極限承載力
極限承載力
極限荷載即引起結構“完全崩潰”的荷載,一種觀點認為:極限荷載是結構或構件所能承受的最大的荷載,而非極限位移對應的荷載。
傳統的強度設計以構件最大工作應力乘以安全係數不大於材料的屈服應力為依據,一般情況下,構件某截面開始屈服(或者局部屈曲)並不代表結構完全破壞,結構所承受的荷載通常較構件開始屈服(或者局部屈曲)時的荷載為大,為了利用這一強度富裕度,提出了極限設計和極限荷載的概念。
極限設計將結構的工作荷載取為極限荷載的一個部分。所以說,結構的極限承載力是從“極限設計”的思想中引出的概念。
結構的極限承載力是指結構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:材料特性:極限強度、應力應變關係等;結構和構件的剛度及幾何尺寸:面積、慣矩等;結構所處的狀態:施工階段、運營階段等;結構承受的荷載形式:恆載、組合荷載等;荷載的載入路徑。
也就是說,不同施工方法、不同荷載形式和載入路徑,結構結構極限承載力不同,即極限承載力不是一個定值。
極限承載力狀態是指對應於結構或結構構件達到最大承載力,出現疲勞破壞或不適應於繼續承載的變形。
極限狀態:在結構分析和設計中,為了正確描述結構的工作狀態,必須明確規定結構狀態的界限(除結構模糊可靠度分析外)包括:安全性;耐久性;適用性;失效。這樣的界限稱為結構的極限狀態。極限狀態的概念主要用於工程結構可靠度設計。我國《工程結構可靠度設計統一標準》(GB 50153-92)對結構極限狀態的定義為:整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求,此特定狀態為該功能的極限狀態。簡言之,結構的極限狀態實質上是結構工作狀態的一個閾值,若超過這一閾值,則結構處於不安全、不耐久或不適用的狀態。結構的極限狀態可以是根據構件的實際狀況客觀規定的(如荷載作用下混凝土梁的斷裂);也可能是根據人們的經驗,需要人為控制而由專家論證給定的(如結構構件的允許變形、結構的允許裂縫寬度等);我國( GB5QI 53一92)將結構的極限狀態分為兩種:承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。
極限狀態與極限承載能力的關係:
a、一般情況下,一個結構或構件的設計需同時考慮承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。(如:對砼受彎構件設計,除保證構件的正截面和斜截面強度外,還要控制構件的裂縫寬度和變形,使其在規範允許的範圍內。)
b、結構的極限承載力研究是確定承載能力極限狀態的依據之一。
c、結構的極限狀態與結構的極限承載力既有區別又有聯繫:整個結構或其一部分作為剛體失去平衡(一致);結構或構件喪失穩定(有區別);結構轉變為機動體系(一致) ;結構構件或其連接因材料強度被超過而破壞,或因過度的塑性變形而不適於繼續承載。 (基本一致) 。
d、極限狀態一般用隨機理論研究,極限承載力用確定性方法研究。