鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 第二章(極限狀態(tài)設(shè)計(jì))

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 第二章(極限狀態(tài)設(shè)計(jì))的圖1

1. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)是指在預(yù)定的作用及材料性能條件下,確定構(gòu)件按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和構(gòu)造布置。

2. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法主要有: (1) 容許應(yīng)力法—結(jié)構(gòu)在作用(荷載)標(biāo)準(zhǔn)值下產(chǎn)生的應(yīng)力不超過規(guī)定的容許應(yīng)力值(材料標(biāo)準(zhǔn)值除以某一安全系數(shù))的設(shè)計(jì)方法。(2) 單一安全系數(shù)法—使結(jié)構(gòu)的抗力標(biāo)準(zhǔn)值與作用(荷載)標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)之比不低于某一規(guī)定安全系數(shù)的設(shè)計(jì)方法。(3) 極限狀態(tài)法—不使結(jié)構(gòu)超越某種規(guī)定的極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法(半概率設(shè)計(jì)法; 近似概率設(shè)計(jì)法; 全概率設(shè)計(jì)法)。

3. 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是在一定的經(jīng)濟(jì)條件下,使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在預(yù)訂的使用年限內(nèi)能夠可靠地完成各項(xiàng)規(guī)定的功能要求,做到安全可靠、適用耐久和經(jīng)濟(jì)合理。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 第二章(極限狀態(tài)設(shè)計(jì))的圖2

4. 結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的能力,而把度量結(jié)構(gòu)可靠性的數(shù)量指標(biāo)稱為可靠度。

5. 結(jié)構(gòu)可靠度是指在規(guī)定時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的概率。

6. 設(shè)計(jì)使用年限是設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按預(yù)定目的使用的年限。在這一規(guī)定時期內(nèi),結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件只需進(jìn)行正常的維護(hù)(包括必要的檢測、維護(hù)和維修)而不需進(jìn)行大修就能按預(yù)期目的使用并完成的結(jié)構(gòu)功能)。

7. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算中另一時間域考慮,它是為確定可變作用(如汽車荷載、人群、風(fēng)載等)的出現(xiàn)頻率和設(shè)計(jì)時的取值而規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時段。

8.  設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與設(shè)計(jì)使用年限是不同的概念,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的選擇不考慮環(huán)境作用下與材料性能老化等相聯(lián)系的結(jié)構(gòu)耐久性,而僅考慮可變作用隨時間變化的設(shè)計(jì)變量取值大小,設(shè)計(jì)使用年限是與結(jié)構(gòu)適用性失效的極限狀態(tài)相聯(lián)系的。

9. 結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)的使用年限長短有關(guān),對新建結(jié)構(gòu),是指設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)可靠度或失效概率。當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計(jì)使用年限后,結(jié)構(gòu)的失效概率可能較設(shè)計(jì)預(yù)期值大。當(dāng)設(shè)計(jì)需采用不同的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期時,則必須相應(yīng)確定在不同的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)區(qū)內(nèi)最大作用的概率分布及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

10. 公路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期統(tǒng)一取100年。

11. 結(jié)構(gòu)在使用期間的工作情況,稱為結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)能夠滿足各項(xiàng)功能要求而良好地工作時,稱為結(jié)構(gòu)“可靠”,反之則稱結(jié)構(gòu)“失效”。結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)是處于可靠還是失效的標(biāo)志采用“結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)”來衡量。當(dāng)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(jì)規(guī)定的某一功能要求時,則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。

12.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為如下三類: (1) 承載能力極限狀態(tài);(2) 正常使用極限狀態(tài);(3) “破壞—安全”極限狀態(tài). 承載能力極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)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)。正常使用極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)限值的狀態(tài)。“破壞—安全”極限狀態(tài)又稱為條件極限狀態(tài)。超過這種極限狀態(tài)而導(dǎo)致的破壞,是指允許結(jié)構(gòu)物發(fā)生局部損壞,而對已發(fā)生局部破壞結(jié)構(gòu)的其余部分,應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)目煽慷龋芾^續(xù)承受降低了的設(shè)計(jì)荷載。

13. 延性破壞系指結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明顯變形或其它預(yù)兆的破壞; 脆性破壞系指結(jié)構(gòu)構(gòu)件無明顯變形或其它預(yù)兆的破壞。

14. 我國公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法原理采用的是近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,并以可靠指標(biāo)β來度量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度水平。具體設(shè)計(jì)計(jì)算方法是基于近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的實(shí)用計(jì)算法,計(jì)算表達(dá)式采用帶有多項(xiàng)分項(xiàng)系數(shù)的工程力學(xué)計(jì)算表達(dá)式,方便了設(shè)計(jì)計(jì)算。應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)承載能力和正常使用兩類極限狀態(tài)的各項(xiàng)要求。

15. 公路橋涵承載能力極限狀態(tài)是對應(yīng)于橋涵結(jié)構(gòu)及構(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)。

16. 安全等級與結(jié)構(gòu)重要性系數(shù). 公路橋涵進(jìn)行持久狀況承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時,根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度,劃分為三個安全等級進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)計(jì)算上,采用結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) γ0 表達(dá)不同的安全等級。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 第二章(極限狀態(tài)設(shè)計(jì))的圖3

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 第二章(極限狀態(tài)設(shè)計(jì))的圖4

17. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的原則是作用組合(基本組合)的效應(yīng)設(shè)計(jì)值必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)值.

