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1 荷载与作用 1

1.1 工程结构荷载与作用 1

1.2 作用分类 1

1.2.1 按时间变异分类 1

1.2.2 按空间位置变异分类 2

1.2.3 按结构反应分类 2

1.3 荷载代表值 2

本章小结 3

思考题 3

2 重力作用 4

2.1 土重及土的侧压力 4

2.1.1 土的自重应力 4

2.1.2 土的侧向压力 5

2.2 结构自重 12

2.3 楼面及屋面活荷载 12

2.3.1 民用建筑楼面活荷载 12

2.3.2 工业建筑楼面活荷载 14

2.3.3 屋面活荷载 16

2.3.4 屋面积灰荷载 17

2.3.5 施工、检修荷载及栏杆水平荷载 18

2.4 厂房吊车荷载 19

2.4.1 吊车工作制等级与工作级别 19

2.4.2 吊车竖向荷载和水平荷载 19

2.4.3 多台吊车组合 20

2.5 车辆荷载 21

2.5.1 公路桥梁车辆荷载 21

2.4.4 吊车荷载的组合值、频遇值及准永久值 21

2.5.2 城市桥梁汽车荷载 22

2.6 人群荷载 24

2.6.1 公路桥梁人群荷载 24

2.6.2 城市桥梁人群荷载 24

2.7 雪荷载 24

2.7.1 基本雪压 24

2.7.2 屋面积雪分布系数 25

本章小结 26

思考题 27

3 水作用 29

3.1 静水压力 29

3.2.1 流体流动特征 30

3.2 流水压力 30

3.2.2 桥墩流水压力计算 31

3.3 波浪作用力 31

3.3.1 波浪特性 31

3.3.2 波浪作用力 32

3.4 冰压力 36

3.4.1 冰堆整体推移的静压力 36

3.4.2 大面积冰层的静压力 36

3.4.3 冰覆盖层受到温度影响膨胀时产生的静压力 37

3.4.4 冰层因水位升降产生的竖向作用力 37

3.4.5 流冰冲击力 37

3.5 撞击力 38

3.6 浮托力 40

本章小结 40

思考题 41

4.1 基本风速和基本风压 42

4.1.1 基本风速 42

4 风荷载 42

4.1.2 基本风压 43

4.1.3 风速或风压的换算 43

4.1.4 山区的基本风压 44

4.1.5 远海海面和海岛基本风压 45

4.1.6 我国基本风压分布特点 45

4.2 风压高度变化系数 45

4.3 风荷载体型系数 47

4.3.1 单体房屋和构筑物风载体型系数 47

4.4 顺风向风振 50

4.4.1 风振系数 50

4.3.3 局部风压体型系数 50

4.3.2 群体风压体型系数 50

4.4.2 脉动增大系数 51

4.4.3 结构振型系数 51

4.4.4 脉动影响系数 52

4.4.5 结构基本周期经验公式 53

4.4.6 阵风系数 54

4.4.7 顺风向风荷载标准值 54

4.5 横风向风振 56

4.5.1 涡激共振的产生 56

4.5.2 锁定现象及共振区高度 57

4.5.3 横风向风振验算 58

4.6.1 平均风作用 60

4.6 桥梁风荷载 60

4.6.2 脉动风作用 62

4.6.3 风载升力作用 64

4.6.4 桥梁风振 64

本章小结 65

思考题 66

5 地震作用 68

5.1 地震基础知识 68

5.1.1 地球构造与地震成因 68

5.1.2 地震活动与地震分布 69

5.1.3 地震强度度量 71

5.2.1 地震烈度区划 73

5.2.2 地震小区划 73

5.2 地震区划与地震作用 73

5.2.3 设计地震分组 74

5.2.4 地震作用的性质 74

5.2.5 地震作用确定方法 75

5.3 单质点体系水平地震作用 75

5.3.1 单质点体系计算简图 75

5.3.2 单自由度体系在地震作用下的运动方程 75

5.3.3 运动方程的解 76

5.3.4 水平地震作用基本公式 78

5.3.5 地震系数与动力系数 78

5.3.6 设计用反应谱 80

5.4 多质点体系水平地震作用 82

5.4.1 多质点体系计算简图 82

5.4.2 多自由度体系在地震作用下的运动方程 83

5.4.3 振型分解法 84

5.4.4 计算多质点体系水平地震作用的振型分解反应谱法 88

5.4.5 计算水平地震作用的底部剪力法 90

5.5 结构的扭转地震效应 93

5.5.1 刚心与质心 93

5.5.2 单层偏心结构的振动 94

