工程结构荷载与可靠度设计原理(全套课件291P)
工程结构荷载与结构可靠度设计原理
工程结构荷载与结构可靠度设计原理
在工程设计中，结构荷载是一个非常重要的概念。
结构荷载是指在结构体系中作用于结构体系的外力或内力，包括静力荷载、动力荷载、温度荷载、地震荷载等。
结构荷载的大小和方向对结构体系的安全性和稳定性有着至关重要的影响。
因此，在工程设计中，必须对结构荷载进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
在结构设计中，结构可靠度是另一个非常重要的概念。
结构可靠度是指结构体系在设计寿命内，能够满足设计要求的概率。
结构可靠度的大小取决于结构体系的设计、材料、施工和使用等因素。
因此，在工程设计中，必须对结构可靠度进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
在工程设计中，结构荷载和结构可靠度是密切相关的。
结构荷载的大小和方向对结构可靠度有着至关重要的影响。
因此，在工程设计中，必须对结构荷载进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
同时，结构可靠度的大小也对结构荷载的设计和计算有着重要的影响。
因此，在工程设计中，必须对结构可靠度进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
在工程设计中，结构荷载和结构可靠度是两个非常重要的概念。
结构荷载的大小和方向对结构可靠度有着至关重要的影响。
因此，在
工程设计中，必须对结构荷载和结构可靠度进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
工程结构荷载与可靠度设计原理结构抗力统计分析
说明地震荷载计算的基本原理和 方法。
地震荷载实例
通过实例分析，展示地震荷载计 算方法的应用。
集中荷载对结构的影响及其计算方法
1
集中荷载效应
讲解集计算集中荷载效应的基本原理和方法。
3
集中荷载实例
通过实例分析，展示集中荷载计算方法的应用。
3
风荷载实例
通过实例分析，展示风荷载计算方法的应用。
雪荷载的计算方法与实例分析
雪荷载标准
介绍雪荷载计算的标准和规范。
雪荷载计算方法
说明雪荷载计算的基本原理和 方法。
雪荷载实例
通过实例分析，展示雪荷载计 算方法的应用。
地震荷载的计算方法与实例分析
地震荷载标准
地震荷载计算方法
介绍地震荷载计算的标准和规范。
可靠度概念与计算原理
1 可靠度定义
解释可靠度的概念以及与工程结构设计的关系。
2 可靠度指标
介绍可靠度计算中常用的指标和评价方法。
3 可靠度分析
解释可靠度分析的步骤和原理，以及应用于工程结构的意义。
风荷载的计算方法与实例分析
1
风荷载标准
介绍风荷载计算的标准和规范。
2
风荷载计算方法
说明风荷载计算的基本原理和方法。
工程结构荷载与可靠度设 计原理结构抗力统计分析
本演示文稿将介绍工程结构荷载与可靠度设计原理结构抗力统计分析的主要 概念、方法和实例。旨在有效传递知识，提升理解和学习体验。
工程结构荷载的定义与种类
定义
介绍工程结构荷载的概念和基本定义。
可变荷载
说明可变荷载的不同类型及其对结构的影响。
永久荷载
解释永久荷载的含义和对工程结构的影响。
特殊荷载
工程结构荷载与可靠度设计原理
分类： 根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力 状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力 和被动土压力。
3
二、基本原理
一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论
或库伦土压力理论，这里以较为普遍的朗肯 土压力理论为例，介绍土体侧向压力的基本 原理及计算公式。 朗肯通过研究弹性半空间土体在自重作用下， 由于某种原因而处于极限平衡状态时的受力， 提出了土压力计算方法。
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在开放体系中，分凝冰的劈裂作用，使地下水源源不 断的补给孔隙水而侵入到土颗粒中间，使土颗粒被迫 移动而产生冻胀力。
＊束缚力越大，冻胀力也就越大。
＊当冻胀力达到一定界限时，就不产生冻胀。 即，最大冻胀力。 建筑在冻胀土上的结构物，地基土冻结时产生的冻胀 力将反映在对结构物的作用上，引起结构物的位移、 变形。
：时段平均动压力(Pa) ：脉动压力(Pa)
19
式中
Cp ：压力系数;
d ：脉动系数; r ：水的密度(kg/m3);
v ：水的平均流速(m/s)。
