13.荷载步(1)
荷载组合例题(1)
【例题1】某办公楼面板，计算跨度为3.18m ，沿板长每米永久荷载标准值为3.1kN/m ，可变荷载只有一种，标准值为1.35Kn/m ，该可变荷载组合系数为0.7，准永久值系数为0.4，结构安全等级为二级。
求：用于计算承载能力极限状态和正常使用极限状态所需的荷载组合。
解：1、承载能力极限状态可变荷载控制的组合()221 1.2 3.1 3.18/8 1.4 1.35 3.18/87.07M kN m =⨯⨯⨯+⨯⨯=永久荷载控制的组合()221 1.35 3.1 3.18/8 1.40.7 1.35 3.18/8 6.96M kN m =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=取 6.96M kN m =。
2、正常使用极限状态按标准组合计算223.1 3.18/8 1.35 3.18/8 5.63M kN m =⨯+⨯=按准永久组合计算223.1 3.18/80.4 1.35 3.18/8 4.60M kN m =⨯+⨯⨯=【例题2】某矩形截面外伸梁如图，截面尺寸为250mm ×500mm ，承受永久荷载标准值20kN/m ，可变荷载标准值10kN/m ，组合系数ψc =0.7。
求：跨中最大弯矩设计值。
解：对跨中弯矩计算，跨中梁段荷载为不利荷载，其设计值应乘以放大系数：1.35×20+0.7×1.4×10=36.8kN/m （永久荷载控制）1.2×20+1.4×10=38kN/m （可变荷载控制）外伸梁段的荷载为有利荷载，所以永久荷载分项系数为1.0，可变荷载分项系数为0，其设计值为：1×20+0×10=20kN/m 。
所以跨中最大弯矩设计值为：38×62/8-0.5×20×22/2=151kN-m 。
对外伸段梁，跨中弯矩数值不影响支座处负弯矩，但是影响弯矩包络图范围，从而影响负筋配置，当然外伸段梁荷载为不利荷载。
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1一、填空题（每空1分，共20分）1．作用按时间的变异分为:永久作用,可变作用,偶然作用_2． 影响结构抗力的因素有：材料性能的不定性,几何参数的不定性,计算模式的不定性.. 3．冻土的四种基本成分是_固态的土颗粒,冰,液态水,气体和水汽.4．正常使用极限状态对应于结构或者构件达到_正常使用或耐久性能_的某项规定限值. 5． 结构的可靠性是_安全性,适用性,耐久性__的总称.6．结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.7． 结构可靠度的确定应考虑的因素,除了公众心理外,还有结构重要性,社会经济承受力,结构破坏性质 二.名词解释(10分)1. 作用：能使结构产生效应(内力,应力,位移,应变等)的各种因素总称为作用（3分）2. 地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度.（3分）3. 承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形,这种状态称为承载能力极限状态.（4分） 三.简答题. (共20分)1. 结构抗力的不定性的影响有哪些?答：①结构材料性能的不定性、②结构几何参数的不定性、③结构计算模式的不定性。
（每点1分）2. 基本风压的5个规定.答：基本风压通常应符合以下五个规定。
①标准高度的规定。
我国《建筑结构荷载规范》规定以10m 高为标准高度。
②地貌的规定。
我国及世界上大多数国家规定，基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。
③公称风速的时距。
规定的基本风速的时距为10min 。
④最大风速的样本时间。
我国取1年作为统计最大风速的样本时间。
⑤基本风速的重现期。
我国规定的基本风速的重现期为30年。
（每点1分）(5)3. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6)答：①地震震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。
②地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。
③一次地震发生，震级只有一个，然而在不同地点却会有不同的地震烈度，但确定地点上的烈度是一定的，且定性上震级越大，确定地点上的烈度也越大。
midas第05章 荷载(1)
具体问题
在对后张法预应力结构进行施工阶段分析时，如何模拟管道注浆？
相关命令
荷载〉预应力荷载〉钢束预应力荷载....