5.5.3 多层偏心结构的振动 95

5.5.4 考虑扭转作用时的振型组合 96

5.6 竖向地震作用 96

5.6.1 高耸结构及高层建筑的竖向地震作用 97

5.6.2 大跨度结构的竖向地震作用 98

5.7.1 地震作用的考虑 99

5.7.3 重力荷载代表值 99

5.7.2 抗震计算方法 99

5.7 地震作用及计算方法 99

5.6.3 悬臂结构的竖向地震作用 99

5.8 桥梁地震作用 100

5.8.1 梁桥组成及受力特征 100

5.8.2 反应谱曲线 100

5.8.3 桥墩计算简图 101

5.8.4 桥墩基本振型与基本周期 102

5.8.5 桥墩水平地震作用 103

5.8.6 桥台水平地震作用 104

5.8.7 地震动水压力 104

5.8.8 支座水平地震作用 105

本章小结 106

思考题 108

6.1.2 温度应力的计算 109

6.1.1 温度应力的产生 109

6 其他荷载与作用 109

6.1 温度作用 109

6.1.3 温度变化的考虑 112

6.2 变形作用 112

6.2.1 地基变形的影响 112

6.2.2 混凝土收缩和徐变 113

6.3 冻胀力 114

6.3.1 土的冻胀原理及作用 114

6.3.2 冻胀性类别及冻胀力分类 115

6.3.3 冻胀力计算 116

6.4.1 爆炸机理及类型 117

6.4.2 爆炸力学性质 117

6.4 爆炸作用 117

6.4.3 爆炸对结构的影响及计算 118

6.5 行车动态作用 119

6.5.1 汽车冲击力 119

6.5.2 离心力 120

6.5.3 制动力 120

6.6 预加力 121

本章小结 123

思考题 124

7 工程结构荷载的统计分析 125

7.1 荷载的概率模型 125

7.1.1 平稳二项随机过程 126

7.1.2 滤过泊松过程 128

7.2.1 荷载标准值 129

7.2 荷载的代表值 129

7.2.2 荷载频遇值和准永久值 130

7.2.3 荷载组合值 131

7.3 荷载效应组合 131

7.3.1 荷载效应 131

7.3.2 荷载效应组合 132

本章小结 135

思考题 135

8 结构构件抗力的统计分析 136

8.1 抗力统计分析的一般概念 136

8.2 影响结构构件抗力的不定性 137

8.2.1 结构构件材料性能的不定性 137

8.2.2 结构构件几何参数的不定性 138

8.2.3 结构构件计算模式的不定性 140

8.3 结构构件抗力的统计特征 141

8.3.1 结构构件抗力的统计参数 141

8.3.2 结构构件抗力的概率分布 143

本章小结 143

思考题 144

9 结构概率可靠度设计法 145

9.1 土木工程结构设计方法的历史与变革 145

9.1.1 容许应力设计法 145

9.1.2 破损阶段设计法 145

9.1.3 多系数极限状态设计法 146

9.1.4 基于可靠性理论的概率极限状态设计法 146

9.2.1 结构的功能要求 147

9.2.2 结构的设计基准期与设计使用年限 147

9.2 结构可靠度基本原理 147

9.2.3 结构的安全等级 148

9.2.4 结构的极限状态 148

9.2.5 结构可靠性与可靠度 149

9.2.6 结构可靠指标 150

9.2.7 结构目标可靠指标 151

9.3 结构可靠度基本分析方法 152

9.3.1 中心点法 152

9.3.2 验算点法(JC法) 154

9.4 结构概率可靠度直接设计法 158

9.5 结构概率可靠度设计的实用表达式 160

9.5.1 单一系数设计表达式 161

9.5.2 分项系数设计表达式 162

9.5.3 现行规范设计表达式 163

9.6 结构体系可靠度分析 165

9.6.1 结构体系可靠度的基本概念 165

9.6.2 体系可靠度的界限估计法 167

9.6.3 PENT法(概率网络估算法) 168

9.6.4 蒙特卡洛模拟法 169

本章小结 169

思考题 170

附录一 常用材料和构件的自重 171

附录二 全国各城市的雪压和风压值及全国基本雪压和风压分布图 182

附录三 屋面积雪分布系数 199

附录四 风荷载体型系数 201

附录五 中国地震烈度表(1999) 214

附录六 我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组 215

参考文献 223