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§3-4 冻胀力
一、冻土的概念、性质及与结构物的关系
冻土的概念：具有负温度或零温度，其中含有冰， 且胶结着松散固体颗粒的土。 冻土的基本成分：固态的土颗粒、冰、液态水、 气体和水汽。 冻土的性质：冻土是一种复杂的多相天然复合体， 结构构造上也是一种非均质、各相异性的多孔介质。 ＊冰与土颗粒之间的胶结程度及其性质 ＊冻土的含冰量及其所处的物理状态 ＊土体的冻胀及其特性ーー土颗粒大小，土颗粒外形
2 1 2 c Ea H 2 K a 2cH K a 2
12
3.被动土压力
被动土压力的计算（强度）示意图
13
无粘性土（左图示）：
结构可靠性设计基础结构可靠性理论的基本概念PPT课件
1. 基本假定
(1) S 表示构件总的荷载效应，其PDF和CDF：
(2) R 表示构件的抗力，其PDF和CDF：
fS (s) , FS (s) fR (r) , FR (r)
(3) R 和 S 是统计独立的，则有：
fRS (r, s) fR (r) fS (s)
2. 概率积分方法
– 功能函数 Z R S
Z
2 R
2 S
第27页/共61页
3.2 结构的失效概率
fS (s)
fR (r)
fS (s)
fR (r)
s, r
S 1 R1
s, r
S 2 R2
Pf 1 (
R1 S )
2 R
2 S
R2 R1 a1 a2
Pf 2
(
R2 S )
2 R
2 S
R2 R1
R1 S R2 S
3.1 结构可靠度的定义
2. 安全概率 和P失s 效概率 的关系P:f
fZ (z)
Ps Pf 1
Pf 1 Ps Ps 1 Pf
Pf Z ≤0
3. 结构可靠指标 – 结构可靠指标的定义：
1(Pf )
式中 为1正态分布函数的反函数。
Pf
Ps
Z Z >0
Z(z)
Ps
第17页/共61页
0
Z
第3章 结构可靠度理论的基本概念
第3页/共61页
3.1 结构可靠度的定义
GB50068—2001规定：结构设计使用年限分类
类别 1 2 3 4
设计使用年限（年） 5 25 50
100
示例 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物 纪念性建筑和特别重要的建筑结构
工程荷载与可靠度设计原理
第一章荷载：将由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力称为荷载。
将能使结构产生效应(内力、应力、位移、应变、裂缝、挠度等)的因素统称为 作用将可归结为作用在结构上的力的因素成为直接作用(荷载)； 将不是作用力但同样引起结构效应的其他因素称为间接作用。
1•按随时间的变异分类：永久荷载 / 作用 (perma nent load/actior) 设计基准期内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 可变荷载 /作用(variable load/action) 设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略 偶然荷载 /作用(accidental load/actio)设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短2. 按随空间位置的变异分类固定作用一在结构空间位置上固定分布可动作用一在结构空间位置上的一定范围内任意分布3. 按结构的反应分类静态荷载 /作用(static load/action )对结构或结构部件不产生加速度或其加速度可忽略 动态荷载 /作用(Dynamic load/action )对结构或结构部件产生的加速度不可忽略 效应：各种作用使结构构件所产生的内力、应力、位移、应变、裂缝等 第二章 重点：自重的计算结构自重：是由地球引力产生的组成结构的材料重力， 一般而言，只要知道结构 各部件或构件的尺寸及所使用的材料资料,n 就可以根据材料的重度，算出构件的 自重。
结构的自自重 =永久荷载G 构设计时，将结构自重转化为平均楼面恒载iM4.95- 7.43kN/m2 钢筋砼结构 普通砖 18 kN/m3土的自重应力即为土自身有效重力在土体中所引起的应力 n 设甘叽土的无議容黨孩18 kN/n^2. 土的自重应力Sh ♦均质土中二浴探度地下城隹攻下壬曲重度采用土曲有豉重疲=土的血芹怔重度-水的重度雪重度 雪深s天然地面十曲再工r 七屁*■记*甩七▼不逢抿层面折毂介命b 纹-E Yj1=1雪压：单位面积地面上积雪的自重一般将楼面活荷载处理为楼面均布荷载。
中南大学《工程结构可靠度设计原理》课件第二篇
Qx ─荷载的准永久值
q
Qx Qk
q 准永久值系数
频遇值：
