钢材的容许应力 - 360文档中心

321钢桥设计基本参数

“321” 钢桥设计基本参数简介：装配式公路钢桥（简称“321”钢桥）是在原英制贝雷桁架桥的基础上，结合我国国情和实际情况研制而成的快速组装桥梁,材料为16Mn。

“321”钢桥属临时性桥梁结构，钢材的容许应力按基本容许应力提高30%，本桥设计时采用的容许应力按下列确定：16锰钢的拉应力、压应力及弯应力：1.3×210=273 MPa16锰钢的剪应力：1.3×120=156 MPa销子为30铬锰钛，插销为弹簧钢30铬锰钛的拉应力、压应力及弯应力0.85×1300=1105 MPa30铬锰钛的剪应力0.45×1300=585 MPa2、钢梁截面特性（1）、桁架上下弦杆系由各两根10号热轧槽钢背靠背组合而成，腹杆由8号工字钢组成；（2）、“321”钢桥在大多数情况下，最大跨径是由容许弯矩控制，但在个别情况下，是由剪力控制。

桥梁几何特性表（表中数值为半边桥之值，全桥时应乘2）几何特性 W（cm3） I（cm4）结构构造单排单层不加强 3578.5 250497.2加强 7699.1 577434.4双排单层不加强 7157.1 500994.4加强 15398.3 1154868.8三排单层不加强 10735.6 751491.6加强 23097.4 1732303.2双排双层不加强 14817.9 2148588.8加强 30641.7 4596255.2三排双层不加强 22226.8 3222883.2加强 45962.6 6894382.8桁架容许内力表桥型不加强桥梁加强桥梁容许内力单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩（KN·M） 788.2 1576.4 2246.4 3265.4 4653.2 1687.5 3375.0 4809.4 6750.0 9618.8剪力（KN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9“321”钢桥弦杆截面积A（cm2）：2×12.74=25.48弦杆惯矩Ix（cm4）：396.6弦杆截面模量Wx（cm3）：79.4自由长度Lp（cm）：75长细比λ= Lp/r ：19纵向弯曲系数φ：0.953弦杆纵向容许受压荷载（KN）：6631、容许内力指的是跨中弯矩和支点剪力；2、桁架销子双剪状态容许剪力550KN（销子直径为49.5mm）；3、弦杆螺栓允许剪力150KN，允许拉力80KN。

容许应力法和概率极限状态设计法在钢结构设计中的应用

容许应力法和概率极限状态设计法在钢结构设计中的应用1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。

2、四种结构设计理论简述2.1、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。

材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。

容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。

2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。

破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。

2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。

极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。

这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。

继承了容许应力法和破坏阶段法的优点；在结构分析方面，承载能力状态以塑性理论为基础；正常使用状态以弹性理论为基础；对于结构可靠度的定义和计算方法还没法给予明确回答。

2.4、概率（极限状态）设计法该方法的设计准则是：对于规定的极限状态，荷载引起的荷载效应（结构内力）大于抗力（结构承载力）的概率（失效概率）不应超过规定的限值。

水电站压力管道

第八章水电站压力管道第一节压力管道的功用、类型一、功用和特点压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管，一般为有压状态。

其特点是集中了水电站大部分或全部的水头，另外坡度较陡，内水压力大，还承受动水压力的冲击(水锤压力)，且靠近厂房，一旦破坏会严重威胁厂房的安全。

所以压力管道具有特殊的重要性，对其材料、设计方法和加工工艺等都有特殊要求。

压力管道的主要荷载为内水压力，管道的内直径D(m)和其承受的水头H(m)及其乘积HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。

