工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)題

1、工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)題第一章 荷載類(lèi)型1.荷載：由各種環(huán)境因素產(chǎn)生的直接作用在結(jié)構(gòu)上的各種力稱(chēng)為荷載。2.作用：能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)（結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等）的各種因素總稱(chēng)為作用。3.荷載與作用的區(qū)別與聯(lián)系.區(qū)別：荷載不一定能產(chǎn)生效應(yīng)，但作用一定能產(chǎn)生效應(yīng)。聯(lián)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(xiàng)非連續(xù)介質(zhì)。2.雪壓：?jiǎn)挝幻娣e地面上積雪的自重。3.基本雪壓：當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛嫔细鶕?jù)氣象記錄資料經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到的在結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大雪壓值。第三章 側(cè)壓力1.根據(jù)擋土墻的位移情況和墻后土體所處的應(yīng)力狀態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動(dòng)土壓

2、力和被動(dòng)土壓力。三種土壓力的受力特點(diǎn)：（1）靜止土壓力：擋土墻在土壓力作用下，不產(chǎn)生任何方向的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)而保持原有的位置，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。（2）主動(dòng)土壓力：擋土墻在土壓力的作用下，背離墻背方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土壓力逐漸減小，當(dāng)達(dá)到某一位移量值時(shí)，墻后土體開(kāi)始下滑，作用在擋土墻上的土壓力達(dá)到最小值，滑動(dòng)楔體內(nèi)應(yīng)力處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)。（3）被動(dòng)土壓力：擋土墻在外力作用下向墻背方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻體擠壓土體，墻后土壓力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到某一位移時(shí)，墻后土體開(kāi)始上隆，作用在檔土墻上的土壓力達(dá)到最大值，滑動(dòng)楔體內(nèi)應(yīng)力處于被動(dòng)極限平衡狀態(tài)。2.水對(duì)結(jié)構(gòu)物的力學(xué)作用表現(xiàn)在對(duì)結(jié)構(gòu)物表面產(chǎn)生靜水壓力

3、和動(dòng)水壓力。靜水壓力可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的滑動(dòng)或傾覆；動(dòng)水壓力，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生切應(yīng)力和正應(yīng)力，同時(shí)還可能引起結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)，甚至使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生自激振動(dòng)或共振。3.（1）凍脹力：在封閉體系中，由于土體初始含水量?jī)鼋Y(jié)，體積膨脹產(chǎn)生向四面擴(kuò)張的內(nèi)應(yīng)力，這個(gè)力稱(chēng)為凍脹力。（2）凍土：具有負(fù)溫度或零溫度，其中含有冰，且膠結(jié)著松散固體顆粒的土，稱(chēng)為凍土。（3）凍脹原理：水分由下部土體向凍結(jié)鋒面遷移，使在凍結(jié)面上形成了冰夾層和冰透鏡體，導(dǎo)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(fēng)荷載1.基本風(fēng)壓：按規(guī)定的地貌、高度、時(shí)距等量測(cè)的風(fēng)速所確定的風(fēng)壓稱(chēng)為基本風(fēng)壓。通常應(yīng)符合以下

4、五個(gè)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)高度的規(guī)定（10m）、地貌的規(guī)定(空曠平坦)、公稱(chēng)風(fēng)速的時(shí)距（10分鐘）、最大風(fēng)速的樣本時(shí)間（1年）和基本風(fēng)速重現(xiàn)期（30-50年）。2.風(fēng)效應(yīng)可以分為順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)和橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)兩種。3.速度為的風(fēng)流經(jīng)任意截面物體，都將產(chǎn)生三個(gè)力：物體單位長(zhǎng)度上的順風(fēng)向力pD、橫風(fēng)向力PL以及扭力矩PM。第五章 地震作用1.地震按其產(chǎn)生的原因，可分為火山地震、陷落地震和構(gòu)造地震。2.（1）震源：即發(fā)震點(diǎn)，是指巖層斷裂處。（2）震中：震源正上方的地面地點(diǎn)。（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(jí)：衡量一次地震規(guī)模大小的數(shù)量等級(jí)。（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(qiáng)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(nèi)部傳播的體波和在地面附近傳播的面波。第七章 荷載的統(tǒng)計(jì)分析1.平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過(guò)程荷載模型的假定為：（1）根據(jù)荷載每變動(dòng)一次作用在結(jié)構(gòu)上的時(shí)間長(zhǎng)短，將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期等分為個(gè)相等的時(shí)段，或認(rèn)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載均勻變動(dòng)次。（2）在每個(gè)時(shí)段內(nèi)，荷載出現(xiàn)（即）的概率為，不出現(xiàn)（即）的概率為；（3）在每一時(shí)段內(nèi)，荷載出現(xiàn)時(shí)，其幅值是非負(fù)的隨機(jī)變量，且在不同時(shí)段上概率分布是相同的，記時(shí)段內(nèi)的荷載概率分布（也稱(chēng)為任意時(shí)點(diǎn)荷載分布）為；（4）不同時(shí)段上的荷載幅值隨機(jī)變量相互獨(dú)立，且與在時(shí)段上是否出現(xiàn)荷