可变荷载在设计基准期内被超越的总时间为规定 的较小比率（<50%）或在设计基准期内其被超越频率 为规定频率（ <50% ）的荷载值。
0.5 0.6
0.4 0.5
医院门诊室
2 食堂、餐厅、一般资料档案室
2.5
0.7
0.6
0.5
(1)礼堂、剧场、电影院、有固定 3 座位的看台
(2)公共洗衣房
3.0 3.0
0.7
0.5
0.7
0.6
0.3 0.5
荷载标准值：是荷载的基本代表值，其它代表值都 可在标准值的基础上乘以相应的系数后得出
各种荷载的代表值 对永久荷载：应采用标准值作为代表值 对可变荷载：应根据设计要求采用标准值、组合值、
平稳二项随机过程荷载模型的假定：
（1）根据荷载每变动一次在结构上的时间长短，将设计基准 期T等分为r个相等的时段τ，或认为设计基准期T内荷载均匀变 动=T/τ
(2)在每个时段内，荷载Q出现的概率为p，不出现的概率为 q=1-p
（3） 在每一时段τ内，荷载出现时，其幅值是非负的随机变量， 且在不同时段上的概率分布是相同的，记时段τ内的荷载概率分布 为
e dt x
( x )2 2 2
－
x
正态分布概率 密度函数
方差（Variance）：实际值与期望值之差平方的 平均值。
标准差（Standard deviation）：方差的平方根。
变异系数：标准差与均值的比值。
工程结构荷载与可靠度设计原理-完整版
2021/5/9
§2.3 雪荷载
漂积作用的影响： • 使敞风较好的平屋面或小坡度屋面上的雪压小于
邻近地面上的雪压； • 在高低跨屋面的情况下，在低屋面形成局部较大
其他几种水压力在结构物上的分布模式
§3.2 水压力及流水压力
二、动水压力
➢ 当水流过结构物表面时，会对结构物产生切应力 和正应力。
➢ 切应力只有在水高速流动时，才表现出来。
➢ 正应力=静水压力+动水压力。
即：
p p静 p动
p p静 p动 p'
p动 时段平均动压力（Pa）;
p'
2021/5/9
大汽车荷载的概率大小，对荷载效应进行折减。 车道数越多，折减率越大。
2021/5/9
§2.4 车辆荷载 车辆荷载布置图
2021/5/9
单位（m）
§2.4 车辆荷载 ➢ 列车荷载 • 列车荷载应采用中华人民共和国铁路标准活载， 及“中-活载”。
我国城市桥梁设计荷载标准规定的城-A级车道荷载
2021/5/9
hi
i
2021/5/9
第i层土的厚度（m）
第i层土的天然重度，若土层位
于地下水位以下，计算土的自
重应力时应取土的有效重度
' i
§2.1 结构自重
土的有效重度
' i
若土层位于地下水位以下，由于受到水的 浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重 力扣除浮力后的重度称为土的有效重度， 是土的有效密度与重力加速度的乘积
2021/5/9
工程机构荷载与可靠度设计原理
第一章荷载类型1.荷载与作用在概念上有何不同？答：荷载，将有各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力成为荷载。
只有直接作用才可称为荷载作用，将使结构产生效应（结构或构件的内力，应力，位移，应变，裂缝等）的各种因素统称为作用。
2.作用有哪些类型？答；按时间变异分类有；（1）永久作用（2）可变作用（3）偶然作用按随空间位置的变异性分类；（1）固定作用（2）可动作用按结构反应分类；（1）静态作用（2）动态作用第二章重力1.影响基本雪压的主要因素有哪些？答；（1）海拔高度，一般山上积雪比附近平原地区的积雪要大，并且随山区地形海拔高度的增加而增大。
（2）决定雪压值大小的是雪深和雪重度。
2说明影响屋面雪压的因素和原因。
答；（1）风的影响，在下雪过程中，风会把部分本将落在屋面的雪吹走。
当风速较大或屋面处于的别暴风的地位时，部分已落在屋面的积雪被吹走，导致平屋面或小坡度的屋面上的雪压比临近的地面雪压要小。
（2）屋面坡度的影响，一般随坡度的增加而减小，主要原因是风的作用和雪滑移所致。
（3）屋面温度的影响，冬季采暖房的屋面积雪比非采暖房屋面积积雪小，因为屋面散发的热量使部分积雪融化。
3说明车辆荷载和车道荷载的区别、答；车辆荷载考虑车的尺寸和排列方式以集中荷载的形式作用于车轴的位置；车道荷载不用考虑车的尺寸及排列方式，将车辆荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。
第四章 风荷载1.风是怎样形成的？答；风是由于空气流动而形成，即空气从气压大地方向气压小的地方流动而形成。
2试述风速和风压之间的关系。
答；风速和风压之间的关系可由流体力学中的伯努利方程得到，自由气流的风速产生的单位面积上的风压力为：22122w v v g γρ== 式中w ——单位面积上的风压力（kN/m 2） ρ——空气密度（t/m 3）γ——空气单位体积重力（kN/m 3）g —— 重力加速度（m/s 2）v —— 风速（m/s ）3基本风压是如何定义的？答；基本风压是根据规定的高度，规定的地貌，规定的时距和规定的样本时间所确定的最大风速概率分布，按规定的重现期确定的基本风速，然后依据风速和风压关系所定义。
