系整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡

（滑動、倒塌）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（柱的壓曲失穩(wěn)）4321承載能力極限狀態(tài)承載能力結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接處因超過材65正常使用極限狀態(tài)——對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。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。影響正常使用或外觀的變形影響正常使用或耐久性能的局部損壞影響正常使用的振動影響正常使用的其它特定狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)影響正常使用或外觀的變形影響正常使用662.4.3極限狀態(tài)方程S——荷載效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的各種作用（如荷載、不均勻沉降、溫度變形、收縮變形、地震等）產(chǎn)生的效應(yīng)總和（如彎矩M、軸力N、剪力V、扭矩T、撓度f、裂縫寬度w等）

S=S(Q)R——結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力，如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、容許撓度[f]、容許裂縫寬度[w]R=R(fc,fy,A,h0,As,…)結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容2.4.3極限狀態(tài)方程S——荷載效應(yīng)S=S(Q)67結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示：

Z=R-S對應(yīng)的：Z=R-S>0時，

結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時，

結(jié)構(gòu)達到極限狀態(tài)；Z=R-S<0時，

結(jié)構(gòu)處于失效（破壞）狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示：68失效——指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分不能滿足設(shè)計所規(guī)定某一功能要求，即達到或超過了承載能力極限狀態(tài)或正常使用極限狀態(tài)中的某一限值。失效概率——作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R都是隨機變量或隨機過程，因此要絕對地保證R總是大于S是不可能的?？赡艹霈F(xiàn)R小于S的情況，這種可能性的大小用概率來表示就是失效概率。

失效——指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分不能滿足設(shè)計所規(guī)定某一功能要求，69結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)作用效應(yīng)S抗力RR1R2R=S（極限狀態(tài)）

Z1Z2S2>R2(失效)

S1<R1（可靠）

結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)作用效應(yīng)S抗力RR1R2R=S（極限狀態(tài)）Z702.5我國《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)的計算原則2.5.1三種設(shè)計狀況：

1、持久狀況：橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時間很長的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。2、短暫狀況：橋涵施工過程中承受臨時性作用（或荷載）的狀況，該狀況對應(yīng)的是橋梁的施工階段，一般只進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，必要時才做正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。3、偶然狀況：在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。（可能遇到地震等作用的狀況。只進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，不必考慮正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。

2.5我國《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004712.5.2公路橋涵結(jié)構(gòu)的安全等級

根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的后果的嚴重程度，可分為：一級、二級、三級。安全等級破壞后果橋涵類型結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0

一級很嚴重特大橋、重要大橋1.1二級嚴重大橋、中橋、重要小橋1.0三級不嚴重小橋、涵洞0.92.5我國《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)的計算原則2.5.2公路橋涵結(jié)構(gòu)的安全等級根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生721、設(shè)計原則：作用效應(yīng)最不利組合