《工程結構荷載與可靠度設計原理》復習題

《工程構造荷載與可靠度設計原理》復習題《工程構造荷載與可靠度設計原理》復習題8/8《工程構造荷載與可靠度設計原理》復習題合用文檔《工程構造荷載與可靠度設計原理》復習題第一章荷載種類1.荷載：由各種環(huán)境因素產生的直接作用在構造上的各種力稱為荷載。2.作用：能使構造產見效應（構造或構件的內力、應力、位移、應變、裂縫等）的各種因素總稱為作用。3.荷載與作用的差別與聯(lián)系.差別：荷載不用然能產見效應，但作用必然能產見效應。聯(lián)系：荷載屬于作用的范圍。第二章重力1.土是由土顆粒、水平和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?shù)乜諘缙教沟孛嫔弦勒諝庀笥涗涃Y料經統(tǒng)計獲取的在構造使用時期可能出現(xiàn)的最大雪壓值。第三章側壓力1.依照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地址，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，背叛墻背方向搬動或轉動時，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搬動或轉動時，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.水對構造物的力學作用表現(xiàn)在對構造物表面產生靜水壓力和動水壓力。靜水壓力可能以致構造物的滑動或推翻；動水壓力，會對構造物產生切應力和正應力，同時還可能引起構造物的振動，甚至使構造物產生自激振動或共振。3.（1）凍脹力：在封閉系統(tǒng)中，由于土體初始含水量凍結，體積膨脹產生向周圍擴大的內應力，這個力稱為凍脹力。2）凍土：擁有負溫度或零溫度，其中含有冰，且膠結著松弛固體顆粒的土，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，以致凍層膨脹，基層隆起。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。平時應吻合以下五個規(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）、最暴風速的樣本時間（1年）和基本風速重現(xiàn)期（30-50年）。2.風效應能夠分為順風向構造風效應和橫風向構造風效應兩種。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。標準合用文檔第五章地震作用1.地震按其產生的原因，可分為火山地震、塌陷地震和構造地震。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址。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(shù)量等級。6）地震能：一次地震所釋放的能量。7）烈度：某一特定地區(qū)受到一次地震影響的強弱程度。8）地震波：流傳地震能量的波3.地震波分為在地球內部流傳的體波和在地面周邊流傳的面波。第七章荷載的統(tǒng)計解析1.平穩(wěn)二項隨機過程荷載模型的假定為：（1）依照荷載每變動一次作用在構造上的時間長短，將設計基準期T均分為r個相等的時段，或認為設計基準期T內荷載平均變動rT/次。（2）在每個時段內，荷載Q出現(xiàn)（即Q0）的概率為p，不出現(xiàn)（即Q0）的概率為q1p；（3）在每一時段內，荷載出現(xiàn)時，其幅值是非負的隨機變量，且在不相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Fi(x)P[Q(t)x,t]；（4）不相同時段上的荷載幅值隨機變量相互獨立，且與在時段上可否出現(xiàn)荷載沒關。2.一般可變荷載有以下代表值：標準值、準永久值、頻遇值和組合值。3.構造荷載效應是指作用在構造上的荷載所產生的內力、變形、應變等。第八章構造抗力的統(tǒng)計解析影響構造構件抗力的因素很多，主要因素有三種，即：資料性能的不定性Xm，幾何參數(shù)的不定性XA，計算模式的不定性Xp。形成原因：1）資料性能的不定性Xm是由于資料自己質量的差別，以及制作工藝、環(huán)境條件等因素引起的資料性能的變異，以致了資料性能的不定性。2）幾何參數(shù)的不定性XA是由于制作和安裝方面的原因，構造構件的尺寸會出現(xiàn)偏差，制作安裝后的實質構造與設計中預期的構件幾何特點會有差別。（3）計算模式的不定性Xp主若是由抗力計算中采用的基本假定不完好吻合實質或計算公式的近似等引起的變異性。標準合用文檔第九章構造可靠度解析1.構造可靠度是指構造在規(guī)定的時間（一般指構造設計基準期，目前生界上大多數(shù)國家一般構造的設計基準期均為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。3.中心點法的優(yōu)缺點：P1464.可靠指標和功能函數(shù)（P138-P139）5.構造系統(tǒng)無效模型（P152）第十章構造概率可靠度設計法1.2.（1）由于各國荷載和抗力標準值確定的方式不相同，設計目標可靠度的水平也有差別，因此不相同國家構造設計表達式的分項數(shù)值取值均不一致。（2）各個國家的荷載分項系數(shù)、抗力分項系數(shù)和荷載標準值和抗力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。千萬不能夠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構造設計。計算題1.已知某擋土墻高度H=8.0m,墻背豎直、圓滑，填土表面水平。墻后填土為無黏性中砂，重度=18.0kN/m3,有效內摩擦角=30°。試計算作用在擋土墻上的靜止土壓力E0和主動土壓力Ea?！窘狻浚?）靜止土壓力E0=1H2K0=12(1cos30)kN/m218.082E0點位于距墻底H處。（2）主動土壓力Ea=1H2Ka=118.082tan2(4530)=192kN/m222Ea點位于距墻底H處。2.已知一個三層剪切型構造，如圖計2-1所示。已知該構造的各階段周期和振型為T10.433s、T20.202s、T3、{1}、{2}0.601、{3}2.57，設計反應譜的有關參數(shù)為Tg0.2s，b0.9，amax0.16。（1）采用振型分解反應譜法求該三層剪切型構造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構造底部最大剪力和頂部最大位移。標準合用文檔【解】(1)①求有關參數(shù)各階地震影響系數(shù)Tg1maxT10.90.1620.2023各階振型參加參數(shù)11M1mi1i=Mmi2111i1121120.648222圖計2-1三層剪切型構造2②各階振型地震作用第一振型地震作用F11G111110.07980.669kNF12F13第二振型地震作用F211.074kNF220.716kNF23第三振型地震作用F310.697kNF32F330.141kN③求最大底部剪力各振型地震作用產生的底部剪力為V11F11F12F13V21F21F22F23V31F31F32F330.309kN經過振型組合求最大底部剪力V1222VVV若只取前兩階振型反應組合，可得V1V112V212V1④求最大頂部位移各振型地震作用產生的頂部位移為標準合用文檔u13F21F12F13F12F13F13k1k2k318001200600103mu13F21F22F23F22F23F23103k1k2k3mu33F31F32F33F32F33F333mk1k2k310經過振型組合求最大頂部位移u3u2u2u2103m132333若只取前兩階振型反應組合，可得u3u132u232103mu3（2）①求底部剪力Tg1maxT1