工程结构荷载与结构可靠度设计原理
工程结构荷载与结构可靠度设计原理工程结构荷载是指在结构设计中所考虑的各种外部荷载，包括自重、活载、风荷载、地震荷载等。
这些荷载对于结构的安全性和可靠性有着至关重要的影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑荷载的大小、方向、作用时间等因素，以确保结构的安全性和可靠性。
结构可靠度设计原理是指在结构设计中，要考虑结构的可靠性，即在设计中要充分考虑各种不确定因素，如荷载、材料强度、结构几何形状等因素的不确定性，以确保结构在使用过程中的安全可靠性。
结构可靠度设计原理是结构设计的重要原则之一，它是保证结构安全可靠的基础。
在结构设计中，荷载是影响结构安全可靠性的重要因素之一。
荷载的大小、方向、作用时间等因素都会对结构的安全性和可靠性产生影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑荷载的大小、方向、作用时间等因素，以确保结构的安全性和可靠性。
除了荷载外，材料强度也是影响结构安全可靠性的重要因素之一。
材料强度的不确定性会对结构的安全性和可靠性产生影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑材料强度的不确定性，以确保结构的安全性和可靠性。
此外，结构几何形状也是影响结构安全可靠性的重要因素之一。
结构几何形状的不确定性会对结构的安全性和可靠性产生影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑结构几何形状的不确定性，以确保结构的安全性和可靠性。
综上所述，工程结构荷载与结构可靠度设计原理是结构设计中的重要原则之一。
在结构设计中，必须充分考虑荷载的大小、方向、作用时间等因素，以及材料强度和结构几何形状的不确定性，以确保结构的安全性和可靠性。
只有在结构设计中充分考虑这些因素，才能保证结构在使用过程中的安全可靠性。
工程结构荷载与结构可靠度设计原理
工程结构荷载与结构可靠度设计原理在工程设计中，结构的可靠性是一个非常重要的考虑因素。
结构的可靠性设计能够保证结构在设计寿命内能够安全可靠地承受荷载。
而荷载是指作用在结构上的外力，包括静荷载和动荷载。
本文将介绍工程结构荷载的分类以及结构可靠度设计的原理。
我们来看一下工程结构荷载的分类。
根据荷载的性质和作用方式，可以将工程结构荷载分为以下几类：1. 常规荷载：常规荷载是指在结构设计中必须考虑的荷载，包括自重、活载和风荷载等。
自重是指结构本身的重量，活载是指移动在结构上的荷载，如人员、设备、货物等，而风荷载是指风对结构产生的作用力。
2. 临时荷载：临时荷载是指在特定情况下结构承受的临时荷载，包括施工荷载和地震荷载等。
施工荷载是指在结构施工过程中作用在结构上的荷载，地震荷载是指地震时地震波对结构产生的作用力。
3. 异常荷载：异常荷载是指结构设计中可能遇到的非常规荷载，如爆炸荷载、冲击荷载等。
这些荷载需要特殊考虑和设计，以保证结构的安全可靠性。
接下来，我们来介绍结构可靠度设计的原理。
结构可靠度是指结构在设计寿命内能够安全可靠地承受荷载的能力。
结构可靠度设计的原理包括以下几个方面：1. 设计荷载的确定：设计荷载是指在结构设计中考虑的荷载。
确定设计荷载需要考虑结构所处的环境条件、使用要求和设计寿命等因素，以确保结构在设计寿命内能够承受预期的荷载。
2. 荷载效应的计算：荷载效应是指荷载对结构产生的影响。
荷载效应的计算需要考虑结构的几何形状、材料特性和边界条件等因素，以确定结构在荷载作用下的变形、应力和位移等。
3. 结构的可靠性分析：结构的可靠性分析是指通过对结构的荷载效应和结构的可靠性要求进行综合分析，以确定结构的可靠度。
可靠性分析需要考虑荷载的不确定性和结构的不确定性，以保证结构的可靠性。
4. 结构的可靠性设计：结构的可靠性设计是指根据结构的可靠性分析结果，对结构进行合理的设计和优化。
可靠性设计需要考虑结构的材料、截面形状和连接方式等因素，以保证结构在设计寿命内能够安全可靠地承受荷载。
工程结构可靠度课件
第3章 结构可靠度的计算
2 一次二阶矩法 （1）随机变量服从正态分布 ①功能函数为线性函数
Z g X ( X 1 , X 2 ,, X n ) a0 ai X i
i 1 n
可靠指标
Z Z
a 0 ai X i
i 1 2 2 a i Xi i 1 n
i i i
