淺談橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力

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1、淺談橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力（一）??????通過(guò)兩年多的橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)有的工程技術(shù)人員對(duì)于極限承載力的概念不是很清楚，或者說(shuō)很難理解橋梁結(jié)構(gòu)極限承載力的內(nèi)涵，以至于在設(shè)計(jì)中不能很好的把握極限承載力的使用。本人特寫(xiě)此文章，與大家共同探討一下極限承載力的概念和內(nèi)涵。??????一、橋梁結(jié)構(gòu)極限承載力的概念??????傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)以構(gòu)件最大工作應(yīng)力乘以安全系數(shù)不大于材料的屈服應(yīng)力為依據(jù)，一般情況下，構(gòu)件某截面開(kāi)始屈服（或者局部屈曲）并不代表結(jié)構(gòu)完全破壞，結(jié)構(gòu)所承受的荷載通常較構(gòu)件開(kāi)始屈服（或者局部屈曲）時(shí)的荷載為大，為了利用這一強(qiáng)度富裕度，提

2、出了極限設(shè)計(jì)和極限荷載的概念。極限荷載即引起結(jié)構(gòu)“完全崩潰”的荷載；極限設(shè)計(jì)將結(jié)構(gòu)的工作荷載取為極限荷載的一個(gè)部分。所以說(shuō)，結(jié)構(gòu)的極限承載力是從“極限設(shè)計(jì)”的思想中引出的概念。??????橋梁的極限承載力是指橋梁完全崩潰前所能承受外荷載的最大能力。其大小與以下因素有關(guān)：材料特性：極限強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等；結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的剛度及幾何尺寸：面積、慣矩等；結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)：施工階段、運(yùn)營(yíng)階段等；結(jié)構(gòu)承受的荷載形式：恒載、組合荷載等；荷載的加載路徑。??????也就是說(shuō)，不同施工方法、不同荷載形式和加載路徑，橋梁結(jié)構(gòu)極限承載力不同，即極限承載力不是一個(gè)定

3、值。??????二、極限狀態(tài)與極限承載力的關(guān)系??????極限狀態(tài)：在結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)中，為了正確描述結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，必須明確規(guī)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)的界限(除結(jié)構(gòu)模糊可靠度分析外)包括：安全性；耐久性；適用性；失效。這樣的界限稱為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)的概念主要用于工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)。??????我國(guó)《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50153－92)對(duì)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的定義為：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。??????簡(jiǎn)言之，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)實(shí)質(zhì)上是結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的一個(gè)閾值，若超過(guò)這

4、一閾值，則結(jié)構(gòu)處于不安全、不耐久或不適用的狀態(tài)。??????結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以是根據(jù)構(gòu)件的實(shí)際狀況客觀規(guī)定的（如荷載作用下混凝土梁的斷裂）；也可能是根據(jù)人們的經(jīng)驗(yàn)，需要人為控制而由專家論證給定的（如結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許變形、結(jié)構(gòu)的允許裂縫寬度等）；我國(guó)(GB5QI53一92）將結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為兩種：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。??????極限狀態(tài)與極限承載能力的關(guān)系：??????a、一般情況下，一個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的設(shè)計(jì)需同時(shí)考慮承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。(如：:對(duì)砼受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)，除保證構(gòu)件的正截面和斜截面強(qiáng)度外，還要控制構(gòu)件的裂縫

5、寬度和變形，使其在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。)??????b、結(jié)構(gòu)的極限承載力研究是確定承載能力極限狀態(tài)的依據(jù)之一。??????c、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)與結(jié)構(gòu)的極限承載力既有區(qū)別又有聯(lián)系：整個(gè)結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體失去平衡(一致)；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（有區(qū)別）；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系(一致)；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因材料強(qiáng)度被超過(guò)而破壞，或因過(guò)度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載。(基本一致)。??????d、極限狀態(tài)一般用隨機(jī)理論研究，極限承載力用確定性方法研究。