構造總重力荷載為GE因構造質點數(shù)n=3>1，近似取0.85，則V1FEkGE1②各質點地震作用不考慮高階振型影響，則G1H1FEk25F1259GjHj13F29F3135913592213③頂部位移FEkF2F3F3u3k1233m103.求Q235沸騰鋼信服強度的統(tǒng)計參數(shù)已知：試件資料信服強度的平均值fy280.3N/mm2，標準差fy21.3N/mm2。由于加荷速度及上、下信服點的差別，構件中資料的信服強度低于試件資料的信服強度，經統(tǒng)計，兩者比值X0的均值X00.92，標準差X00.032。規(guī)范規(guī)定的構件資料折服強度值為k0fk240N/mm2。標準合用文檔【解】fyfyfyX0X0X0fyX0fs1.076k0fk2402222fyX0fy4.已知：一種鋼管的外徑D的均值為D30.2cm，變異系數(shù)D0.03，壁厚t的均值t1.25cm，變異系數(shù)t0.05。求該鋼管面積的統(tǒng)計參數(shù)。【解】鋼管面積的表達式為A22t(Dt)[D(D2t)]4鋼管面積的均值為t(D)1.25)2At鋼管面積的方差為A2A222|m2A|mtDtD因A（D-2t）AttD則At）|m=（D-2tAt=|mD而tttDDD因此

222224A鋼管面積的變異系數(shù)為AA

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。則該標準合用文檔梁的承載功能函數(shù)為Z1PL1210kN,qkN2m/M(qL)已知：p48M18kNm;p0.10,q0.15,M。L為常數(shù)，L4m。采用中心點法計算可靠指標。【解】z

L12412MpLq1810424kNm4848pppqqq圖計5-1簡支梁及其受載MMM

1.0kN20.150.3kN/m180.050.90kNm22

22ZM

L4

2

L8

2q222=2424248由此計算可靠度指標zL

46.一簡支梁如圖計6-1所示。此時梁的承受功能函數(shù)為11243ZWpf4PLqL已知：wp0.910m,82040.04,f。P、q的統(tǒng)計參數(shù)同5L為隨機量，f10kN/m;w題。此時L4m,L0.05。采用中心點法計