迭代计算步骤 0） X i（ （ 1 ）假定验算点初值 ； ④ F x f x （2）由④计算 X 、 X ； ； g （ 3 ）由①计算 g ( X , X , , X )+ ( X ) X cos X ； （ 4 ）由③计算 ① g (1) X X i （ 5 ）由②计算 ； （ 1） （ 0） X X i i （ 6 ）如果 ，停止迭 X i X cos X X (1 i n) ② 0） 1） X i（ =X i（ 代；否则，取 转④ g X 继续迭代。 cos (1 i n) ③ g
序言——结构可靠度？
如何描述结构的安全度？ 结构应该具有多大的安全度 （How safe is safe enough）？ 如何按规定的安全度进行结 构设计？
本课程基本内容
结构设计中的随机性 结构设计方法的发展过程 可靠度理论及基本概念 可靠度计算方法 荷载和抗力统计分析 可靠度理论在规范中的应用
第2章 基本概念和原理
1 结构分析中的不确定性
（1）随机性 （2）模糊性 （3）知识的不完善性
第2章 基本概念和原理
2 结构功能要求 （1）能够承受施工和使用期间可能出现的各种 作用 （2）保持良好的使用性能 （3）具有足够的耐久性能 （4）当发生火灾时，在规定的时间内能够保持 足够的承载力 （5）当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件 时，结构仍可保持必须的整体稳定，不会出现 与起因不相称的后果
工程结构荷载与可靠度设计原理 第6章 其他作用
第6章其他作用主要内容•第一节温度作用•第二节变形作用•第三节爆炸作用•第四节浮力作用•第五节制动力、牵引力、冲击力•第六节离心力•第七节预加力基本概念及温度作用原理固体的温度发生变化时，会产生热变形热变形受到约束固体内部将产生温度应力或热应力广义上：温度变化是一种作用。
● 季节变化温度变化外部 外部 外部内部 内部 ● 火灾● 室内外温差变化● 混凝土水化热（大坝、大体积基础） ● 钢结构的焊接焊接应力和焊接变形θ变形压住内应力焊缝周围温度场焊接残余变形—由焊缝及其周围不均匀热胀冷缩引起焊接残余应力—由焊缝冷却收缩受到阻碍引起混凝土梁板结构：温度降低板内呈拉应力梁内呈压应力混凝土板产生开裂板变形大于梁产生内力：超静定结构不同于静定结构的特征之一。
温度作用效应：可根据变形协调条件，按结构力学方法计算。
可由虚功原理计算。
不产生内力自由地产生位移 对静定结构：对超静定结构温度应力计算超静定结构温度作用效应的计算方法：方法Ⅰ：将多余约束释放掉，利用温度变形等于约束力变形条件。
方法Ⅱ：将温度变化当作等效力作用于结构。
6-9 •工程处理措施： 设伸缩缝留后浇带 混凝土结构 现浇混凝土楼板后浇带拆分多道焊缝焊接次序交替进行 分多道焊缝预加反变形降低焊接应力和焊接变形的措施施焊前，预加反向变形。
合理安排焊接次序，第二节 变形作用✓支座移动•常见的变形作用✓构件的强制装配✓基础不均匀沉降✓混凝土结构的徐变与收缩广义上：变形作用也是荷载。
•工程处理措施：设沉降缝地基加固增加上部结构的刚度截面配筋较多混凝土在长期外力作用下产生随时间而增长的变形。
■ 混凝土两种特殊的变形作用：钢筋应变（应力）增加 混凝土应力减小钢筋变形增加 钢筋阻碍其收缩 混凝土受拉，钢筋受压 收缩裂缝变形作用计算对于静定结构，不产生内力。
对于超静定结构，如果结构的约束处或非约束处被迫发生变形，这一变形将使结构产生内力。
■变形作用的计算将多余约束释放掉，利用被迫变形等于约束力变形条件。
工程结构可靠度计算方法ppt课件
§8.1 可靠度的基本概念
§8.1.1 可靠度的定义
足够的耐久性--指结构在规定的工作环境中，在预定 时期内，其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接 受的失效概率。 从工程概念上讲，足够的耐久性就是指在正常维护条 件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。
整体稳定性--指在偶然事件发生时和发生后，建筑结 构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌
4、在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要
的整体稳定性
1项、4项 结构安全性的要求
2项
结构适用性的要求
3项
结构耐久性的要求
8
§8.1 可靠度的基本概念
§8.1.1 可靠度的定义
设计使用年限(design working life)
——设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其 预期目的使用的时期
4
100
纪念性建筑和特别重要的建筑结构 9
§8.1 可靠度的基本概念
