第二章 结构按极限状态法设计计算的原则

1、名词解释：可靠性、可靠度、桥梁设计基准期

答：结构可靠度的定义是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。

结构安全性：结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。在偶然荷载（例如地震、强风）作用下或者偶然事件（例如爆炸）发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。

结构适用性：结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。

结构的耐久性：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。

桥梁设计基准期：它是指进行结构可靠性分析时，考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数，可参考结构使用寿命的要求适当选定。

2、《公路桥规》规定了哪两种极限状态？采用的是什么设计方法？规定了结构设计哪三种设计状况？每种设计状况考虑哪些极限状态？

答：《公路桥规》规定了将极限状态划分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

目前，结构可靠度设计一般是将赋予概率意义的极限状态方程转化为极限状态设计表达式，此类设计均可称为概率极限状态设计方法。

例如将作用效应方面的基本变量组合成综合作用效应S，抗力方面的基本变量组合成综合抗力R，从而结构的功能函数为Z=R-S。

如果对功能函数Z=R-S做一次观测，可能出现如下三种情况：

Z=R-S>0 结构处于可靠状态

Z=R-S<0 结构已失效或破坏

Z=R-S=0 结构处于极限状态

3、材料强度的标准值和设计值之间的关系。

答：（1）材料强度标准值是材料强度的一种特征值，也是设计结构或者构件时采用的材料强度的基本代表值。材料的强度标准值是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值，其取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材料的强度标准值度应具有不小于95%的保证率。所以，材料的强度标准值确定基本式为：

f k=f m（1-1.645δf）。

式中：fm——材料强度的平均值。δf——材料强度的变异系数。

（2）材料强度的设计值是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值，基本表达式为： f d =f k / γm 。

式中的γm 称为材料性能分项系数，需要根据不同的材料，进行构件分析的可靠指标达到规定的目标可靠指标以及工程经验校准来确定。

4、混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度的标准值、设计值符号。何谓混凝土立方体抗压强度的标准值？

答：混凝土立方体抗压强度标准值的符号是

f cu ，k 。 混凝土轴心抗压强度标准值

f ck 和抗拉强度标准值f tk 。 混凝土轴心抗压强度设计值f cd 和轴心抗拉强度设计值f td 。

按照标准方法制作和养护的边长为150mm 的立方体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度称为混凝土立方体抗压强度标准值。

5、钢筋强度的标准值、抗压设计值、抗拉强度设计值符号。

答：钢筋抗拉强度的标准值f sk 和设计值f sd 。

钢筋抗压强度设计值是f ′sd 或者f ′pd 。

6、《公路桥规》规定的作用效应组合有哪几种情况？

答：（1）承载能力极限状态计算时作用效应组合

《公路桥规》规定按承载能力极限状态设计时，应根据各自的情况选用基本组合和偶然组合中的一种或者两种作用效应组合。下面介绍作用效应基本组合表达式。

基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，基本表达式为：

0γd S =0γ（Qjk n

j Qj c k Q Q m i Gik Gi S S S ∑∑==++2111γϕγγ）

式中：0γ——桥梁结构的重要性系数。Gi γ——第i 个永久作用效应的分项系数。 G i k S ——第i 个永久作用效应的标准值。1Q γ——汽车荷载效应的分项系数。 k Q S 1——汽车荷载效应的标准值。

Qj γ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）

、风荷载外的其它第j 个可变作用效应的分项系数。

Q j k S ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其它第j 个

可变作用效应的标准值。

c ψ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其它可变作用效应的组合系数。

（2）正常使用极限状态计算时作用效应组合

《公路桥规》规定按正常使用极限状态设计时，应根据不同结构不同的设计要求，选用以下一种或者两种效应组合：

① 作用短期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合，其基本

表达式为：

Qjk n

j j m i Gik sd S S S ∑∑==+=111ψ

式中：sd S ——作用短期效应组合设计值。

j 1ψ——第j 个可变作用效应的频遇值系数。

Q j k j S 1ψ——第j 个可变作用效应的频遇值。

其他符号意义同前。

② 作用长期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其基

本表达式为：

Q j k n

j j m i G i k ld S S

S ∑∑==+=121ψ 式中：ld S ——作用长期效应组合设计值。

j 2ψ——第j 个可变作用效应的准永久值系数。

Q j k j S 2ψ——第j 个可变作用效应的准永久值。

其他符号意义同前。