第二章 结构按极限状态
法设计原则
结构设计计算方法发展过程：
1.容许应力法：以弹性理论为基础, 但未考虑材料
的塑性 。
2.破坏阶段法：考虑了材料的塑性, 但仅仅用一个
笼统的安全系数考虑超载, 材料的变异等 。
3.极限状态法：用 三个分项系数把不同的荷载, 不
同材料及不同构件的受力性质等用不同的安全系
数区别开来 。 目前, 公路桥规, 采用该方法 。
第一节：极限状态法设计的基本概念
1 结构的功能要求：
安全性，适用性，耐久性
2 结构的可靠度：
结构在规定的时间内，在
规定的条件下，完成上述预定功能的概率
3 结构的极限状态
（ 1）承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或构
件达到最大承载力或不适于继续承载的变形。当结构或构
件出现下列状态之一时，即认为超过了承载力极限状态,
① 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 （ 如滑动,
倾覆等 ） ；
② 结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；
③ 结构转变成机动体系；
④ 结构或构件丧失稳定；
⑤由于材料的塑性或徐变变形过大，或由于截面开裂而
引起过大的几何变形等，致使结构或结构不再能继续承载
和使用。
（ 2） 正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结
构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值。当结构或
构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状
态：
①影响正常使用或外观的变形；
② 影响正常使用或耐久性能的局部损坏 （ 如过大的裂
缝宽度 ）
③ 影响正常使用的振动；
④ 影响正常使用的其它特定状态 。
4 结构的失效概率与可靠指标
（ 1）作用 作用是指结构产生内力、变形、应力、
应变的所有原因。
①直接作用 系指施加在结构上的集中荷载和
分布荷载。
②间接作用 指引起结构外加变形和约束变形
的因素。如地震，基础沉降，混凝土收缩，温度
变化等。
（ 2）作用效应（ s） 作用作用于结构构件
上，在结构内产生的内力和变形。
(3) 结构抗力（ R） 指结构构件承受内力
和变形的能力。
（ 4）结构极限状态方程 Z=g(R,S)=R-S=0
第二节 结构设计原则（现行规范）
一, 承载能力极限状态计算原则
承载能力极限状态的计算以塑性理论为基
础 。 设计计算原则是：作用效应不利组合
的设计值, 不大于结构抗力的设计值, 即
),();(
s
s
c
c
dbqgd
RRRQGS
????? ??
二, 正常使用极限状计算原则
设计计算理论基础：弹性理论或弹性性理论 。
正常使用极限状态的计算主要进行下列三个
方面的验算：
1,限制应力
2,短期荷载下的变形
3,各种荷载组合作用下的裂缝宽度
2?? ?d
cd ff ?
cd ?? ?
第三节 材料的设计强度与荷载效应组合
一, 材料的设计强度
1,钢筋的设计强度
?? 2?? sbgR
2,混凝土的设计强度
（ 1） 混凝土抗压强度 棱柱体抗压强度平均值
与立方体抗压强度平均值近似为：
RR a 7.0?
（ 2）混凝土的抗拉强度
3/2232.0 RR l ?
二、荷载效应组合
（一）荷载的分类
1,永久荷载：在设计使用期内, 其值不随时间
变化, 或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载 。
2,可变荷载：在设计使用期内, 其值随时间变
化, 且其变化与平均值相比不可忽略的荷载 。 按
其对桥函结构的影响程度, 又分为基本可变荷载
（ 活载 ） 和其它可变荷载 。
3.偶然荷载：在设计使用期内, 不一定出现,
但一旦出现, 其值很大且持续时间很短的荷载
（二） 最常见的三种组合
组合 I：基本可变荷载 （ 平板挂车或履带车除外 ）
的一种或几种与永久荷载的一种或几种组合 。
组合 II：基本可变荷载 （ 平板挂车或履带车除
外 ） 的一种或几种与永久荷载的一种或几种与其
他可变荷载的一种或几种相组合 。
组合 III：平板挂车或履带车与结构重力, 预应
力, 土的重力及土侧压力中的一种或几种相组合 。
1,当结构重力产生的效应与汽车（或挂
车或履带车）荷载产生的效应同号时：
14.12.1);( QGqgd SSQGS ??????
21 3.13.11.1 QQG SSS ????
11.12.1 QG SS ???
（组合 I）
（组合 II）
（组合 III）
2．当结构重力产生的效应与汽车（或挂车或
履带车）荷载产生的效应异号时：
14.19.0);( QGqgd SSQGS ??????
21 3.13.18.0 QQG SSS ????
11.19.0 QG SS
???