目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。

HD值最高的常见于抽水蓄能电站，已超过5 000m2。

二、分类压力管道可按照布置型式和所用的材料分类，见表8-1。

表8-1 压力管道类型其中，明管适用于引水式地面厂房，地下埋管多为引水式地面或地下厂房采用，混凝土坝身管道则只能在混凝土坝式厂房中使用。

由于钢材强度高，防渗性能好，故钢管或钢衬混凝土衬砌管道主要用于中、高水头电站；而钢筋混凝土管适用于中小型电站。

图8-1 焊缝布置图(一) 钢管钢管按其自身的结构又可分为：(1) 无缝钢管。

其直径较小，适用于高水头小流量的情况。

(2) 焊接钢管。

适用于较大直径的情况。

焊接钢管由弯成圆弧形的钢板焊接而成，焊缝结构如图8-1所示，一般相邻两节管道的纵缝应错开一定角度，以避免焊缝薄弱点在同一直线上。

(3) 箍管。

当HD>1 000m2时，钢板厚度一般会超过40mm，其加工比较困难，因而在这种情况下常采用箍管。

箍管是在焊接管或无缝钢管外套以无缝的钢环(钢箍，称为加劲环)，从而使管壁和钢箍共同承受内水压力，以减小管壁钢板的厚度。

钢管所使用的钢材应根据钢管结构型式、钢管规模、使用温度、钢材性能、制作安装工艺要求以及经济合理等因素参照设计规范选定。

(二) 钢筋混凝土管钢筋混凝土管具有造价低、刚度较大、经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。

容许应力法和概率(极限状态)设计法在钢结构设计中的应用

容许应力法和概率（极限状态）设计法在钢结构设计中的应用内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望达到提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。

1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。

2、四种结构设计理论简述2.1、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。

材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。

容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。

2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。

破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。

2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。

极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。

这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。

q345钢材容许应力法弯曲应力和剪应力

《q345钢材容许应力法弯曲应力和剪应力》1. 前言q345钢材容许应力法弯曲应力和剪应力是钢结构设计中一个重要的概念。

在本文中，我们将深入探讨这一主题，全面解析q345钢材的容许应力法在弯曲和剪切方面的应用。

2. q345钢材概述让我们简要回顾一下q345钢材的基本特性。

q345钢材是一种低合金钢，具有良好的可塑性和焊接性，同时具有较高的屈服强度和抗拉强度。

在钢结构工程中得到了广泛的应用。

3. 容许应力法基本原理容许应力法是一种用于设计结构元件的方法，其基本原理是在元件中引入内部受力状态，通过计算由内力引起的应力和变形，从而确定结构元件的尺寸和材料。

q345钢材在容许应力法中的应用，主要是针对其在弯曲和剪切状态下的受力情况进行考虑。

4. q345钢材在弯曲应力下的应用在钢结构设计中，弯曲是一种常见的受力状态。

q345钢材在受弯曲作用下，会产生弯曲应力，其大小与截面惯性矩和截面形状有关。

通过容许应力法的计算，可以确定q345钢材在弯曲载荷下的容许应力，从而保证结构的安全性和稳定性。

5. q345钢材在剪应力下的应用除了弯曲应力外，剪应力也是在钢结构中需要考虑的受力状态。

在剪切作用下，q345钢材会出现剪应力，其大小与结构的剪力和截面性质有关。

通过容许应力法的分析，可以确定q345钢材在剪切载荷下的容许应力，以保证结构的整体稳定性。

6. 个人观点和总结q345钢材容许应力法在弯曲应力和剪应力方面的应用，对于钢结构设计具有重要的意义。

通过合理的计算和分析，可以确保结构元件在弯曲和剪切作用下不会发生失稳和破坏。

在实际工程中，我们需要充分了解q345钢材的容许应力法，合理应用于钢结构设计中。

在本文中，我们通过对q345钢材容许应力法弯曲应力和剪应力的深度探讨，希望能够对读者有所帮助。

也希望能够引起更多人对钢结构设计中容许应力法的重视，为工程实践提供更多有益的参考和指导。

7. 结束语在本文中，我们围绕q345钢材容许应力法弯曲应力和剪应力进行了全面分析和探讨。

材料力学2

解：画出杆的扭矩图如图所示。

可知最大弯矩为6kN ·m。

分别根据强度条件和刚度条件选择杆件直径，取其大者。

（1）根据强度条件τmax =M n,maxW p=163.14d3M n,max ≤[]τ得：[]d ≥316M n,max3.14=0.091m=91mm（2）根据刚度条件θ=M n GI p=323.14d 4M n ≤[]θG得：[]d ≥32M n3.14=0.078m=78mmθG由以上计算结果可知，杆所需的直径d=91mm 。

4、起重吊车AB 行走于CD 梁上，CD 梁是由两个同型号的工字钢组成。

已知吊车的自重为5kN ，最大起重量为10kN ，钢材的容许应力[σ]=160MPa ， CD 梁长L=12m ，根据正应力强度条件确定工字钢的截面系数（设荷载平均分配在二工字钢上）。

