钢桥设计方法

L/O/G/O钢桥设计方法和技术规范钢桥的设计方法容许应力设计法破损阶段设计法自应力设计法极限状态设计方法LRFD设计方法一、容许应力设计法——摘自《现代钢桥》吴冲主编。——摘自《结构力学》李廉锟主编。容许应力法的缺点容许应力法至今在工程中仍广泛应用。但是容许应力法存在如下的缺点：①由塑性材料制成的结构，尤其是超静定结构，当某一局部应力达到屈服极限时，结构并不破坏，还能承受更大的荷载从而进入塑性阶段继续工作；②按容许应力法以个别截面的局部应力来衡量整个结构的承载能力是不够经济合理的；③以确定容许应力的安全系数k也不能反映整个结构的安全储备。二、破损阶段设计法基本原理：结构构件达到破损阶段时的计算承载力R应不低于标准荷载引起的构件内力S乘于由经验判断的安全系数K。即：计算承载力R是根据结构构件达到破损阶段时的实际工作条件来确定的。KSR破损阶段设计法的优缺点优点：破损阶段设计法考虑了材料的塑性变形性能，可以充分发挥材料的潜力，但要求结构和构件具有足够的延性，因而在塑性设计中截面腹板和翼缘的尺寸比例有严格的限制。缺点：①同容许应力法一样，依然采用单一安全系数，且安全系数主要根据经验取值，显然，单一的安全系数不能确切地度量结构的可靠性；②材料屈服的扩展和结构构件的稳定性在结构设计中仍然没有反映。三、自应力设计法想请刘老师谈谈破损阶段设计法和自应力设计法！四、极限状态设计方法极限状态设计法的基本原理是引入概率论、数理统计及可靠性理论的设计方法，将结构置于各种可能的极限状态下进行分析。极限状态通常分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类。承载能力极限状态包括所以使结构进入最终破坏的状态，而正使用极限状态只涉及结构在使用荷载下的结构效应所处的状态。极限状态设计法按概率理论应用的程度分为半概率法（水准Ⅰ）、近似概率法（水准Ⅱ）、和全概率法（水准Ⅲ）半概率极限状态设计法——摘自《现代钢桥》吴冲主编。（1）承载能力极限状态——摘自《结构设计原理》叶见曙主编。（2）正常使用极限状态——摘自《结构设计原理》叶见曙主编。五、荷载抗力分项系数设计法（LRFD）——摘自《美国AASHTO规范》式中：Yi—荷载系数，乘到力效应上的一个基于统计的乘数；φ—抗力系数，乘到公称抗力上的一个基于统计的乘数；η—关于延性ηD、超静定性ηR、运营重要性ηI的系数；Qi—力效应；Rn—公称抗力。塑性分析方法从20世纪三四十年代以来，又建立和发展了按极限荷载计算结构强度的方法。这种方法不是以结构在弹性阶段的最大应力达到极限应力作为结构破坏的标志，而是以结构进入塑性阶段并最后丧失承载能力时的极限状态作为结构破坏的标志，故又称为塑性分析方法。——摘自《结构力学》李廉锟主编。塑性分析法的优缺点优点：按极限荷载的计算方法将更为经济合理，而且安全系数k是从整个结构所能承受的荷载来考虑的，故能够正确的反映强度储备。缺点：它只反映了结构的最后状态，而不能反映结构由弹性阶段到塑性阶段再到极限状态的过程；而且在给定安全系数k以后，结构在实际荷载作用下处于什么工作状态也无法确定。总结：结构在设计荷载作用下，大多数仍处于弹性阶段，因此弹性分析对于研究结构的实际工作状态及其性能仍是很重要的。因此，在结构设计中，塑性计算和弹性计算是相互补充的。举例--受弯构件由弹性阶段到塑性阶段的过程：——摘自《结构力学》李廉锟主编。汶川地震中发生在桥墩墩底的塑性铰——摘自《钢结构基本原理》沈祖炎陈扬骥陈以一主编。均匀受弯构件破坏过程均匀受弯构件截面强度破坏过程：（a）当弯矩较小时，整个截面上的正应力都小于材料的屈服点，截面处于弹性受力状态。（b）随着弯矩增大，截面外侧及其附近的应力相继达到和保持在屈服点的水准上，主轴附近则保留一个弹性核。应力达到屈服点的区域称为塑性区，塑性区的应变在应力保持不变的情况下继续发展，截面弯矩刚度仅靠弹性核提供。（c）当弯矩增长使弹性核变得非常小时，相邻两截面在弯矩作用方向几乎可以自由转动。这种情况可以看作截面达到了抗弯承载力极限。（d）截面最外边缘及其附近的应力，实际上可能超过屈服点而进入强化状态，截面的承载能力还可能略增大一些，但此时因绝大部分材料已进入塑性，截面曲率变得很大，对工程设计而言，可利用的意义不大。——摘自《钢结构基本原理》沈祖炎陈扬骥陈以一主编。例如：对于受弯构件新旧桥规中的区别——摘自《公路桥规》（JTJ025-86）。——摘自《钢结构设计规范（GB50017-2003）》。钢结构可能的破坏形式：①结构的整体失稳②结构和构件的局部失稳③结构的塑性破坏④结构的脆性破坏⑤结构的疲劳破坏⑥结构的损伤累积破坏等。结构的塑性破坏受拉破坏：截面中的拉应力达到材料的屈服点↓受拉构件进入塑性变形，出现明显的伸长↓材料进入强化阶段，构件截面上的拉应力继续增加↓当拉应力达到材料的抗拉强度后，受拉构件被拉断受弯破坏:截面中的边缘纤维应力达到材料的屈服点↓截面进入弹塑性受力阶段，逐步形成塑性铰↓塑性铰发生塑性转动，结构内力重分布，使其它构件和截面相继出现塑性铰↓当塑性铰出现使结构或其局部形成机构后，结构失去承载能力而倒塌破坏结构的塑性破坏结构的脆性破坏脆性断裂破坏前结构没有任何征兆，不出现异样和明显的变形，没有早期裂缝；脆性断裂破坏时，荷载可能很小，甚至没有外荷载的作用；脆性断裂的突发性，破坏过程的瞬间性，大大增加了结构破坏的危险性。L/O/G/OThankYou!