《工程荷载与可靠度设计原理》课后思考题及复习详解

《工程荷载与可靠度设计原理》

-一课后思考题解答

1荷载与作用

1.1什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？

结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥而的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。另一种是施加于结构上的外加变形和约朿变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的力效应，温度变化引起结构约朿变形产生的力效应，由于地震适成地而运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都是间接作用于结构，称为间接作用。

“荷载”仅指施加于结构上的直接作用：而“作用“泛指使结构产生力、变形的所有原因。

1.2结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？

结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固左作用和自由作用：按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。

1.3什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？

荷载代表值是考虑荷载变异特征所賦予的规左疑值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值：标准值，组合值，频遇值和准永久值。荷载可根据不同设计要求规左不同的代表值，苴中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考虑相应的系数得到。

2重力

2.1成层土的自重应力如何确建？

地而以下深度z处的上体因自身重量产生的应力可取该水平截而上单位而积的上柱体的重力，对于均匀土自重应力与深度成正比，对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。

2.2 土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？

根据挡上墙的移动情况和墙后土体所处应力状态，丄压力可分为静I上上压力、主动上压力和被动土压力三种类别。上的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填上性质、墙体刚度、地基上质等因素有关。

2.3试述静止土压力、主动土压力和被动土压力产生的条件？比较三者数值的大小？

当挡上墙在土压力作用下，不产生任何位移或转动，墙后上体处于弹性平衡状态，此时墙背所受的土压力称为静止土压力，可用民表示。

当挡土墙在土压力的作用下，向离开丄体方向移动或转动时，作用在墙背上的土压力从静止上压力值逐渐减少，直至墙后土体出现滑动而。滑动面以上的丄体将沿这一滑动面向下向前滑动，在滑动楔体开始滑动的瞬间，墙背上的土压力减少到最小值，上体应力处于主动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为主动土压力，可用民表示。

当挡上墙在外力作用下向上体方向移动或转动时，墙体挤压墙后土体，作用在墙背上的上压力从静止上压力值逐渐增大，墙后丄体也会出现滑动面，滑动面以上土体将沿滑动方向向上向后推出，在滑动楔体开始隆起的瞬间，墙背上的土压力增加到最大值，丄体应力处于被动极限平衡状态。此时作用在墙背上的土压力

称为被动土压力，可用坊表示。

在相同的墙高和填土条件下，主动上压力小于静止土压力，而静止上压力又小于被动上压力，即：

Ea < E Q < Ep

2.4当楼面面积较大时，楼面均布活荷载为什么要折减？

民用建筑的楼而均布活荷载标准值是建筑物正常使用期间可能出现的最大值，当楼面而积较大时，作用在楼面上的活荷载不可能同时布满全部楼面，在计算楼而梁等水平构件楼而活荷载效应时，若荷载承载而积超过一定的数值，应对楼而均布活荷载予以折减。同样，楼而荷载最大值满布各层楼面的机会更小，在结构设计时，对于墙、柱等竖向传力构件和基础应按结构层数予以折减。

2.5车道荷载为什么要沿横向和纵向折减？

桥梁设计时各个车道上的汽车荷载都是按最不利位置布苣的，多车道桥梁上的汽车荷载同时处于最不利位宜可能性随着桥梁车道数的增加而减小。在计算桥梁构件截面产生的最大效应（力、位移）时，应考虑多车逍折减。当桥涵设讣车道数等于或大于2时，由汽车荷载产生的效应应进行折减。大跨径桥梁随着桥梁跨度的增加桥梁上实际通行的车辆达到较髙密度和满载的槪率减小，应考虑il•算跨径进行折减。

2.6什么叫基本雪压？它是如何确定的？

雪压是指单位水平而积上的雪重，雪压值的大小与积雪深度和积雪密度有关。基本雪压是在空旷平坦的地而上，积雪分布均匀的情况下，经统汁得到的50年一遇的最大雪压。屋面的雪荷载由于受到屋面形式、积雪漂移等因素的影响，往往与地而雪荷载不同，需要考虑一换算系数将地面基本雪压换算为屋而雪荷载。

2.7试述风对屋而积雪的漂移作用及其对屋而雪荷载取值的影响？

风对雪的漂积作用是指下雪过程中，风会把部分将要飘落或者已经漂积在屋而上的雪吹移到附近地面或邻近较低的屋而上，对于平屋面和小坡度屋而，风对雪的漂移作用会使屋而上的雪压一般比邻近地面上的雪压要小：对于双坡屋面、髙低跨屋而，迎风而吹来的雪往往在背风一侧屋面上漂积，引起屋而不平衡雪荷载。风对积雪的漂移影响可通过屋面积雪分布系数加以考虑。

3侧压力

3.1静水压强具有哪些特征？如何确定静水压强？

静水压力是指静止液体对其接触而产生的压力，具有两个特性：一是静水压强垂直于作用面，并指向作用而部；二是静止液体中任一点处各方向的静水压强均相等，与作用的方位无关。

确泄静水压强时常以大气压强为基准点，静水压强与水深呈线性关系，随水深按比例增加：水压力作用在结构物表面法线方向，水压力分布与受压而形状有关。如果受压而为垂直平而，已知底部深度d 则可按p=r h 求得底部压强，再作顶部和底部压强连线便可得到挡水结构侧向压强分布规律。

3.2实际工程中为什么常将桥墩、闸墩设计成流线型？

在实际工程中，为减小绕流阻力，常将桥墩、闸墩设计成流线型，以缩小边界层分离区，达到降低阻力的目的。

3.3试述波浪传播特征及推进过程？

波浪是液体自由表而在外力作用下产生的周期性起伏波动，其中风成波影响最大。在海洋深水区，波浪运动不受海底摩阻力影响，称为深水推进波：波浪推进到浅水地带，海底对波浪运动产生摩阻力，波长和波速缩减，波髙和波陡增加，称浅水推进波：当浅水波向海岸推进，达到临界水深，波峰发生破碎，破