钢筋混凝土结构设计: 第二章(极限状态设计)

1. 钢筋混凝土结构构件设计是指在预定的作用及材料性能条件下，确定构件按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造布置。

2. 结构构件设计计算方法主要有: (1) 容许应力法—结构在作用(荷载)标准值下产生的应力不超过规定的容许应力值(材料标准值除以某一安全系数)的设计方法。(2) 单一安全系数法—使结构的抗力标准值与作用(荷载)标准值的效应之比不低于某一规定安全系数的设计方法。(3) 极限状态法—不使结构超越某种规定的极限状态的设计方法(半概率设计法; 近似概率设计法; 全概率设计法)。

3. 工程结构设计的基本目标是在一定的经济条件下，使设计的结构在预订的使用年限内能够可靠地完成各项规定的功能要求，做到安全可靠、适用耐久和经济合理。

4. 结构可靠性是指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，而把度量结构可靠性的数量指标称为可靠度。

5. 结构可靠度是指在规定时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

6. 设计使用年限是设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。在这一规定时期内，结构或结构构件只需进行正常的维护(包括必要的检测、维护和维修)而不需进行大修就能按预期目的使用并完成的结构功能)。

7. 结构的设计基准期是结构可靠度计算中另一时间域考虑，它是为确定可变作用(如汽车荷载、人群、风载等)的出现频率和设计时的取值而规定的标准时段。

8.  设计基准期与设计使用年限是不同的概念，设计基准期的选择不考虑环境作用下与材料性能老化等相联系的结构耐久性，而仅考虑可变作用随时间变化的设计变量取值大小，设计使用年限是与结构适用性失效的极限状态相联系的。

9. 结构可靠度与结构的使用年限长短有关，对新建结构，是指设计使用年限的结构可靠度或失效概率。当结构的使用年限超过设计使用年限后，结构的失效概率可能较设计预期值大。当设计需采用不同的设计基准期时，则必须相应确定在不同的设计基准区内最大作用的概率分布及其统计参数。

10. 公路桥梁结构的设计基准期统一取100年。

11. 结构在使用期间的工作情况，称为结构的工作状态。当结构能够满足各项功能要求而良好地工作时，称为结构“可靠”，反之则称结构“失效”。结构工作状态是处于可靠还是失效的标志采用“结构极限状态”来衡量。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功能的极限状态。

12.结构的极限状态分为如下三类: (1) 承载能力极限状态；(2) 正常使用极限状态；(3) “破坏—安全”极限状态. 承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。“破坏—安全”极限状态又称为条件极限状态。超过这种极限状态而导致的破坏，是指允许结构物发生局部损坏，而对已发生局部破坏结构的其余部分，应该具有适当的可靠度，能继续承受降低了的设计荷载。

13. 延性破坏系指结构构件有明显变形或其它预兆的破坏； 脆性破坏系指结构构件无明显变形或其它预兆的破坏。

14. 我国公路桥涵结构设计计算方法原理采用的是近似概率极限状态设计法，并以可靠指标β来度量结构设计的可靠度水平。具体设计计算方法是基于近似概率极限状态设计法的实用计算法，计算表达式采用带有多项分项系数的工程力学计算表达式，方便了设计计算。应满足结构承载能力和正常使用两类极限状态的各项要求。

15. 公路桥涵承载能力极限状态是对应于桥涵结构及构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。

16. 安全等级与结构重要性系数. 公路桥涵进行持久状况承载能力极限状态设计时，根据桥涵结构破坏所产生后果的严重程度，划分为三个安全等级进行设计。在设计计算上，采用结构重要性系数 γ0 表达不同的安全等级。

17. 结构构件承载能力极限状态设计的原则是作用组合(基本组合)的效应设计值必须小于或等于结构抗力的设计值.

18. 公路桥涵的持久状态设计按承载能力极限状态的要求，对构件进行承载力及稳定计算，必要时还应对结构的倾覆和滑移进行验算。

19. 在进行承载能力极限状态计算时，作用(或荷载)的效应(其中汽车荷载应计入冲击系数)应采用其组合设计值；结构材料性能采用其强度设计值。

20. 公路桥涵正常使用极限状态是指对应于桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。

21. 公路桥涵按结构正常使用状态的要求进行计算，是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础。对结构构件的混凝土抗裂、混凝土裂缝最大宽度和挠度变形进行验算，并使各项计算值不超过《公路桥规》规定的各相应限值。

22. 结构的设计状况是代表一定时段内实际情况的一组设计条件，设计时应做到在该组条件下结构不超越有关的极限状态。包括: 持久设计状况; 短暂设计状况; 偶然设计状况; 地震设计状况. 持久状况是指在结构使用过程中一定出现且持续期很长的设计状况，其持续期一般与设计使用年限为同一数量级。短暂状况是指在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，其持续期很短的设计状况。偶然状况是指在结构使用过程中出现概率极小且持续时间极短的异常情况时的设计状况。地震状况是考虑结构遭受地震时的设计状况. 

23. 《公路桥规》规定的作用代表值为作用的标准值、组合值、频遇值和准永久值。永久作用被近似认为在设计基准期内是不变化的，其代表值是永久作用的标准值。可变作用的代表值分为作用的标准值、组合值、频遇值和准永久值，可以根据不同设计状况及两种极限状态计算来选择。

24. 作用组合是在不同作用的同时影响下，为保证某一极限状态的结构具有必要的可靠性而采用的一组作用设计值。作用最不利组合是指所有可能的作用组合中对结构或结构产生最不利的一组作用组合。

25. 承载能力极限状态计算时作用组合. 对持久状况和短暂状况设计，采用作用基本组合；对偶然状况设计，采用作用偶然组合；对地震状况设计，采用作用的地震组合。作用基本组合是永久作用设计值与可变作用设计值的组合。

26. 材料强度标准值是材料强度的一种特征值，也是结构或构件设计时采用的材料强度的基本代表值。材料的强度标准值是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值。

27. 材料强度设计值是材料强度标准值除以材料性能分项系数γf后的值.

28. 混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k. 按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度称为混凝土立方体抗压强度标准值。《公路桥规》根据混凝土立方体抗压强度标准值进行强度等级的划分，称为混凝土强度等级并冠以符号C 来表示。C50表示混凝土立方体抗压强度标准值为fcu,k=50MPa。

29. 正常使用极限状态的计算，是以弹性理论或塑性理论为基础，主要进行以下三个方面的验算：应力计算、裂缝宽度验算和变形验算。

30. 公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

31. 结构的安全性、适用性和耐久性通称为结构的可靠性。

32. 《公路桥规》规定钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C25, 用强度标准值400MPa及以上钢筋配筋时,不应低于C30.

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