18. 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,必要時還應(yīng)對結(jié)構(gòu)的傾覆和滑移進(jìn)行驗(yàn)算。

19. 在進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時,作用(或荷載)的效應(yīng)(其中汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù))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。

20. 公路橋涵正常使用極限狀態(tài)是指對應(yīng)于橋涵及其構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)限值的狀態(tài)。

21. 公路橋涵按結(jié)構(gòu)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)。對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土抗裂、混凝土裂縫最大寬度和撓度變形進(jìn)行驗(yàn)算,并使各項(xiàng)計(jì)算值不超過《公路橋規(guī)》規(guī)定的各相應(yīng)限值。

22. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況是代表一定時段內(nèi)實(shí)際情況的一組設(shè)計(jì)條件,設(shè)計(jì)時應(yīng)做到在該組條件下結(jié)構(gòu)不超越有關(guān)的極限狀態(tài)。包括: 持久設(shè)計(jì)狀況; 短暫設(shè)計(jì)狀況; 偶然設(shè)計(jì)狀況; 地震設(shè)計(jì)狀況. 持久狀況是指在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)且持續(xù)期很長的設(shè)計(jì)狀況,其持續(xù)期一般與設(shè)計(jì)使用年限為同一數(shù)量級。短暫狀況是指在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大,而與設(shè)計(jì)使用年限相比,其持續(xù)期很短的設(shè)計(jì)狀況。偶然狀況是指在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率極小且持續(xù)時間極短的異常情況時的設(shè)計(jì)狀況。地震狀況是考慮結(jié)構(gòu)遭受地震時的設(shè)計(jì)狀況. 

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 第二章(極限狀態(tài)設(shè)計(jì))的圖5

23. 《公路橋規(guī)》規(guī)定的作用代表值為作用的標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。永久作用被近似認(rèn)為在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)是不變化的,其代表值是永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值??勺冏饔玫拇碇捣譃樽饔玫臉?biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值,可以根據(jù)不同設(shè)計(jì)狀況及兩種極限狀態(tài)計(jì)算來選擇。

24. 作用組合是在不同作用的同時影響下,為保證某一極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)具有必要的可靠性而采用的一組作用設(shè)計(jì)值。作用最不利組合是指所有可能的作用組合中對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利的一組作用組合。

25. 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時作用組合. 對持久狀況和短暫狀況設(shè)計(jì),采用作用基本組合;對偶然狀況設(shè)計(jì),采用作用偶然組合;對地震狀況設(shè)計(jì),采用作用的地震組合。作用基本組合是永久作用設(shè)計(jì)值與可變作用設(shè)計(jì)值的組合。

26. 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是材料強(qiáng)度的一種特征值,也是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計(jì)時采用的材料強(qiáng)度的基本代表值。材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是由標(biāo)準(zhǔn)試件按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)以概率分布的0.05分位值確定強(qiáng)度值。

27. 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料性能分項(xiàng)系數(shù)γf后的值.

28. 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k. 按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件,在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度稱為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。《公路橋規(guī)》根據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行強(qiáng)度等級的劃分,稱為混凝土強(qiáng)度等級并冠以符號C 來表示。C50表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fcu,k=50MPa。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 第二章(極限狀態(tài)設(shè)計(jì))的圖6

29. 正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算,是以彈性理論或塑性理論為基礎(chǔ),主要進(jìn)行以下三個方面的驗(yàn)算:應(yīng)力計(jì)算、裂縫寬度驗(yàn)算和變形驗(yàn)算。

30. 公路橋涵設(shè)計(jì)中所采用的荷載有如下幾類:永久荷載、可變荷載和偶然荷載。

31. 結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性通稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。

32. 《公路橋規(guī)》規(guī)定鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25, 用強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值400MPa及以上鋼筋配筋時,不應(yīng)低于C30.


相關(guān)參考:

持久狀況計(jì)算

結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)計(jì)算的方法 (1)

極限狀態(tài)設(shè)計(jì)(Limit State Design)的基本概念

預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法

橋梁的安全等級和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)

結(jié)構(gòu)可靠性計(jì)算的EXCEL過程

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