
基于土木工程荷载与结构设计的分析
Analysis of the Load and Structures Design of Civil Engineering ■张养青Zhang Yangqing
要随着各种土本工程发处而起,美现且叉实用的建[
筑为人们的生活带来了许多便利,可是由于各种事放的发生,人们也发现了工程的质量更加需要注意。本文就土本工程载与错构设计进行了探讨。
[关建词】土本工程背载培构设计可拿性
[Abstract] With the emergenoe of all kinds of civil engine-ering. beautiful and practical buildings bring a lot of conv emiemoe for the people's life. But becarse of various accidents, people also find that more attention needed to pay to the qu-ality of the peject. This atidle discusses the load and stru-ctures design of civil engineering
[Keywords] civil engineering, load, straxtures design, relia-g
在我国,土本工程中经常提到的葡载指的是直接的作用。对实际的工程设计来说,包括结构设计和功能设计,结构设计中人们要决定用什么样式的骨架、怎样传递作用力、用什么样的材料、每个零部件的尺寸大小等等,同时考患到工程的美现性和适用性,可靠性和经济性,让人们建造的结构可以演足多项的功能要求,下面将针对土本工程荷载对结构设计的影响及如何保证工程结构的可靠性做深入分析。
荷载的分类
按照不同的分类方式荷载类型略有不同。 1.按时间变化分类
与统计时间参数规律无关的荷载叫做水久的作用(或永久菊载),它在空间位置的变异上面表现出了随机性,例如土压力、同一水位的水压力、结构自重、地基变形、钢材的焊接变形、混凝土收缩等等。在设计基准期随着时间变化面改变的荷载叫做可变的作用(或可变萄载,它的统计规律就是与时闻相关的统计规律,例如雪萄载、期汐萄载、人群荷载、路面桥案结构上面的车辆荷载、积累的东全荷载等等,还有一种荷载在设计的基准期不一定出现,若是出现了即为量大且时间极短。例如龙卷风、爆炸力、撞击力等等。
2.按结构的动力反应分类
一种叫做静态作用,另一种叫做动态作用,两者的判断基准在于是否对结构或构件产生加速度。不产生或忽略不计的是静态作用,产生的是动态作用例如地震、开过桥案的车辆、火车荷载等等都是动态作用。
二、荷载与工程结构设计方法
对于不同的土本工程荷较,在结构萄载的基础计算方面,结构构件抗力的统计分析方面,结构概率可靠度分析方法方面等是基本相同的。例如,结构账率可靠度设计的实用表达式案用的基本都是分
项系数的设计方法,即规定在验算点以可靠指标目表示的极限状态下,方程转化为以基本变量和相应分项系数表达的极限状态设计实用表达式:
YS-SR
当然,在另外一些方面,不同葡载在结构设计方法的不同指标的要求也并不相同。
1.正常使用极限状态
建筑结构的萄载组合分为三类,标准组合、准水久组合和频退组合:而公路桥酒则分为两类:短期和长期效应,其中建筑结构荷载组合中的标准组合对应短期效应,荷载组合中的准永久组合对应长期效应,另此处需要注意:建筑结构荷载在新规范中有多处修改,如新规范中规定了,目标安全度不再允许低于可靠指标校准值平均值的0.25,类似的改动有多处要注意。
承载能力极限状态 2.
对建筑结构的基本组合公式
可变荷载: r.[+-2
YV.Sa)SR(Yaf,, )
(1)
水久载荷:
Y.YSa
Ya.V.SJER(Y,f.a,)
对公路桥通萄载的基本组合公式 ++
Ys5)≤R(Ys fu *)
(2)(3)
对比(1)、(2)、(3》可知,至
建筑结构和公路析
涵的永久荷较效应部分的算法并不一政,这是因为要考虑到有不同种类的水久性荷载,从面来合理的设计公路桥源。例如:结构重力、水浮力、土重力和士侧压力等等。这些不同种类的荷敦会对结构产生不同种类的效应,也会对总体效应产生不同的影响,另外要采用多种水久荷载效应分项系数计算,因为单一的一个系数是无法完全真实地反映实际情况的,同理可知,可变葡载效应部分针对不同的组
合,组合值系数也需要采用不同值计算。 3.荷较效应与抗震效应组合
当有地震作用时,组合设计置应为:
S Se+ Y sSo+ Y c.5+ $ + Sn
(4)
按公式(4),我们可以判定这种组合是公式(2) 的特殊应用,SGE则表示重力费较代表值的效应,为水久荷载标准值和可变荷载组合值之和。其中可变萄载包括雪萄载和楼面活萄载,并且地震作用力的分项系数也有专门的相对应的取值规定,在民用土本工程高层刚结构设计时,这种不同之处得到了很好的体现
4.研体结构的计算组合
确体结构作为刚体,需要验算其整体的稳定性此种算法属于承载能力毅限状态范畸,计算时要分
80
清楚抗力和效应,即什么样的载萄效应是有利的,课些又是不利的载葡效应,第一个可变载葡效应和起不利作用的载荷效应的系数分别取1.4和1.2,另此处不考组合值系数
地基基础结构计算组合 5.
与其他萄载组合不同,地基基确部分的荷载组合有其自已的特媒之处,是完全遵从上部结构的原则,并案用分项系数,抗力案用材料的强度设计值
目前,地基基础是建立在变形控制的总前提下进行相关计算的,其中地基承较力是按正常使用极限状态的荷载效应的标准组合来计算,另要进行变形验算,这是需雷要考虑的是长期效应组合,荷载果用准本久组合,最后还要针对稳定性进行验算,这种验算属于承载力股限状志范围,此时菊较组合应用基本组合,荷载用设计值
荷载对结构可靠性的影响
三、
所谓的结构的可靠度指的就是在一定时间、并且在一定的条件范国之内,可以完的所预定功能的一个概率,是结构可靠性的一个概率度量,因为在各种各样的随机条件影响之下,工程结构可以完或的功能是不可能预先就确定的,所以用模率来描述。一般来讲,结构失效基本是小概率事件,因此我们更习惯于用小的概率来度量结构的可靠性。
结构失效的因素也是分很多种的,其中荷载就是一个,面不同的葡载产生的同一失效效果的临界值并不相同。例如,对于建筑结构和公路桥梁结构来讲,取同一安全等级的延性或脆性破坏,公路析案结构的取值更大。而不同的荷教产生不同失效效果时,指标也有相同的地方例如,对于建筑结构或公路结构的同一安全等级,脂性破坏的目标可靠指标都比延性破坏的目标可靠指标高,
因此,对于不同的萄载,要考患多方面因素设计可靠性指标,灵活运用不同费载组合的参考系数,具体进行工程结构设计。
结语四、
随着社会的发展,时代的进步,土本工程的发展也在运渐的进步,要不断总结经验,争取设计更安全、更美观、更经济、更实用的多方位工程结构,展望未来,土本工程的对象也会由单一的建筑桥梁慢慢发展到海洋乃至太空,人们期待着我国的工程技术越来越好,在越来越多的新兴材科和技本的支
持下,发展的念加美好。参考文献
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(作者单位:中蓝连海设计研究院222000)