2.结构按极限状态法设计原则

第二章 结按极限构态状设法计则原设

方法计的变演 （1：）经承载能力法验北 《营造法宋式》1103年

P

DF 文使用 "件pfFacdtroyPr " 试用o本版建创 wwwfine.prnti.c

n（

）2容许应力法

以;弹理论为性基（使础阶用段： σ ）max≤ σ ]

[σ[ ]= σ s /K

（）破坏荷载3;法以

塑理性论为基（破损阶础）段 ： K S ⋅≤

R

（）半经4、半概率极限状态法；

荷载大小验和料材度由强概统计率定确，项安全分系由数 经确定（验破阶段坏，可度靠能定不量分） ：析

dS ( γgG ;γ q Q Σ)≤ γ b d (R

cR

c

γ;

R

γs

s

)

PD F件文用 "使pdFafcort yrP"o 试用版本建 创www.ifenprint.nc

（）5似概近法；率

作用对大的、结构或构小或截件面抗力的可靠概“率 作出较”近为的相似对估。 计 −1α δRR µ − µGR −µQ µ R µG− − Q µγR = β= =1 − βϕ δ R R22 2 ϕ Rσ +R Gσ ϕ +G Qϕ Q σR +σσ +σQ

Gγ

GSGK + Q SQK

RγK ≤γR

（6

全概率）法

；  + 1βGδ ϕG  γG = 1+ αGδG  1+ ϕβQ Q δγ Q 1= +α Q δ Q 

对响结构可靠影度的各种素因用随变量机概率模来型 述描，用随并机过概率程模型去描，在对述个结整构体 进行精系确析的基分上础，结构的以效失率概为作构结可 靠度的接直量度

。DF P件使用 文pdf"aFcotyr rP" 试用o版创本 建ww.fwinpeint.rn

c

§2

1- 极限态法设计状的本概念基

、结一的功构能求

结构可靠要性——构在规结的定间内时在规，的的定件条，下 成预定预完功能的能定.力 结可构度靠——结在构定的时间内规在，规定条的， 件完预定成定预能功的概. 规定的率间时——分析结构靠可度时考虑各项本变基与时量关间 所取系的用设基准计期 .规定条件——设计的时规定正的常计设、施和工使的用件条 既不考，虑认过失为

P.FD 文件使 用p"dFacftor Pyo"r试用 本版创建ww w.ifnpeintrcn

预定功.能

：1()安 性——全表征—结构抵各种作御的能力用能 承受正常施工在和常正用时可能出现使的种作各；用 偶在然用发生时或发生后，作构结能保持必要整的稳定体。 （性2适用）—性———人为主以观的适的工宜性能 作正在常使时应具用良有的工好作能. 性如不：生影响发正使常用的大过形或变部损坏. 局3）（耐久性———结构—抵御性劣能的化力能 在正常维条件护下，具足有够的久耐. 耐久性性—结—构在化的学、生物的其或他利因不素作用的， 在下预期限内，其定材料性能的化恶导致结不构出现不可 接的失受效概. 如：率发不生于保由护碳层化或裂缝宽过，致导钢锈蚀。

安全性筋适、性、耐久性用—三者—总称为结的可靠构.

性PD F文使用 "p件dfFctaro Pryo"试用版 本建 www创.inferpnti.cn

二、

极限态

1状极．状态限定义的整 个构或结构结的部一分过超某特一状定而不态 能足设满规计的定一功能要求某，则时特定状态此称 为—该功能—极的状态限.

2

极限．态的状分类（1

）承载力极限状能——态结构—或构达件到最大 承力或载不适继于续承载变形的.如： 体刚去平失 、强衡度坏破 机、体动 、 失系稳、变 形过.

大PDF

文件 用使 "dfpaFtcoyr rP" o试版本用创 建ww.wfienrpnt.ic

n（2

正常）用使极状态 结限构结构或构件到正常达使用耐或性能久的项规定某. 值①影响常正使或用外观的变； ②形影响正常用或耐使性久能局的损部；坏如过大开的裂 .③影响正常使用的振； 动④影正常响使用的它特其状定态（混凝如土抗渗.） 3）（破“坏—全”极限状安 在偶然态作用发时生或生后发结，构能持保要的必整 稳定性体不（发连续生塌倒）.

P

FD文件 使 "用pfdFcator yPro "试版用本创 w建w.fwinerpni.ctn

三、构的失结概效率与靠可指标作

用——指结构是生产力、变内、形力应应变、所的有原因 ①直接作用.——指系加在施结构上的中荷集载和布分荷 载.（自

、重辆车、人）群

②间作用——指引接结起外加构变形和约束形的因变（素如地

，震基沉降础混凝土，收缩温，变化度）

等作用应效S（）—作—在用构内结生产内的力变和形 .结构抗（R力）—指—构结构承件内力受变和形的力.

