工程結構荷載與可靠度設計原理復習題

1、工程結構荷載與可靠度設計原理復習題第一章 荷載類型1.荷載：由各種環(huán)境因素產生的直接作用在結構上的各種力稱為荷載。2.作用：能使結構產生效應（結構或構件的內力、應力、位移、應變、裂縫等）的各種因素總稱為作用。3.荷載與作用的區(qū)別與聯系.區(qū)別：荷載不一定能產生效應，但作用一定能產生效應。聯系：荷載屬于作用的范疇。第二章 重力1.土是由土顆粒、水和氣體組成的三項非連續(xù)介質。2.雪壓：單位面積地面上積雪的自重。3.基本雪壓：當地空曠平坦地面上根據氣象記錄資料經統計得到的在結構使用期間可能出現的最大雪壓值。第三章 側壓力1.根據擋土墻的位移情況和墻后土體所處的應力狀態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動土壓

2、力和被動土壓力。三種土壓力的受力特點：（1）靜止土壓力：擋土墻在土壓力作用下，不產生任何方向的位移或轉動而保持原有的位置，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。（2）主動土壓力：擋土墻在土壓力的作用下，背離墻背方向移動或轉動時，墻后土壓力逐漸減小，當達到某一位移量值時，墻后土體開始下滑，作用在擋土墻上的土壓力達到最小值，滑動楔體內應力處于主動極限平衡狀態(tài)。（3）被動土壓力：擋土墻在外力作用下向墻背方向移動或轉動時，墻體擠壓土體，墻后土壓力逐漸增大，當達到某一位移時，墻后土體開始上隆，作用在檔土墻上的土壓力達到最大值，滑動楔體內應力處于被動極限平衡狀態(tài)。2.水對結構物的力學作用表現在對結構物表面產生靜水壓力

3、和動水壓力。靜水壓力可能導致結構物的滑動或傾覆；動水壓力，會對結構物產生切應力和正應力，同時還可能引起結構物的振動，甚至使結構物產生自激振動或共振。3.（1）凍脹力：在封閉體系中，由于土體初始含水量凍結，體積膨脹產生向四面擴張的內應力，這個力稱為凍脹力。（2）凍土：具有負溫度或零溫度，其中含有冰，且膠結著松散固體顆粒的土，稱為凍土。（3）凍脹原理：水分由下部土體向凍結鋒面遷移，使在凍結面上形成了冰夾層和冰透鏡體，導致凍層膨脹，底層隆起。（4）影響凍土的因素：含水量、地下水位、比表面積和溫差。第四章 風荷載1.基本風壓：按規(guī)定的地貌、高度、時距等量測的風速所確定的風壓稱為基本風壓。通常應符合以下

4、五個規(guī)定：標準高度的規(guī)定（10m）、地貌的規(guī)定(空曠平坦)、公稱風速的時距（10分鐘）、最大風速的樣本時間（1年）和基本風速重現期（30-50年）。2.風效應可以分為順風向結構風效應和橫風向結構風效應兩種。3.速度為的風流經任意截面物體，都將產生三個力：物體單位長度上的順風向力pD、橫風向力PL以及扭力矩PM。第五章 地震作用1.地震按其產生的原因，可分為火山地震、陷落地震和構造地震。2.（1）震源：即發(fā)震點，是指巖層斷裂處。（2）震中：震源正上方的地面地點。（3）震源深度：震中至震源的距離。（4）震中距：地面某處到震中的距離。（5）震級：衡量一次地震規(guī)模大小的數量等級。（6）地震能：一次地震

5、所釋放的能量。（7）烈度：某一特定地區(qū)遭受一次地震影響的強弱程度。（8）地震波：傳播地震能量的波3.地震波分為在地球內部傳播的體波和在地面附近傳播的面波。第七章 荷載的統計分析1.平穩(wěn)二項隨機過程荷載模型的假定為：（1）根據荷載每變動一次作用在結構上的時間長短，將設計基準期等分為個相等的時段，或認為設計基準期內荷載均勻變動次。（2）在每個時段內，荷載出現（即）的概率為，不出現（即）的概率為；（3）在每一時段內，荷載出現時，其幅值是非負的隨機變量，且在不同時段上概率分布是相同的，記時段內的荷載概率分布（也稱為任意時點荷載分布）為；（4）不同時段上的荷載幅值隨機變量相互獨立，且與在時段上是否出現荷