§8.1.1 可靠度的定义
设计基准期(design reference period) ——为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而
选用的时间参数 规范所采用的设计基准期为50年 ——设计基准期不等同于建筑结构的设计使用年限
很难有足够的数据保证边缘分布函数和协方差是可信的； 其次，即使联合概率密度函数是已知的，但当变量较多或 功能函数为非线性时，上式确定的积分也会亦得相当复杂。
17
§8.2 中心点法
§8.2.1两个正态分布随机变量的模式
中心点法： 只适用于基本变量为正态分布、功能函数 为线性的情况
失效概率 Pf
效概率Pf
具有一一对
Pf
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风对屋面积雪的影响—漂积作用 在下雪过程中，风会把部分本将飘落在屋面上的 雪吹积到附近的地面上或其他较低的物体上，这 种影响称为风的漂积作用。
2015/7/27
§2.3 雪荷载
漂积作用的影响： 使敞风较好的平屋面或小坡度屋面上的雪压小于 邻近地面上的雪压； 在高低跨屋面的情况下，在低屋面形成局部较大 的漂积荷载；
2015/7/27
§1.1 荷载与作用
直接作用
作 广义荷载
2015/7/27
狭义荷载
用
间接作用
§1.2 作用的分类
1. 按随时间的变异分类 （ 1 ）永久作用：在结构设计基准期内其值不随时 间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。 例如，结构自重、土压力、水压力、预加应力、 基础沉降、焊接等。 （ 2 ）可变作用：在结构设计基准期内其值随时间 变化，且其变化与平均值相比不可忽略。例如， 车辆重力、人员设备重力、风荷载、雪荷载、 温度变化等。 （ 3 ）偶然作用：在结构设计基准期内不一定出现 而一旦出现其量值很大且持续时间较短。例如， 地震。
2015/7/27
§2.4 车辆荷载
车辆荷载布置图
单位（m）
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§2.4 车辆荷载
列车荷载 列车荷载应采用中华人民共和国铁路标准活载， 及“中-活载”。
我国城市桥梁设计荷载标准规定的城-A级车道荷载
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§2.5 楼面活荷载
定义
楼面活荷载指房屋中生活或工作的人群、家具、 用品、设施等产生的重力荷பைடு நூலகம்。 工程处理 考虑到楼面活荷载在楼面位置上的任意性，工程 设计应用时，一般将其处理为楼面均布荷载。 折减 计算结构或构件楼面活荷载效应时，如引起效应 的楼面活荷载面积超过一定的数值，则应对楼面 均布活荷载折减。
d
2015/7/27
§2.3 雪荷载
雪重度随雪深的变化：
2015/7/27
§2.3 雪荷载
雪密度随时间的变化：
基本雪压最好是直
接量测，即直接记 录地面雪压值。 最大雪深与最大雪 重度两者并不一定 同时出现。
2015/7/27
§2.3 雪荷载
二、屋面的雪压 影响屋面雪压的因素： ①风；②屋面形式；③屋面散热。
§1.2 作用的分类
3. 按结构的反应分类
（ 1 ）静态作用：对结构或结构构件不产生加速度 或其加速度可以忽略不计。例如，结构自重、 土压力、温度变化等。 （ 2 ）动态作用：对结构或结构构件产生不可忽略 的加速度。例如，地震、风、冲击和爆炸等。
2015/7/27
第2章
§2.1 结构自重
重力
§2.4 车辆荷载
§2.1 结构自重
按长度分布自重f
2015/7/27
§2.1 结构自重
均质土中竖向自重应力分布
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§2.1 结构自重
成层土中竖向自重应力沿深度的分布
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§2.1 结构自重
成层土深度z处的竖直有效自重应力
cz 1h1 2 h2
式中
n hn i hi
i w
' i
w
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水的重度，一般取10kN/m3
§2.3 雪荷载
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§2.3 雪荷载
一、基本雪压
定义：当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经 统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压 值。