能P

DF 件使文 用pd"FfatcoyrPro" 用版本创建 试ww.fwieprint.ncn

Z

R= − S g=( R S,) 当Z >0时结构，于可靠状处态 ； 当•

构功能函结

数极限态状方程

Z： g= R,( S) = R − = 0SP

FD 件使用 "p文dFaftcro yPo"r试 版本创建用 ww.finwerpin.cn

t若

S服正态分从S布 ~N( S , m σS ， )也R服正从态分布R ~ N m(R ,σ R ). 则Z=R-也服从正态分S布Z ~ N ( Z m,σ Z ) ， Z概率密的度函数为f

( z)z= 1  z −mz ex p[− 2 2 σπz  σ z 1  ]  2

(

−∞ z

结的失效构率为概P

f = P( Z

∞0

1 0 z− z mxep [− 2 2πσ z σ z

Z1− m z )σ

 z ] d x

2

将

转换Z标准为态分布 (正t =

令

P =f∫

mz σz −∞−

1

mtz ex( p− d)t Φ =(− ) σz 22π

2PD F件文用 "使dfFpacory Pto"r试 版用本建创www f.neprinticn

mz.• 现 义定 = β σ———构结靠指标可则，z − 1 P( ) βf= −ΦPf = Φ ( −β) →

Pf值 越。小可 知， 值β大的决小定 Pf ， β越值大

，β fP

1.

0

.641

20.

03.0

0

37.

1

.400

.50

4.05 2.5721.35 1.0 43 .7 1.3405 87.× 0-12× 01-2 ×012 ×10--3 1×0- 41×05 ×-0-61

P

FD文 使用件" pfFdctaoy Prr" 试o版用本创建w w.finwpeint.rnc

、四靠可指的标两常个公用

（式

1）R、服从正态分布

mS =zm R m−Sσ

Z σ= σ+

R 2 S2

2）（RS、从对数服态分正布ln s

~ N (ln s , mσ lns )

m

Z m − mRSβ= = 2 2σ Z σR +σS

l n ~ N (mrn rl, σl r ) Z =nln R l− n 服从正态分SZ～ 布N (ml z , σnl z n

)mz ml= r n m−l snσ

2

ln r 2

ln

2 r2 zσ= lσ n+ σ rnl s22 2σ ln = ln 1 (+σ / ms ss )

=ln (1 + σ / m)

2r2 r 2

nls

m = l2n m −σm nlr = nl m − rσ/ 2 → zσ= σ σ l+ns s nls /2 m →Z β= → m z= ln m r− mnl s Zσ

ln r2PDF 文

使用件"p fdFcaotry Por "试版用本创建w w.winfpeintrc.

n

五、

目标可靠标

指目可标指标—靠预先—定给作设计依据的为可指靠 相标因关素工程造价、维护费：、投用资险风社及会影响. 可指标大靠小）: （价造高小）（、维护费（低）高、 投资风险（小大）、社灾难会度程（低）.高1 承载.能力极状限态公 路桥梁构结构件目的标靠可指/标应相失效的概率破坏 型 类性破坏延脆 性破坏 一级 二 级三 级

4.

7/.3011×06- .2/4.13×3015-5. 2/996×10.-8 4.7/.31×100-

3.67/.018×1-40 .42/.13310×5

-PD

F文使件 用p"dFactofr Proy"试 用本创建版www .ifenpinr.tnc

2

.偶然况状载承能力限状极态 目可标指靠应符合有关标规（如抗震规范）范规的；定 3.正常使用限极态 状目可标指靠标可根据不类同型构的结点和工特经验确程定

；国标准《结构际靠可总性原》则（IO2394S（）1989规定）： 极状态可限的， 可逆靠标取0指失（效概0.50率）； 限状极不可态的，逆可指标取靠1.（失效5概率.06068） 内公国桥梁： 路 β≈0 8 .~ 16.4 对应的失5效率 Pf =概21 .% 2 5%~

P

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《建

筑构可结度靠设计一统准标》定规： GB（05086—2001

承载）能极限力状态目标可的指标靠 相/的失效应概率一

级 延性坏 破脆破性 3坏. /71. 081×-0 4.4 2/1. 3×301-5 级二3.2 / 6.87×1-403.7 /.10×80-4 1三 级2 7 /.3.4 ×17-303 . / 2.87×16-0

4

常使正极限状用的可态靠指标：宜取0～1.， 5其极中限状态可逆度程较高结的构构取较低值， 件可程度较逆低结的构件取构高较值

。P

F D文使件 "用dfpacFotry Por"试用版本创 建www.fienrpntic.n

§2-2

桥规““的算原计则一

三种、设状态计

、1持状久况——对针使阶用 设段计算内计容

：、短2暂状—况—对施工针阶段

计计设内容算承：载力极能状态限限(应制)力. 注：意结体构及系用与使用作段阶同.