6、載無(wú)關(guān)。2.一般可變荷載有如下代表值：標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值、頻遇值和組合值。3.結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)是指作用在結(jié)構(gòu)上的荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力、變形、應(yīng)變等。第八章 結(jié)構(gòu)抗力的統(tǒng)計(jì)分析影響結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shù)的不定性，計(jì)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(zhì)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(dǎo)致了材料性能的不定性。（2）幾何參數(shù)的不定性是由于制作和安裝方面的原因，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸會(huì)出現(xiàn)偏差，制作安裝后的實(shí)際結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)中預(yù)期的構(gòu)件幾何特征會(huì)有差異。（3）計(jì)算模式的不定性主要是由抗力計(jì)算中采用的基本假定不完全符合實(shí)際或

7、計(jì)算公式的近似等引起的變異性。第九章 結(jié)構(gòu)可靠度分析1.結(jié)構(gòu)可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間（一般指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，目前世界上大多數(shù)國(guó)家普通結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期均為50年）內(nèi)，在規(guī)定的條件（指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用條件，不考慮認(rèn)為錯(cuò)誤或過(guò)失因素）下，完成預(yù)定功能的概率。2. 3.中心點(diǎn)法的優(yōu)缺點(diǎn)：P1464.可靠指標(biāo)和功能函數(shù)（P138-P139）5.結(jié)構(gòu)體系失效模型（P152）第十章 結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計(jì)法1.2.（1）由于各國(guó)荷載和抗力標(biāo)準(zhǔn)值確定的方式不同，設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠度的水準(zhǔn)也有差異，因此不同國(guó)家結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)式的分項(xiàng)數(shù)值取值均不一致。（2）各個(gè)國(guó)家的荷載分項(xiàng)系數(shù)、抗力分項(xiàng)系數(shù)和荷載標(biāo)準(zhǔn)值和抗力

8、標(biāo)準(zhǔn)值是配套使用的，它們作為設(shè)計(jì)表達(dá)式中的一個(gè)整體有確定的概率可靠度意義。千萬(wàn)不能采用一個(gè)國(guó)家的荷載標(biāo)準(zhǔn)或抗力標(biāo)準(zhǔn)值，而套用另一個(gè)國(guó)家的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。計(jì)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(wú)黏性中砂，重度=18.0,有效內(nèi)摩擦角=30°。試計(jì)算作用在擋土墻上的靜止土壓力和主動(dòng)土壓力?！窘狻浚?）靜止土壓力=288.0點(diǎn)位于距墻底/3=2.67m處。（2）主動(dòng)土壓力=192點(diǎn)位于距墻底/3=2.67m處。2.已知一個(gè)三層剪切型結(jié)構(gòu)，如圖計(jì)2-1所示。已知該結(jié)構(gòu)的各階段周期和振型為、，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的有關(guān)參數(shù)為，。（1）采用振型分解反應(yīng)譜法求

9、該三層剪切型結(jié)構(gòu)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(jì)算地震作用下結(jié)構(gòu)底部最大剪力和頂部最大位移。圖計(jì)2-1 三層剪切型結(jié)構(gòu)【解】(1)求有關(guān)參數(shù)各階地震影響系數(shù)=0.16各階振型參與參數(shù)=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(chǎn)生的底部剪力為通過(guò)振型組合求最大底部剪力若只取前兩階振型反應(yīng)組合，可得求最大頂部位移各振型地震作用產(chǎn)生的頂部位移為通過(guò)振型組合求最大頂部位移若只取前兩階振型反應(yīng)組合，可得（2）求底部剪力結(jié)構(gòu)總重力荷載為因結(jié)構(gòu)質(zhì)點(diǎn)數(shù)=3>1，近似取，則各質(zhì)點(diǎn)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(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)已知：試件材料屈服強(qiáng)度的平均值，標(biāo)準(zhǔn)差。由于加荷速度及上、下屈服點(diǎn)的差別，構(gòu)件中材料的屈服強(qiáng)度低于試件材料的屈服強(qiáng)度，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，兩者比值的均值，標(biāo)準(zhǔn)差。規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件材料屈服強(qiáng)度值為?！窘狻?.已知：一種鋼管的外徑D的均值為，變異系數(shù)，壁厚t的均值，變異系數(shù)。求該鋼管面積的統(tǒng)計(jì)參數(shù)?！窘狻夸摴苊娣e的表達(dá)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(shù)為5.一簡(jiǎn)支梁，如圖計(jì)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