第五章 桥梁结构及结构构件的抗力.pptx

,体系抗力的统计分析是正在研究的问题,目前在设计中可供普遍应用的只是结构构件的可靠性分析。采用一次二阶矩方法分析结构构件截面的可靠度时,必须知道结构构件截面的荷载效应S和相应的抗力R的概率分布及其统计参数,它们的正确与否直接影响着可靠度分析的正确与否和精度。结构构件抗力R是指结构构件截面抵抗荷载效应的能力。广义地说,结构抗力应当包括结构构件承受外加作用的各种能力。例如,为防止构件破坏,必须使荷载效应小于构件的截面强度,该强度就是抗力。再如为防止在荷载作用下结构构件开裂或变形过大,就要求结构构件具有足够的抗裂能力(抗裂度)和抗变形能力(刚度),此处抗裂度和刚度也都是抗力。直接统计各种结构构件的抗力以确定其统计参数和概率分布很困难,因为找到相同条件下(同一母体)的一大批实测数据组成的样本来进行统计分析,需要耗费大量的人力和财力,而且相当困难(如离散性太大)。例如钢筋混凝土偏心受压构件,直接统计其抗力很难办到,它所含的影响因素很多,各有各的统计规律。现在的做法是,分别找到影响结构构件抗力的各主要因素,分别对它们进行统计分析,确定其统计参数,然后通过构件抗力与各因素之间的函数关系,运用概率论的方法,求出抗力的统计参数和概率分布类型。实际上,在求结构构件抗力统计参数时,并不求出抗力的分布类型,而是运用概率论中的近似公式,在运算过程中绕过了求关于自变量的随机变量的联合密度函数和多重积分,仅仅应用简单的求偏导数及代数运算来直接得到近似的统计参数。对于结构构件抗力的概率分布类型,一般是按各主要因素的概率分布类型,经验地加以判断。在求结构构件抗力统计参数时,常常采用概率论中的以下近似公式。,一是结构构件材料性能的不定性,二是结构构件几何参数的不定性,三是结构构件计算模式的不定性。一般认为它们是相互独立的随机变量。严格地说,材料性能和结构构件几何特性也会随时间而变化,例如混凝土的强度与龄期有关,在正常情况下它将随时间的增长而缓慢地提高;徐变更与时间有关;钢材的截面会慢慢腐蚀而膨胀或缩小等等。但这种变化很缓慢,为了简化,对抗力的各影响因素都可当作与时间无关的随机变量来考虑。一、结构构件材料性能的不定性材料性能是指结构构件的各种物理力学性能,如强度、弹模、泊桑比、收缩、膨胀等等。由于材料本身的品质差异,导致了材料的不定性。例如按同一配合比配制混凝土,会制出差异相当大的成品。因为每一次混凝土的水泥强度、砂、石强度、含水率、搅拌时间及当时气候等都会有变化,这些因素的随机性就会导致材性的不定性。这些混凝土浇筑成构件后,因构件所处环境(如温度、湿度等)、尺寸大小(即在实际工程中,材料性能一般是采用标准试件和标准试验方法确定的,并以一个时期内由全国有代表性的生产单位(或地区)的材料性能的统计结果作为全的代表。因此,对于结构构件的材料性能,还需考虑实际结构中的材料性能与标准试件材料性能的差别,实际工作条件与标准试验条件的差别。有尺寸效应)的不同,这样实质体现于真实构件之中的材料又有新的不定性因素。