解：吊车及其起重物的重量由吊车的前后轮承担，各受7.5kN 的力。

13.75kN6.25kN1.25kN当吊车行驶到梁中部时，梁有最大弯矩，从附图的弯矩图可知，最大弯矩值为：M max = 37.5 kN.m当吊车行驶到梁的一端时，梁端有最大剪力，从附图的剪力图可知，最大剪力值为： Q max = 13.75kN先以正应力强度选择工字钢型号。

由正应力强度条件（由于梁是由两个工字钢组成）[]M maxσσmax =2W z≤ 得：[]M max σ≥=W z 2117cm 45、平行杆系列化、2、3悬吊着刚性横梁AB 如图（a ）所示。

在横梁上作用着荷载G 。

如杆菌、2、3的截面积、长度、弹性模量均相同，分别为A 、I 、E 。

试求：三根杆的轴力N 1，N 2，N 3。

6、已知圆轴受外力偶矩m=2KN ，材料的许可切应力[τ]=60MP 。

（1）试设计实心圆轴的直径D 1；（2）若该轴改为α=d/D=0.8的空心圆轴，试设计空心圆轴的内、外径d 2、D 2。

7、用钢板制成的工字形截面梁其尺寸及梁上荷载如图所示，已知P=90kN ，钢材的容许应力[σ]=160MPa ，[τ]=100MPa ，试全面校核梁的强度(按第三强度论)。

6容许应力法和承载能力极限状态法在钢结构设计中的区别

容许应力法和概率（极限状态）设计法在钢结构设计中的应用中铁五局集团公司经营开发部肖炳忠内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。

1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。

2、四种结构设计理论简述、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。

材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。

容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。

、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。

破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。

、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。

极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。

这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。

40m组合梁上部结构计算

一、概述一跨简支，标准跨径：40m，计算跨径38.5m，斜交角77°，主梁中心高1.8m，采用预弯钢-砼组合箱梁结构，钢箱梁中心高1.5m，采用Q345C钢材，现浇混凝土C50钢纤维混凝土，厚30cm。

桥型截面布置如下（单位：mm）：单幅桥主梁断面图 1二、主梁材料及参数1．主梁Q345C钢，工厂预制。

Q345C钢物理－力学性能如下：弹性模量: E s＝2.06x105 MPa剪切模量: G s＝0.79x105 MPa质量密度: r＝78.5 kN/m3线膨胀系数: a s＝1.2 x10-5/℃泊松比: m s＝0.3应力松弛: s＝1.5%局部次要钢结构采用Q235C钢屈服强度取σs＝324MPa，其相应的基本容许应力乘以折减系数324/343＝0.945，折减后见上表括号内数值。

2. C50混凝土抗压标准强度：f ck＝32.4MPa、抗压设计强度为f cd＝22.4MPa；抗拉标准强度：ft k＝2.65MPa、抗拉设计强度为f td＝1.83MPa；弹性模量Ec＝3.45x104MPa3．普通钢筋：R235钢筋的抗拉(抗压)设计强度：f sd=195MPa；HRB335钢筋的抗拉(抗压)设计强度：f sd=280MPa；三、荷载计算1、主梁自重边梁1＃、3＃梁宽5.1m、2＃梁宽4.8m一片钢箱梁自重（每延米）：q＝863.7*1.05/40＝22.67 kN/m现浇层自重（每延米）：1＃、3＃梁q＝5.1*0.3*26＝39.78 kN/m2＃梁q＝4.8*0.3*26＝37.44 kN/m2、二期恒载铺装自重（每延米）：1＃、3＃梁q＝5.1*0.1*24＝12.24 kN/m2＃梁q＝4.8*0.1*24＝11.52 kN/m地袱及盖板（每延米）：q＝16 kN/m栏杆（每延米）：q＝2 kN/m防撞墙（每延米）：q＝8 kN/mD500mm水管及支撑板：q＝2.9 kN/m（※钢箱梁、现浇层、附属构造具体尺寸详见施工图※）3、可变作用1）温度荷载简支梁整体温差按±30℃考虑，温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）的规定计算。

