浅谈桥梁结构的极限承载力

浅谈桥梁结构的极限承载力（一）

通过两年多的桥梁设计实践，发现有的工程技术人员对于极限承载力的概念不是很清楚，或者说很难理解桥梁结构极限承载力的内涵，以至于在设计中不能很好的把握极限承载力的使用。本人特写此文章，与大家共同探讨一下极限承载力的概念和内涵。

一、桥梁结构极限承载力的概念

传统的强度设计以构件最大工作应力乘以安全系数不大于材料的屈服应力为依据，一般情况下，构件某截面开始屈服（或者局部屈曲）并不代表结构完全破坏，结构所承受的荷载通常较构件开始屈服（或者局部屈曲）时的荷载为大，为了利用这一强度富裕度，提出了极限设计和极限荷载的概念。极限荷载即引起结构“完全崩溃”的荷载；极限设计将结构的工作荷载取为极限荷载的一个部分。所以说，结构的极限承载力是从“极限设计”的思想中引出的概念。

桥梁的极限承载力是指桥梁完全崩溃前所能承受外荷载的最大能力。其大小与以下因素有关：材料特性：极限强度、应力应变关系等；结构和构件的刚度及几何尺寸：面积、惯矩等；结构所处的状态：施工阶段、运营阶段等；结构承受的荷载形式：恒载、组合荷载等；荷载的加载路径。

也就是说，不同施工方法、不同荷载形式和加载路径，桥梁结构极限承载力不同，即极限承载力不是一个定值。

二、极限状态与极限承载力的关系

极限状态：在结构分析和设计中，为了正确描述结构的工作状态，必须明确规定结构状态的界限(除结构模糊可靠度分析外)包括：安全性；耐久性；适用性；失效。这样的界限称为结构的极限状态。极限状态的概念主要用于工程结构可靠度设计。

我国《工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50153－92)对结构极限状态的定义为：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。

简言之，结构的极限状态实质上是结构工作状态的一个阈值，若超过这一阈值，则结构处于不安全、不耐久或不适用的状态。

结构的极限状态可以是根据构件的实际状况客观规定的（如荷载作用下混凝土梁的断裂）；也可能是根据人们的经验，需要人为控制而由专家论证给定的（如结构构件的允许变形、结构的允许裂缝宽度等）；我国( GB5QI 53一92）将结构的极限状态分为两种：承载

能力极限状态和正常使用极限状态。

极限状态与极限承载能力的关系：

a、一般情况下，一个结构或构件的设计需同时考虑承载能力极限状态和正常使用极限状态。(如：:对砼受弯构件设计，除保证构件的正截面和斜截面强度外，还要控制构件的裂缝宽度和变形，使其在规范允许的范围内。)

b、结构的极限承载力研究是确定承载能力极限状态的依据之一。

c、结构的极限状态与结构的极限承载力既有区别又有联系：整个结构或其一部分作为刚体失去平衡(一致)；结构或构件丧失稳定（有区别）；结构转变为机动体系(一致) ；结构构件或其连接因材料强度被超过而破坏，或因过度的塑性变形而不适于继续承载。(基本一致) 。

d、极限状态一般用随机理论研究，极限承载力用确定性方法研究。