可靠度山东交通职业学院课件.ppt
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1、结构设计原理结构设计原理王爱兰山东交通职业学院公路系2013年9月第四章第四章极限状态法设计的原则极限状态法设计的原则结构设计方法发展史结构设计方法发展史 KfKMMu 工程结构需要工程结构需要这只有这只有技术技术先进先进才能实现。才能实现。实际工程结构中实际工程结构中存在存在多种多种不确定性不确定性;工程结构的工程结构的基本设计原则基本设计原则就是就是研究研究各种各种不确定性不确定性问题,实现问题,实现可靠性可靠性与与经济性经济性的最佳平衡。的最佳平衡。一、作用的概念:一、作用的概念:使结构产生使结构产生内力内力或或变形变形的原因,分的原因,分直接作用直接作用和和 间接作用间接作用两种。两种
2、。直接作用直接作用:是指施加在结构上的:是指施加在结构上的集中力集中力或或分布力分布力,即即荷载荷载。间接作用间接作用:是指引起结构:是指引起结构外加变形外加变形或或约束变形约束变形的原的原 因(混凝土收缩、温度变化、基础差异因(混凝土收缩、温度变化、基础差异 沉降、地震等)。沉降、地震等)。在在结构使用期间,结构使用期间,其量值不随时间变化,或其变其量值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。化与平均值相比可以忽略不计的作用。结构自重、土压力、预应力、地基沉降、水浮力等。结构自重、土压力、预应力、地基沉降、水浮力等。在在结构使用期间,结构使用期间,其量值随时间变化,且其变化其量
3、值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的作用。与平均值相比不可忽略的作用。楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽车荷载汽车荷载、温度变化等。温度变化等。在在结构使用期间结构使用期间不一定出现,而一旦出现其量值不一定出现,而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。很大且持续时间很短的作用。爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。三、作用代表值三、作用代表值 作用代表值:作用代表值:是指结构或结构构件设计时,针对不同是指结构或结构构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用规定值,它包括作用标准值、设计目的所采用的各种作用规定值,它包
4、括作用标准值、准永久值和频遇值等。准永久值和频遇值等。1.1.作用标准值作用标准值 作用标准值:作用标准值:是指在是指在结构设计基准期内结构设计基准期内,作用可能出现,作用可能出现的最大值,其值可根据作用在设计基准期内最大值概率分的最大值,其值可根据作用在设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。布的某一分位值确定。公路桥涵结构的设计基准期为公路桥涵结构的设计基准期为100100年年。作用标准值是各种作用的基本代表值。作用标准值是各种作用的基本代表值。准永久值与频遇值准永久值与频遇值=系数系数*作用标准值作用标准值 结构自重(包括结构附加重力)标准值结构自重(包括结构附加重力)标准值=结构构
5、件的设计结构构件的设计尺寸尺寸*材料的重力密度。材料的重力密度。可变作用的标准值:按可变作用的标准值:按公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范规规定采用。定采用。2.2.作用频遇值作用频遇值 作用频遇值是指:作用频遇值是指:结构设计基准期内,可变作用频繁结构设计基准期内,可变作用频繁出现,且量值较大的作用取值。出现,且量值较大的作用取值。值可根据在足够长期观测期内作用任意时点概率分布值可根据在足够长期观测期内作用任意时点概率分布的的0.950.95分位值确定。分位值确定。可变作用频遇值可变作用频遇值=可变作用标准值可变作用标准值*频遇值系数频遇值系数1 1。3.3.作用准永久值作用准永久值
6、作用准永久值:作用准永久值:是指结构设计基准期内,可变作用经常是指结构设计基准期内,可变作用经常(长期观测期内作用任意时点概率分布的(长期观测期内作用任意时点概率分布的0.50.5(或略高于(或略高于0.50.5)分位值)出现的那部分量值。)分位值)出现的那部分量值。可变作用准永久值可变作用准永久值=可变作用标准值可变作用标准值*准永久值系数准永久值系数2 2。作用频遇值作用频遇值大于大于作用准永久值作用准永久值。4.2 极限状态法计算原则极限状态法计算原则一、结构可靠性的概念一、结构可靠性的概念1.1.结构的功能要求结构的功能要求 结构设计的目的:使所设计的结构,在规定的时间内能够达到在具有
7、足够可靠性的前提下,满足全部功能的要求。规定的时间:分析结构的可靠度时考虑各项基本变量与时间关系所取用的时间参数,通常称为设计基准期;“预定功能预定功能”,有以下四个方面:,有以下四个方面:(1 1)结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现 的的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。(2 2)结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。)结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。(3 3)结构在正常使用和正常维护的条件下,在规定的时间内,结构在正常使用和正常维护的条件下,在规定的时间内,具有足够的耐久性。具有足够的
8、耐久性。(4 4)在偶然荷载作用下或偶然事件发生时和发生后,结构仍在偶然荷载作用下或偶然事件发生时和发生后,结构仍能保持稳定性,不发生倒塌。能保持稳定性,不发生倒塌。第第(1 1)、()、(4 4)两项指结构的强度和稳定性,称为两项指结构的强度和稳定性,称为安全性安全性;第(第(2 2)项称为结构的)项称为结构的适用性适用性;第第(3 3)项称为结构的项称为结构的耐久性耐久性。承载能力承载能力 稳稳 定定 性性 适适 用用 性性 耐耐 久久 性性 安全性安全性 用安全度度量用安全度度量用可靠度度量用可靠度度量 可靠性可靠性结构在结构在规定的时间规定的时间(设计基准期)内,在(设计基准期)内,在
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