S d
式中：
S
雪压(N/m2) 雪重度(N/m3) 雪深(m)
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§1.2 作用的分类
2. 按随空间位置的变异性分类
（ 1 ）固定作用：在结构空间位置上具有固定的分 布。例如，结构自重、结构上的固定设备荷载 等。 （ 2 ）可动作用：在结构空间位置上的一定范围内 可以任意分布。例如，房屋中的人员、家具荷 载、桥梁上的车辆荷载等。
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工程结构荷载与可靠度设计原理
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第1章
§1.1 荷载与作用
荷载类型
§1.2 作用的分类
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§1.1 荷载与作用
荷载—由各种环境因素产生的直接作用在结构上的 各种力，例如重力、土压力、水压力、风压力； 效应—结构的内力、位移、变形、应力、应变、裂 缝、速度、加速度等； 作用—能使结构产生效应的各种因素总称为作用； 直接作用—直接作用在结构上的各种荷载； 间接作用—能引起结构内力、变形等效应的非直接 作用因素，如地震、温度变化、基础不均匀沉降等。
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§2.3 雪荷载
单跨双坡屋面雪载分布
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§2.3 雪荷载
屋面散热的影响
屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也 使雪滑移更易发生，故采暖房屋的积雪一般比非 采暖房屋小。
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§2.4 车辆荷载
定义 对于公路桥，车辆荷载是指汽车、挂车、履带车 等； 对于铁路桥，车辆荷载是指列车。
§2.2 土的自重应力
§2.5 楼面活荷载
§2.3 雪荷载
§2.6 人群荷载
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§2.1 结构自重
Gb V
式中
Gb
构件的自重（kN） 构件材料的重度（kN/m3） 构件的体积，一般按设计 尺寸确定（m3）
V
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§2.1 结构自重
按面积分布自重F
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高低屋面上漂积雪的分布
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§2.3 雪荷载
对多跨屋面及曲线型屋面，屋谷附近区域的积雪 比屋脊区大。
多跨屋面上的积雪分布
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§2.3 雪荷载
屋面坡度对积雪的影响 当屋面坡度大到某一角度时，积雪就会在屋面 上产生滑移或滑落，坡度越大滑落的雪越多，使 屋面雪载越小。 屋面坡度对屋面积雪分布系数的影响
i 1
n
n
hi
从天然地面起到深度z处的土层数 第i层土的厚度（m） 第i层土的天然重度，若土层位 于地下水位以下，计算土的自 ' 重应力时应取土的有效重度 i
i
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§2.1 结构自重
土的有效重度
' i
若土层位于地下水位以下，由于受到水的 浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重 力扣除浮力后的重度称为土的有效重度， 是土的有效密度与重力加速度的乘积
车辆荷载标准 车列荷载 车道荷载
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§2.4 车辆荷载
公路车辆荷载
汽车荷载分为两个等级：公路Ⅰ级和公路Ⅱ级； 对于桥梁结构的整体计算，汽车荷载采用车道荷 载；对于桥梁的局部加载；
对于涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算，汽车荷 载采用车辆荷载。 对于多车道桥涵，可根据多个车道上同时出现最 大汽车荷载的概率大小，对荷载效应进行折减。 车道数越多，折减率越大。