容许应力法

x
0
y

su 0.01
h0
h
as
As Ts=f yAs
铁路混凝土结构设计原理（容许应力计算法）
二、换算截面
为了利用材料力学中匀质梁的公式，还需把由钢筋和混凝土两种弹性模量不同的材料组成的实际截面，换算成由一种拉压性能相同的假想材料组成的与它功能相等的匀质截面，此即所谓换算截面。
功能相等——实际截面与换算截面的（1）变形条件一致，

M
ab
(1

b
2
)
fc
注意：a在这两个公式中有不同的含义。
铁路混凝土结构设计原理（容许应力计算法）
（3）确定钢筋的截面积 As
As
根据平衡方程，由公式（3-10）得：

M
[
s
3
有箍筋及斜筋时的主拉应力
[ tp1] 1.3 1.55 1.78 1.99 2.21 2.42 2.59 2.77 2.95
4
无箍筋及斜筋时的主拉应力
[ tp2 ] 0.47 0.57 0.66 0.73 0.82 0.89 0.96 1.03 1.09
梁部分长度中全由
5 混凝土承受的主拉
应力
6 纯剪应力
[ tp3 ] 0.24 0.29 0.33 0.37 0.41 0.45 0.48 0.52 0.55 [ c ] 0.71 0.86 0.99 1.10 1.22 1.34 1.44 1.54 1.64
铁路混凝土结构设计原理（容许应力计算法）
钢筋的容许应力[ s ]
Ⅰ级钢筋
铁路混凝土结构设计原理（容许应力计算法）
（2）确定混凝土的截面尺寸 b 及 h
bh02

钢结构设计原理

钢结构设计原理1.1 钢结构的特点钢结构主要是指由钢板、热轧型钢、薄壁型钢或焊接型材等构件通过连接件连接组合而成的结构，它是土木工程的主要结构形式之一。

目前，钢结构在工业厂房、大跨结构、房屋建筑、桥梁、塔桅和特种结构中都得到广泛采用，这是由于钢结构与其他材料的结构相比有如下特点：(1) 建筑钢材强度高，塑性和韧性好强度高，钢与混凝土、木材相比，虽密度较大，但其强度较混凝土和木材要高得多，其密度与强度的比值一般比混凝土和木材小，因此在同样受力的情况下，钢结构与钢筋混凝土结构和木结构相比，构件较小，质量较轻。

适用于建造跨度大、高度高和承载重的结构。

塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂，只会增大变形，因此容易被发现。

此外，还能将局部高峰应力重分配，使应力变化趋于平缓。

韧性好，适宜在动力荷载下工作，因此在地震区采用钢结构较为有利。

(2) 钢结构的重量轻钢材容重大，强度高，但做成的结构却比较轻。

结构的轻质性可用材料的质量密度和强度的比值来衡量，值越小，结构相对越轻。

建筑钢材的值在之间；木材的值为；钢筋混凝土的值约为。

以同样的跨度承受同样的荷载，钢屋架的质量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/4～1/3，冷弯薄壁型钢钢屋架甚至接近1/10。

重量轻，可减小基础的负荷，降低地基、基础部分的造价，同时还方便运输和安装。

(3) 材质均匀，和力学计算的假定比较符合钢材由于冶炼和轧制过程的严格控制，材质波动范围小，其内部组织比较均匀，接近各向同性，可视为理想的弹—塑性体，因此，钢结构的实际受力情况和工程力学的计算结果比较符合，在计算中采用的经验公式不多，从而，计算的不确定性较小，计算结果比较可靠。

(4) 钢结构制造简便，施工工期短钢结构构件一般采用由专业化的金属结构厂轧制成型的各种型材，制作简便，准确度和精密度都较高。

制成的构件可直接运到现场拼装，采用焊接或螺栓连接。

钢构件重量较轻、连接简单、安装方便、施工机械化程度高、施工工期短、降低造价，综合经济效益较好。

钢材安全系数与许用应力

安全系数与许用应力
由于各种原因使结构丧失其正常工作能力的现象，称为失效。

工程材料失效的两种形式为：
（1）塑性屈服，指材料失效时产生明显的塑性变形，并伴有屈服现象。

如低碳钢、铝合金等塑性材料。

（2）脆性断裂，材料失效时几乎不产生塑性变形而突然断裂。

如铸铁、混凝土等脆断材料。

许用应力：保证构件安全可靠工作所容许的最大应力值。

对于塑性材料，进入塑性屈服时的应力取屈服极限，对于某些无明显屈
服平台的合金材料取，则危险应力或；对于脆性材料：断裂时的应力是强度极限，则。

构件许用应力用表示，则工程上一般取
塑性材料：；
脆性材料：
分别为塑性材料和脆性材料的安全系数。

表1 常用金属材料拉伸和压缩时的机械性质（常温、静载）
表2 常用非金属材料拉伸和压缩时的机械性质（常温、静载）
(完)
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容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率(极限状态)设计法