不、3偶状况然——对罕针遇震、地击

撞点：出特现概率极、持小时续极短、间坏破力极.大 设计计算内：承容载能极力状态

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n

二

、载承能力限状态极计

算承载力能限状极态的计以算性理论为塑础基. 设计算计原则：作用效 应最

不利合的设计组不大值结于构力的抗计设.值

γ 0S d( γ G;gγ qQΣ )≤R d

f( c

kcγ

;

f

sk

γs

)

DPF文 件使用 pd"fFcatoyrPro " 用版试创本建 ww.finweriptnc.

n

22 σ2R+ Gσ+σQ

σ= Rσ+σ +

σ2 2RG 2 Q

⋅ R σ

+σ σG+σ σ

+ R 2 2 G2Q

⋅σ

G +

σ Qσ+σ σ

+2R 2 G 2

Q

⋅ Qσ

= ϕR R +σ GσϕG ϕ+σ QQ

则β

= µR −µ G− µ σQ+ σ σ

+ R22 G2

=Q

µ R − µG

− µ

Q

ϕ σR R +ϕG σ G+ QσϕQ

RQ K =µ Q(1+ αQ Qδ)

( −1 β RϕδR ) µ = R1( + ϕβGδ G) µG +1 ( β+Qϕδ Q µ)Q

而RK =µ R ( − α Rδ1 R

SG)K= G µ1(+ Gα Gδ)

1 +βϕ Qδ Q 1 +βGϕδG 1 − βϕR δRR K = RG K+ QRK1 − α R Rδ 1 +α δ G G +1 αQδQ

令 则

1

− αδ RR Rγ =1 βϕ Rδ −

1 + RϕGβδ GGγ= 1 + αGδ G

γ =Q

1 β+ϕδQQ 1+ α δ Q

Qγ

GSG K + γ Q QK

RS RKK= 设时为 计γG SGK+ Q SQKγ ≤ γR γR

PD F件使文 用"pfFadctoyrP r"o 用版本创建 试ww.finewrinpt.nc

三

正、使常用极状限计原算

则算计论理：弹性论或理弹塑性理论 两方面个验的和耐久性控制：

1．算度

挠 ≤ff[

]．裂缝宽度

2W fk

≤ W[fk ]

．3久性控耐制（1） 耐久砼性 最水灰大比、大最小）水泥用（、量砼低最强等度、 级大最离氯子含量、碱含量（低水碱）泥 （2）.加强桥面排和水水层防设 计3（采用）腐防筋（体钢力外筋、无结粘筋力、氧环树脂钢筋） ；（4）强加造钢筋、控制裂构缝展；发大混凝土加护保。

P层D 文F件用 "p使dfaFtcroy Pro "试用版本建创 ww.fiwenrpnti.nc

§2

3 -材强料度取值的

、材一料强的取值原度则

1材、料度的强标准 值材强度的料准值是标据根料材度概率分布强 的00.5分位值即，有具5%保9证的率求要确定的。对 正分布 f k态= µ −f1 6.5σ4 =f µ f(1− .1465δ f) 2、材强度料设计值的

fd =

k f /γ对砼

γ ：=1 45.对 热钢轧筋

： =γ 1.20

DF 文件P使 用"pfFactody rrPo 试"版本创用 w建ww.inepfrnti.nc

、混二凝轴土抗心、压拉抗强度取值

1的抗压 强的度值

f取c k= 0.88 c1ααc 2f c uk,2

拉强抗的取值度

ftk

= α 2 c0.88 ×0 .95 3

0.f5 cu5. k

(1

−1.645δ )

0.

54

PDF

文件 用 "使dfFpacotyr Po"r试 版本用创 建ww.finewrpit.nn

三c钢筋抗、、压抗拉度的强取值

1、钢抗拉强筋 抗拉强度标准度值：有 显明幅流的热钢轧为筋屈强度服标准值： 的fs k=µ y− 1. 645σy 无 明显流的高幅强钢为丝件条服强度的标屈准值

： pf k = µy0.2 − 1645.σ y0.

