第2章 结构按极限状态法设计计算的原则 (1)PPT课件

2. 概率极限状态设计法的基本概念
➢可靠度 ➢结构极限状态 ➢失效概率和可靠指标
可靠度
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。
可靠性概率度量，建立在数学统计基础上，经过调查， 统计，计算分析确定。
规定的时间：设计基准期(Reference Period)
为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数， 我国公路桥梁结构的设计基准期统一取100年。
Design of Structures
Strength
承载力极限状态 设计方法
Deformation
正常使用极限状态 设计方法
失效概率和可靠指标
承载能力极限状态ULS(Ultimate Limit State)
对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适合于继续承 载的变形,从而丧失了安全功能
• 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； • 结构构件达到最大承载力； • 结构转变为机动体系； • 结构或构件丧失稳定； • 地基丧失承载能力而破坏。
极限状态设计法
20世纪50年代前苏联同一位学者提出，破损阶段法的延伸。
S(kqi·qik)≤R(fck/kc, fsk/ks, As, b)
fck, fsk —材料强度，根据大量试验数据统计后，按一定保证 率确定 的下限分位值，反映材料强度的变异性。
q —根据各种荷载的实测统计资料，按一定保证率的上限分位值； kq，kc ，ks —荷载和材料强度的分项系数，经验确定；
As, b —截面几何尺寸。
优点：各分项系数用统计方法确定；材料和荷载不同的分项系数。 缺点：没有从整体考虑可靠度。
以概率论为基础的极限状态设计法
水准I——半概率设计法
荷载和抗力作为基本变量，没有整体的可靠度概念
水准II——近似概率设计法
概率论来自百度文库数理统计给可靠度下定义，建立可靠度和极限方程的关系
水准III——全概率设计法
2009年6月27日6时左右，上海 闵行区莲花南路罗阳路口一幢13 层在建商品楼发生倒塌事故
上海楼房倒塌由三大原因所致 http://www.sina.com.cn 2009年06月29日06:01 华龙网-重庆晨报
堆土过多致侧面受力 古河道淤积层被掏空 违反程序野蛮施工
正常使用极限状态(Serviceability Limit State)
破损阶段法
20世纪30年代前苏联学者首先提出考虑砼塑性特征的破坏阶段计算方法
K·S≤R
R—考虑材料塑性性能的整个截面的极限承载力，由试验得出的经 验公式计算； S—最大荷载产生的内力； K—安全系数，由经验确定 优点：反映材料的塑性特征；单一安全系数，简单实用。 缺点：缺乏明确的结构可靠度概念，没有考虑正常使用条件。
第二章 结构按极限状态法设计计算的原则
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
目录
1. 结构设计方法的发展 2. 概率极限状态设计法的基本概念 3. 我国公路桥涵设计规范的计算原则 4. 材料强度的取值 5. 作用的代表值和作用效应组合
容许应力法
在规定的标准荷载下，按弹性理论计算得到的构件截面任一 点的应力不大于容许应力值
≤[]=f/K
f—结构材料的极限应力(强度)，由实验而定；
K—安全系数，根据工程经验主观判断
优点：简单实用,把所有影响结构安全的不利因素用K>1表示。
缺点：缺乏明确的结构可靠度概念，没有反映材料的塑性特征， 计算结果偏于保守。
对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值
•影响正常使用或外观的变形(过大的crack)； •影响正常使用或耐久性能的局部损坏； •影响正常使用的振动(不舒适，影响精密仪器运作的振动)； •影响正常使用的其它特定状态(如沉降过大,侵蚀性介质作用下腐蚀等)。
基本设计原则 The Basic Design Approach
设计方法 The Design Methods
结构的可靠性
结构设计就是实现可靠性
与经济性的最佳平衡
适用性
安全性
耐久性
结构极限状态 (Limit State)
定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设 计规定的某一功能要求，则此特定状态为该功能的极限状态。
承载能力极限状态
正常使用极限状态
1.结构设计方法的发展
• 经验承载力法：《营造法式》 • 容许应力法 • 破损阶段法 • 极限状态设计法 • 以概率论为基础的极限状态设计法
营造法式
《营造法式》编于熙宁年间(1068-1077)，成书于元符三年(1100)， 刊行于宋崇宁二年（1103年），是李诫在两浙工匠喻皓的《木经》 的基础上编成的。是北宋官方颁布的一部建筑设计、施工的规范书， 这是我国古代最完整的建筑技术书籍，标志着中国古代建筑已经发 展到了较高阶段。
规定的条件
正常设计，正常使用，正常施工条件，不考虑人为过失影响
预定功能
耐安适久全用性性性 （（S（DeurSrvaaifbceietlaiytby）i）lity ）
◎结构结在构正应常能使承用受和在正常维施护工条、件正下常，使应用具情有况足下够可的能耐出久现性的。各即种在荷各载种、因外 加素变的结形影构（响在如下正超（常静混使定凝用结土期构碳间的化，支、具座钢有，筋良不锈好均蚀的匀）工沉，作降结性）构能、的。约承如束载不变力发形和生等刚影的度响作不正用应常；随时 ◎间在有使偶过用然大的事的过件降大（低的如，变地而形震导（、致挠爆结度炸构、）在侧发其移生预）时定、和使振发用动生期（后间频，内率结丧、构失振应安幅能全）保性，持和或整适产体用稳性， 降低定生使性让用，使寿不用命应者。发感生到倒不塌安或的连过续大破的坏裂而缝造宽成度生。命财产的严重损失。
结构的各种基本变量采用随机变量和随机过程，整个结构概率分析
JTG D62-2012
本规范采用以概率论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行设计。
目录
1. 结构设计方法的发展 2. 概率极限状态设计法的基本概念 3. 我国公路桥涵设计规范的计算原则 4. 材料强度的取值 5. 作用、作用的代表值和作用效应组合