（组合 I）
（组合 II）
（组合 III）
法设计原则
结构设计计算方法发展过程：
1.容许应力法：以弹性理论为基础, 但未考虑材料
的塑性 。
2.破坏阶段法：考虑了材料的塑性, 但仅仅用一个
笼统的安全系数考虑超载, 材料的变异等 。
3.极限状态法：用 三个分项系数把不同的荷载, 不
同材料及不同构件的受力性质等用不同的安全系
数区别开来 。 目前, 公路桥规, 采用该方法 。
第一节：极限状态法设计的基本概念
1 结构的功能要求：
安全性，适用性，耐久性
2 结构的可靠度：
结构在规定的时间内，在
规定的条件下，完成上述预定功能的概率
3 结构的极限状态
（ 1）承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或构
件达到最大承载力或不适于继续承载的变形。当结构或构
件出现下列状态之一时，即认为超过了承载力极限状态,
① 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 （ 如滑动,
倾覆等 ） ；
② 结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；
③ 结构转变成机动体系；
④ 结构或构件丧失稳定；
⑤由于材料的塑性或徐变变形过大，或由于截面开裂而
引起过大的几何变形等，致使结构或结构不再能继续承载
和使用。
（ 2） 正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结
构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值。当结构或
构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状
态：
①影响正常使用或外观的变形；
② 影响正常使用或耐久性能的局部损坏 （ 如过大的裂
缝宽度 ）
③ 影响正常使用的振动；
④ 影响正常使用的其它特定状态 。
4 结构的失效概率与可靠指标
（ 1）作用 作用是指结构产生内力、变形、应力、
应变的所有原因。
①直接作用 系指施加在结构上的集中荷载和
分布荷载。
②间接作用 指引起结构外加变形和约束变形
的因素。如地震，基础沉降，混凝土收缩，温度
变化等。
（ 2）作用效应（ s） 作用作用于结构构件
上，在结构内产生的内力和变形。
(3) 结构抗力（ R） 指结构构件承受内力
和变形的能力。
（ 4）结构极限状态方程 Z=g(R,S)=R-S=0
第二节 结构设计原则（现行规范）
一, 承载能力极限状态计算原则
承载能力极限状态的计算以塑性理论为基
础 。 设计计算原则是：作用效应不利组合
的设计值, 不大于结构抗力的设计值, 即
),();(
s
s
c
c
dbqgd
RRRQGS
????? ??
二, 正常使用极限状计算原则
设计计算理论基础：弹性理论或弹性性理论 。
正常使用极限状态的计算主要进行下列三个
方面的验算：
1,限制应力
2,短期荷载下的变形
3,各种荷载组合作用下的裂缝宽度
2?? ?d
cd ff ?
cd ?? ?
第三节 材料的设计强度与荷载效应组合
一, 材料的设计强度
1,钢筋的设计强度
?? 2?? sbgR
2,混凝土的设计强度
（ 1） 混凝土抗压强度 棱柱体抗压强度平均值
与立方体抗压强度平均值近似为：
RR a 7.0?
（ 2）混凝土的抗拉强度
3/2232.0 RR l ?
二、荷载效应组合
（一）荷载的分类
1,永久荷载：在设计使用期内, 其值不随时间
变化, 或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载 。
2,可变荷载：在设计使用期内, 其值随时间变
化, 且其变化与平均值相比不可忽略的荷载 。 按
其对桥函结构的影响程度, 又分为基本可变荷载
（ 活载 ） 和其它可变荷载 。
3.偶然荷载：在设计使用期内, 不一定出现,
但一旦出现, 其值很大且持续时间很短的荷载
（二） 最常见的三种组合
组合 I：基本可变荷载 （ 平板挂车或履带车除外 ）
的一种或几种与永久荷载的一种或几种组合 。
组合 II：基本可变荷载 （ 平板挂车或履带车除
外 ） 的一种或几种与永久荷载的一种或几种与其
他可变荷载的一种或几种相组合 。
组合 III：平板挂车或履带车与结构重力, 预应
力, 土的重力及土侧压力中的一种或几种相组合 。
1,当结构重力产生的效应与汽车（或挂
车或履带车）荷载产生的效应同号时：
14.12.1);( QGqgd SSQGS ??????
21 3.13.11.1 QQG SSS ????
11.12.1 QG SS ???
（组合 I）
（组合 II）
（组合 III）
2．当结构重力产生的效应与汽车（或挂车或
履带车）荷载产生的效应异号时：
14.19.0);( QGqgd SSQGS ??????
21 3.13.18.0 QQG SSS ????
11.19.0 QG SS
???
（组合 I）
（组合 II）
（组合 III）