2f

y 0 2.— —为条件 屈强度，并服 不于小.058 b

2、钢筋σ抗强度压

抗拉强

度准值：与抗标强度标拉值准同 相抗强拉设度计值： f ds

f 'ds= m in  cεu Es f

'p

d  f pd m=in ε c E u

ε cp ——u混土极限抗压凝度时强应的，变为取.0020P

D F文件用使" pdfFacort yPr" 试o用本创版建ww w.f

ineripnt.nc

§-2 4作用、用作的表代和作用值效组合应一、 作用分类

的久永作用：结重构力预、力、土加的重力、土侧力压、凝混土收缩 及变徐作用水、浮力的基、变础作位用 可变.用：作车汽载荷、汽冲车击力、车离汽力、汽心引起车的 侧土力压人群荷载；、 车制动力、汽荷载、风流水压力、压力冰、度温作用、支 座阻力.摩偶 然作用：震地作用/船/或漂舶流物的撞击、汽车力击撞力

.P

F D文件使用"pd Ffcaotr Pry"o 用版本试创建 www.ifenpirn.tcn

二

、作的代用表

作值的代用表：作值用标准值、准的永久值频遇、值. 久作永用应采用：标值作为代准值表三值相（同. 永久）作用标的准：值对构自结，重可结构按构 件的计尺设与材料的重力寸度计算密确定.可 变用作标的值准： 应按通用规范》的有《规定关采.用

偶然

用取其标作准作值代为表.值偶 然用的作标准：值应根调查据试、资验料，合结程 工经确验其定标值准

PD. 文F件使用" dfFpactoy rPr" 试o版用本建 创ww.fineprint.cn

w

变作可频用遇=可值变作标准值用×遇频系值.数可变作用 永准值=可变作用久标准×值准永久系值.数可变 用的作准值标：汽车如载（荷公—Ⅰ级、公路路—Ⅱ ）为车道荷载或级辆车荷载1） 道荷载：车均布荷载加集荷中载（于整用体算）计公 —路Ⅰ级均布：载标荷准值q k = 0.51kN /

lm≤ 5 m108k N  l ≥05 m集中荷标准载 P值 k= 603Nk (l −4 )5 +1 80 m5≤ l ≤50 mP



k

qk

DFP 件使文 "用dfFactopr yPor"试 用本创版建 ww.fwineprntic.

n

2

车）荷道载：55kN0级汽(车用于部计算局

)3012 120 104 014

03

.0

1.

4

7.0

1.

4

a) 立面

1图8. .25 3. 1.041 .05 .071.4

b) 平图面PDF 文

件用使"pdf acFtoyrP or" 用试本创版 建www.fneirpint.nc

注图：中寸尺单位 ，m载单荷位 N k.

三

、作效用应合组

一）承（能力极载状限作用效态组应 合.基本组合

γ1 0 Sdu

γ0

n m  = γ0+ + γ Sγ Sψγ S∑∑ i GGik Q 1 Q 1 k Qc jQj k i = 1 j = 2

—— 结构重

性系数

对要应设计于全等级安一级、二级三和级别取1.1、分.0和01.9

2；.然偶合 永久组用标准值作效与应变可作用种代表某效值、应一 偶然作种标准值效应用结相合 偶然。用的作应分项效系取1.0.数PD

F件使用 文p"dfactFryoPro" 用试版创建 本www.fniprint.cen

二）（正常用使限状极态用效作应组

1 合用作短期应组效合

车汽荷（载不冲计击力0）7，. 群人载1.荷0 ，荷载0.风57，温度梯 作用度08，.其他作 1用.；0

S s

d= ∑S Gki ∑+ψ 1j Sjk

i Q= 1 =1j

m

n

2用作期长效组应

汽车荷载（不合冲击计）力04，人.群荷 0载.4，风载0.荷5，7温度梯 度用作0.8 ，他作其1.0用

；

lS =d ∑SikG ∑+ψ 2j QjkS

i=1 j 1=

m

n

PDF文 使件 "p用dFfactoyrP r" 试用版o创建 本wwwf.iepnintr.nc

章本结 可靠小度（性：）结在规构的时间内，规定的条 定下，件完预定功成的概能（率力能） 预定的功能: 安.性全适应性、、耐性久 极限.态状承载能：极力状态限正、使用常极限状、 破坏态全极限状态安 .可指标靠对正态分（） ： 布 β =m = ZRm− m

SZ

2 σ2 σ Rσ+

S承载

力能极限状设计态 γ G ：SKG γ+ QQS K R≤Kγ

R

− 1α Rδ R R γ= 1− βϕ δ R

R1

+β Gϕδ Gγ G=1 α +δGG

γQ=

+ βϕ1Qδ Q1 α+Q δQ

P

F 文件使D "pdf用aFtcroyP r" o用版本创建试 ww.winepfirn.ctn