6、載無關。2.一般可變荷載有如下代表值：標準值、準永久值、頻遇值和組合值。3.結構荷載效應是指作用在結構上的荷載所產生的內力、變形、應變等。第八章 結構抗力的統計分析影響結構構件抗力的因素很多，主要因素有三種，即：材料性能的不定性，幾何參數的不定性，計算模式的不定性。形成原因：（1）材料性能的不定性是由于材料本身品質的差異，以及制作工藝、環(huán)境條件等因素引起的材料性能的變異，導致了材料性能的不定性。（2）幾何參數的不定性是由于制作和安裝方面的原因，結構構件的尺寸會出現偏差，制作安裝后的實際結構與設計中預期的構件幾何特征會有差異。（3）計算模式的不定性主要是由抗力計算中采用的基本假定不完全符合實際或

7、計算公式的近似等引起的變異性。第九章 結構可靠度分析1.結構可靠度是指結構在規(guī)定的時間（一般指結構設計基準期，目前世界上大多數國家普通結構的設計基準期均為50年）內，在規(guī)定的條件（指正常設計、正常施工、正常使用條件，不考慮認為錯誤或過失因素）下，完成預定功能的概率。2. 3.中心點法的優(yōu)缺點：P1464.可靠指標和功能函數（P138-P139）5.結構體系失效模型（P152）第十章 結構概率可靠度設計法1.2.（1）由于各國荷載和抗力標準值確定的方式不同，設計目標可靠度的水準也有差異，因此不同國家結構設計表達式的分項數值取值均不一致。（2）各個國家的荷載分項系數、抗力分項系數和荷載標準值和抗力

8、標準值是配套使用的，它們作為設計表達式中的一個整體有確定的概率可靠度意義。千萬不能采用一個國家的荷載標準或抗力標準值，而套用另一個國家的設計表達式進行結構設計。計算題1.已知某擋土墻高度=8.0m,墻背豎直、光滑，填土表面水平。墻后填土為無黏性中砂，重度=18.0,有效內摩擦角=30°。試計算作用在擋土墻上的靜止土壓力和主動土壓力。【解】（1）靜止土壓力=288.0點位于距墻底/3=2.67m處。（2）主動土壓力=192點位于距墻底/3=2.67m處。2.已知一個三層剪切型結構，如圖計2-1所示。已知該結構的各階段周期和振型為、，設計反應譜的有關參數為，。（1）采用振型分解反應譜法求

9、該三層剪切型結構在地震作用下的底部最大剪力和頂部最大位移。（2）采用底部剪力法計算地震作用下結構底部最大剪力和頂部最大位移。圖計2-1 三層剪切型結構【解】(1)求有關參數各階地震影響系數=0.16各階振型參與參數=各階振型地震作用第一振型地震作用第二振型地震作用 第三振型地震作用 求最大底部剪力各振型地震作用產生的底部剪力為通過振型組合求最大底部剪力若只取前兩階振型反應組合，可得求最大頂部位移各振型地震作用產生的頂部位移為通過振型組合求最大頂部位移若只取前兩階振型反應組合，可得（2）求底部剪力結構總重力荷載為因結構質點數=3>1，近似取，則各質點地震作用不考慮高階振型影響，則頂部位移3.求Q235沸騰鋼屈服強度的統計參數已知：試件材料屈服強度的平均值，標準差。由于加荷速度及上、下屈服點的差別，構件中材料的屈服強度低于試件材料的屈服強度，經統計，兩者比值的均值，標準差。規(guī)范規(guī)定的構件材料屈服強度值為?！窘狻?.已知：一種鋼管的外徑D的均值為，變異系數，壁厚t的均值，變異系數。求該鋼管面積的統計參數。【解】鋼管面積的表達式為鋼管面積的均值為鋼管面積的方差為因 則=而因此鋼管面積的變異系數為5.一簡支梁，如圖計5-1所示。其中P為跨中集中荷載，q為均部荷載，L為梁跨度。則