容许应力法和概率(极限状态)设计法应用类2010-05-24 17:59:07 阅读91 评论0 字号：大中小订阅在钢结构设计中的应用中铁五局集团公司经营开发部肖炳忠内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。

1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。

2、四种结构设计理论简述、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。

材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。

容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。

、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。

破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。

、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。

6容许应力法和承载能力极限状态法在钢结构设计中的区别(改版)

容许应力法和概率（极限状态）设计法在钢结构设计中的应用中铁五局集团公司经营开发部肖炳忠内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。

1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。

2、四种结构设计理论简述2.1、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。

材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。

容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。

2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。

破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。

2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。

极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。

钢材性能指标

钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面缩减率来表示。
抗但拉屈强强度比1虽过．然小不时伸，能长钢直材接率强作为度：计的伸算有依效长据利，用率但率反屈低服，映强造度成钢浪与材抗费拉。拉强度伸的断比值裂，即时“屈所强比能”（承σs受/σb的）对塑工程性应变用有形较大能意力义。，是
通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。
（二）、塑性：中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象，规范规定以0.
强化阶段压力曲线又有上升趋势这一阶段可得到抗拉强度钢材的冷弯性能与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性，而且冷弯是在更苛刻的条件下对钢材塑性的严格检验，它能反映钢材内部组织是否均匀、是否存在内应力及夹杂物等缺陷。钢材的疲劳强度与很多因素有关，如组织结构、表面状态、合金成分、夹杂物和应力几种情况等。
抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力，即当拉应力达到强度极限时，钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。
抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度与抗拉强度的比值，即“屈强比”（σs/σb）对工程应用有较大意义。屈强比愈小，反映钢材在应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大，即延缓结构损坏过程的潜力愈大，因而结构愈安全。但屈强比过小时，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。常用碳素钢的屈强比为～，合金钢的屈强比为～
4 .颈缩阶段当试件达到时，在承载力最弱的截面处，截面收缩，局部变
细,并且荷载下降直至拉断，本阶段可得到收缩率和伸长率
术语解释 1、弹性模量和比例极限：
钢材受力初期，应力与应变成正比例增长，应力与应变之比是常数，称为弹性模量即E=σ/ε。这个阶段的最大应力（A点的对应值）称为比例极限σa。
E值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定荷载作用下，E值越大，材料发生的弹性变形量越小。一些对变形要求严格的构件，为了把弹性变形控制在一定限度内，应选用刚度大的钢材。

42米钢桥设计计算书(中南大学)要点

42m钢桁架铁路桥设计学院：土木工程学院班级：桥梁姓名：学号：指导老师：42m钢桁架桥课程设计一、设计目的：跨度L=42米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计二、设计依据：1. 设计《规范》现行桥规，也可采用铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《老桥规》。

2. 结构基本尺寸计算跨度L=42m；桥跨全长L=42.10m；节间长度d=7.00m；主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m；主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.45m；纵梁中心距b=2.00m；3. 钢材及其基本容许应力：杆件及构件——16Mna；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。

4. 结构的连接方式：桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接；人行道托架采用精制螺栓连接；焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》；高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm；5. 设计活载等级——标准中活载6. 设计恒载主桁P3=16.8kN/m；联结系P4=2.85kN/m；桥面系P2=7.39kN/m；高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%; 检查设备P5=1.00kN/m；桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%。

计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。

三、设计内容：1. 主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上；2. 围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算；3. 主桁E2节点设计及检算；4. 绘制主桁E2节点图(3号图)。

