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8.2 承载能力极限状态设计


8.2.1  结构或结构构件按承载能力极限状态设计时,应分析下列状态:

    1  结构或结构构件(包括基础等)的破坏或过度变形,此时结构的材料强度起控制作用。

    2  整个结构或其中的一部分作为刚体失去静力平衡,此时结构材料或地基的强度不起控制作用。

    3  地基破坏或过度变形,此时岩土的强度起控制作用。

8.2.2  结构或结构构件按承载能力极限状态设计时,应符合下列规定:

    1  结构或结构构件(包括基础等)的破坏或过度变形的承载能力极限状态设计,应按下式计算:

    当结构的承载能力由材料的强度控制时:

    式中:Sd(·)——作用组合的效应(如轴力、弯矩、剪力或应力等)设计值函数;

          Rd(·)——结构抗力设计值函数;

          γ0——结构的重要性系数;

          ψ——设计状况系数; 

          γdn——相应第n种作用组合的结构系数;

          ak——几何参数的标准值。

    2  整个结构或其中的一部分作为刚体失去静力平衡的承载能力极限状态设计,应按下式计算:

    式中:Sd.dst(·)——不平衡作用组合效应设计值函数;

          Sd.stb(·)——平衡作用组合效应设计值函数。

    3  地基的破坏或过度变形的承载能力极限状态设计,可采用以概率理论为基础并且用分项系数表达的概率极限状态法进行,也可采用容许应力法等进行。采用概率极限状态法进行时,其分项系数的取值与式(8.2.2-1)中所包含的分项系数的取值可有区别。

8.2.3  承载能力极限状态设计表达式中的作用组合,除应满足本标准第4.3.3条要求外,还应符合下列要求:

    1  当结构中永久作用位置的变异对静力平衡或类似的极限状态设计结果很敏感时,该永久作用的有利部分和不利部分应分别作为单个作用。

    2  当一种作用产生的几种效应非全相关时,对产生有利效应的作用,其分项系数的取值宜降低。

8.2.4  承载能力极限状态基本组合效应设计值应按下列规定确定:

    1  承载能力极限状态基本组合的效应设计值应按下式计算:

    式中:Sd(·)——作用组合的效应设计值函数;

          Gk——永久作用的标准值;

          P——预应力作用的有关代表值;

          Qk——可变作用的标准值;

          γG——永久作用的分项系数;

          γp——预应力作用的分项系数;

          γQ——可变作用的分项系数。

    2  当作用与作用效应按线性关系考虑时,基本组合的效应设计值可按下式计算:

    式中:S(Gik,ak)——第i个永久作用标准值的效应;

          S(P,ak)——预应力作用代表值的效应;

          S(Qik,ak)——第j个可变作用标准值的效应。

8.2.5  承载能力极限状态偶然组合的效应设计值应按下列规定确定:

    1  承载能力极限状态偶然组合的效应设计值按下式计算:

    式中:Ak——偶然作用的代表值。

    2  当作用与作用效应按线性关系考虑时,偶然组合的作用组合效应设计值可按下式计算:

    式中:S(Ak,ak)——偶然作用的效应代表值。

8.2.6  在承载能力极限状态偶然组合的设计表达式中,与偶然作用同时出现的某些可变作用的标准值可根据观测资料和工程经验适当折减。

8.2.7  在偶然设计状况下,宜分析偶然作用对结构抗力的影响。

条文说明

8.2.1  根据一般水工建筑物或结构构件承载能力极限状态大体分为三种不同性质的状态,设计时应采用不同的设计表达方式以及与之相应的分项系数。

8.2.2~8.2.6  这些条文是参照《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008对原标准第7.0.4条的修改和补充。另外,为了叙述的方便,将承载能力极限状态的设计表达式分层次展开,形式与原标准略有不同。

    在8.2.2条中,增加了结构或其中一部分作为刚体失去静力平衡的承载能力极限状态的设计表达式和地基的破坏或过度变形的承载能力极限状态设计的内容。关于地基的破坏或过度变形的承载能力极限状态设计,本标准明确可采用分项系数法,也可以采用容许应力法,这种包容性是因为在这一方面统计资料还不够充分用来进行统计分析。

    本次修订时,参照《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008,将Sd(·)改称为“作用组合的效应设计值函数”,并增加说明“当作用与作用效应按线性关系考虑时”的计算表达式,这样在理论上更为合理。同时,在设计表达式中,增加了预应力这一作用。

    在考虑偶然组合时,一般可变作用采用标准值。但对某些与偶然作用同时出现的可变作用标准值也可适当折减。例如在校核洪水时,挡水坝计算波浪高度的风速值可比正常蓄水位时的风速值小。

8.2.7  在偶然作用下,有时结构的抗力会受到偶然作用的影响而改变,这在各专业设计规范中均应明确规定。例如,材料的瞬时强度较慢速加载为高。

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水利水电工程结构可靠性设计统一标准 GB50199-2013
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