概率极限状态设计法(结构设计)

结构设计原理结构的功能要求与可靠性一、结构的功能要求结构的功能要求安全性在正常施工和正常使用情况下，结构能够承受可能出现的各种作用；在偶然事件发生时和发生后，还能够保持整体稳定性。适用性在正常使用情况下，结构具有良好的工作性能，结构或构件不发生过大的变形和振动。耐久性在正常使用及维护情况下，结构能够满足设计的预定功能。二、结构的可靠性与可靠度

可靠性——结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。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。

规定的时间：设计使用年限；规定的条件：正常设计、正常施工、正常使用和正常维护预定功能：安全性、适用性、耐久性。三、结构的设计使用年限和设计基准期设计使用年限——是结构或构件在正常维护条件下，不需要大修即可按其设计规定目的使用的年限。设计基准期——是确定可变作用的出现频率和设计时的取值而规定的标准时段。结构的使用年限超过设计基准期时，表明它的失效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标，但不等于结构丧失所有功能要求甚至报废。

一般桥梁主体结构根据桥梁规模和公路等级，其设计使用年限有30、50、100年。而设计基准期都为100年。结构设计原理极限状态一般表达式一、结构重要性系数

公路桥涵结构重要性系数安全等级一级二级三级结构重要性系数1.11.00.9二、承载能力极限状态计算的一般表达式设计原则：作用最不利组合(基本组合)效应设计值必须小于或等于结构抗力的设计值。基本表达式:三、正常使用极限状态计算的一般表达式。

可参考规范相应取值

抗裂的应力限值

变形、裂缝宽度、截面

:

例如

要求所规定的限值

结构构件达到正常使用

用组合效应设计值;

正常使用极限状态的作

式中：

）

（

-

-

1

c

s

设计原则:是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础,对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定的各项限值。设计表达式：结构设计原理结构的极限状态一、相关概念结构的极限状态也是结构处于可靠状态与失效状态的临界状态。工作状态：结构在使用期间的工作情况；可靠状态：结构能够满足各项功能要求而良好工作的状态；失效状态：结构不能够满足各项或某项功能要求而不能良好工作的状态。极限状态：当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时，则此特定状态称为该结构的极限状态。二、极限状态的分类正常使用极限状态

承载能力极限状态

极限状态欧洲混凝土协会国际预应力混凝土协会国际标准化组织我国的可靠度标准、各种规范三、承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形的状态。超过承载能力极限状态结构构件或连接处因超过材料强度而破坏，或因过度的变形而不能继续承载。结构转变成机动体系整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡

（滑动、倒塌）结构或结构构件丧失稳定（柱的压曲失稳）4321地基丧失承载力而破坏7结构或结构构件的疲劳破坏6结构因局部破坏而发生连续倒塌5四、正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。影响正常使用或外观的变形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影响正常使用的其它特定状态超过正常使用极限状态结构设计原理作用组合一、承载能力极限状态计算时作用组合——基本组合

二、正常使用极限状态计算时作用组合——频遇组合

二、正常使用极限状态计算时作用组合——准永久组合

荷载效应组合（建筑规范）一般结构构件：选下列计算中较大者。（1）由可变荷载控制时（2）由永久荷载控制时1.基本组合一、承载能力极限状态的荷载效应组合式中：

–––结构重要性系数；安全等级为一级或使用年限为100年时，安全等级为二级或使用年限为50年时，安全等级为三级或使用年限为5年时。按结构的重要性划分结构的安全等级一级：重要建筑二级：一般建筑三级：次要建筑

–––荷载分项系数，当其效应对结构不利时，

由可变荷载效用控制时，由永久荷载效应控制时；当其效应对结构有利时，一般情况下取1.0，验算倾覆、滑移或漂浮时取0.9；

–––活载分项系数，一般情况下取1.4，当活载标准值大于的工业房屋楼面结构取1.3；

–––恒载标准值所产生的内力；

–––活载标准值所产生的内力，i=1的活荷载为主导活荷载；

–––第i个可变荷载的组合系数。偶然荷载的代表值不乘分项系数；2.偶然组合与偶然荷载同时出现的其他荷载采用适当的代表值；各种情况下荷载效应的设计值公式由有关规范另定。标准组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损坏的情况。二、正常使用极限状态的荷载效应组合频遇组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损坏、较大变形或短暂震动等的情况。准永久组合：主要用于当长期效应是决定性因素的一些情况。荷载的分类及代表值（建筑规范）一、荷载分类1.永久荷载(恒荷载)：大小、方向、作用点不随时间改变或改变很小可以忽略不计的荷载为永久荷载。如自重、土压力、预应力等；按照荷载是否随时间变化可以分为以下3类：2.可变荷载(活荷载)

：大小、方向或作用点随时间改变而变化的荷载为可变荷载。如楼面和屋面活载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、车辆荷载等；3.偶然荷载：结构使用期间可能不出现，一旦出现，其作用时间短、效应大的荷载为偶然荷载。如爆炸力，撞击等。二、荷载的代表值1.标准值由设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值确定的荷载值，是永久荷载的唯一代表值。直升飞机坪：楼面：屋面：不上人屋面

上人屋面

屋顶花园楼面和屋面荷载的标准值可查荷载规范得到。如：荷载规范中的荷载值不包括隔墙重量和二次装修重量。

频遇值结构上时而出现的较大值,但小于标准值。计算裂缝变形时用。频遇值

=ψf×标准值

t/T<0.12.