四、提交文件：1．设计说明书； 2． 2、3号图各一张要求：计算正确，书写条理清楚，语句通顺；结构图绘制正确，图纸采用的比例恰当，线条粗细均匀，尺寸标准清晰。

第一章设计依据一、设计规范中华人民功和国铁道部1986年《铁道桥涵设计规范》（TBJ2—85），以下简称《桥规》。

河海大学材料力学习题册答案解析

学号姓名2-1 求下列结构中指定杆内的应力。

已知(a)图中杆的横截面面积A 1=A 2=1150mm 2。

2-2 求下列各杆内的最大正应力。

（3）图(c)为变截面拉杆，上段AB 的横截面积为40mm 2，下段BC 的横截面积为30mm 2，杆材料的ρg =78kN/m 3。

A E C D B2-4一直径为15mm，标距为200mm 的合金钢杆，比例极限内进行拉伸试验，当轴向荷载从零缓慢地增加58.4kN 时，杆伸长了0.9mm，直径缩小了0.022mm，确定材料的弹性模量E、泊松比ν。

2-6图示短柱，上段为钢制，长200mm，截面尺寸为100×100mm2；下段为铝制，长300mm，截面尺寸为200×200mm2。

当柱顶受F力作用时，柱子总长度减少了0.4mm，试求F值。

已知E钢=200GPa，E铝=70GPa。

2-7图示等直杆AC，材料的容重为ρg，弹性模量为E，横截面积为A。

求直杆B截面的位移ΔB。

学号姓名2-8图示结构中，AB可视为刚性杆，AD为钢杆，面积A1=500mm2，弹性模量E1=200GPa；CG为铜杆，面积A2=1500mm2，弹性模量E2=100GPa；BE为木杆，面积A3=3000mm2，弹性模量E3=10GPa。

当G点处作用有F=60kN时，求该点的竖直位移ΔG。

2-11图示一挡水墙示意图，其中AB杆支承着挡水墙，各部分尺寸均已示于图中。

若AB 杆为圆截面，材料为松木，其容许应力［σ］=11MPa，试求AB杆所需的直径。

2-12图示结构中的CD杆为刚性杆，AB杆为钢杆，直径d=30mm，容许应力［σ］=160MPa，弹性模量E=2.0×105MPa。

试求结构的容许荷载F。

2-14图示AB为刚性杆，长为3a。

A端铰接于墙壁上，在C、B两处分别用同材料、同面积的①、②两杆拉住，使AB杆保持水平。

在D点作用荷载F后，求两杆内产生的应力。

设弹性模量为E，横截面面积为A。

容许应力方法和可靠度设计法区分

容许应力方法和可靠度设计法区分容许应力设计法，也称为ASD法，设计准则是：结构构件的计算应力应不超过结构设计规范规定的容许应力。

容许应力设计法形式简单，应用方便。

但这种方法采用凭经验确定的定值的单一安全系数，没有考虑各种结构具体情况的差异，因而不能保证所设计结构具有比较一致的安全水平。

例如不同结构承受各种不同类型荷载的组合，各种荷载超过标准值的概率和幅度各不相同，尤其对某些活荷载有较大的超载可能，有些情况某些荷载小于标准值反而对结构或构件更不利；因而在相同的安全系数下将反映不同的安全度。

各种材料的强度性能等的离散情况（标准差）不同，需要采用相应不同的安全系数（钢材强度的标准差较小，故钢结构的安全系数小于钢筋混凝土和砌体等结构），安全系数较大的结构也不反映有更大的安全度；等等。

此外，容许应力设计法按弹性方法计算构件应力；因而对发展塑性变形能继续提高承载力的构件或结构（如受弯构件等）将比发展塑性变形不能或较少提高承载力的构件或结构（如轴心受力构件）具有更大的实际安全储备和安全度。

概率极限状态设计法，也称为LRFD法，这种方法除考虑两类极限状态、采用数理统计方法以一定概率确定荷载和材料强度标准值以外，还给出极限状态方程和功能函数，用结构失效概率或可靠指标度量结构可靠性，对荷载效应S和结构抗力R的联合分布进行考察，在结构极限状态方程和结构可靠度之间以概率建立关系。

这种方法只需考虑随机变量的平均值（又称一阶原点矩）和方差（即标准差的平方，又称二阶中心矩），而且在计算中对非线性的结构功能函数用泰勒级数展开，取一次幂项近似变为线性的。

所以这种方法称为一次二阶矩极限状态设计法，简称一次概率法或二阶矩概率法。

因为用这种方法分析结构可靠度还存在一定的近似性，所以有时也称近似概率法。

钢结构设计规范GB50017-2003中明确指出：除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，并用分项系数设计表达式进行计算。