问题解答
在定义“钢束预应力荷载”时，输入张拉荷载后，通过指定管道注浆的时间，如图4.10.1所示。
图4.10.1管道注浆模拟
相关知识
在后张法预应力结构的施工阶段模拟时，在孔道灌浆前，程序是按扣除孔道面积后的净截面进行计算；灌浆后，按照考虑预应力钢筋的换算截面特性进行计算。如果在“施工阶段分析控制”选项中选择截面特性为常量时如图4.10.2，则程序是按照全截面特性进行计算。
(4)施工阶段非线性分析（独立模型，考虑平衡内力）：几何刚度初始荷载不起作用，“初始荷载/平衡内力”发生作用；
(5)施工阶段非线性分析（独立模型，考虑平衡内力，但未输入平衡内力，输入了几何刚度初始荷载）：几何刚度初始荷载不起作用，对施加的荷载工况进行静力非线性分析。下个阶段中也一样，但前一阶段的荷载和本阶段的荷载相当于一同作用并对之进行分析；
5.2“支座沉降组”与“支座强制位移”的区别？
具体问题
两者都是模拟支座沉降的，具体有什么区别呢？使用时有哪些注意事项呢？
相关命令
荷载〉支座强制位移...，
荷载〉支座沉降分析数据
问题解答
相同点：
(1)两者都可用于模拟支座沉降，且在沉降的方向上自动施加相应方向的节点约束。
(2)沉降方向指的是支座节点的局部坐标z的正向。
相关命令
荷载〉定义平面荷载类型...
荷载〉分配平面荷载...
问题解答
对于确定的荷载形式，如空间车辆荷载城-B，其荷载作用图示如图4.6.1所示，如果将此定义为平面荷载，定义方式如图4.6.2所示。
2022继续教育答案 桥梁荷载试验和承载能力评定(一)(二)(三)(每日一练)
单项选择题（共13 题)1、空心板梁桥单梁受力状态下，梁的汽车荷载横向分布系数为（）。
(B) •D,1.0答题结果：正确答案：B•D,刚性横梁法和刚接梁法答题结果：正确答案：A•D,当结构校验系数大于1时，可认为结构的安全储备大于设计要求答题结果：正确答案：C•D,0.95～1.05答题结果：正确答案：D正确答案：B6、桥梁承载能力检算评定时，检算所需的技术参数应优先以（）为依据确定。
(D) •A,设计资料•B,竣工资料•C,标准图•D,实际调查和检测结果答题结果：正确答案：D7、桥梁动载试验中，采集的振动信号拟用于频谱分析，若感兴趣的频率范围在0.5~10Hz，则采样频率至少应取（）。
(C)•A,10Hz•B,15Hz•C,20Hz•D,30Hz答题结果：正确答案：C8、案例四中，桥梁车桥耦合振动模拟计算的目的是评价吊拉组合索桥的（）缺陷。
(A) •A,动态性能•B,频谱•C,结构阻尼•D,结构振型耦合答题结果：正确答案：A9、某简支空心板梁桥，计算跨径20m，横向由15片空心板梁组成，桥面全宽15.6m，车行道宽度14m。
为了能达到规范要求的静载试验荷载效率值，拟采用3辆加载车对桥梁进行静载试验，关于加载车辆重量的选择，下面哪种说法最为合理：（） (C)•A,全断面计算的荷载效率达到规范允许值•B,边梁的荷载效率达到规范允许值•C,中梁的荷载效率达到规范允许值•D,以上皆正确答题结果：正确答案：C10、案例四中，桥梁的车桥耦合振动模拟计算表明，吊拉组合索桥的（）存在问题。
(A) •A,设计•B,施工•C,监理•D,管理正确答案：A•D,桥梁结构加速度偏大答题结果：正确答案：C•D,限制重型车辆过桥答题结果：正确答案：B•D,刚性横梁法答题结果：正确答案：C多项选择题（共13 题)1、使用高精度全站仪进行桥梁静载试验的竖向位移测量，下列提高测量精度的说法哪些是•D,增加全站仪望远镜的仰角答题结果：正确答案：AC•D,截面高度答题结果：正确答案：ACD3、桥梁振动与桥梁结构自振特性有关外，与（）也不无关系。
荷载计算及计算公式-小知识
荷载计算及计算公式■小知识钢筋自重(kN/m3) 1.28； 荷载计算及计算公式小知识1、脚手架参数立杆横距(m): 0. 6；立杆纵距(m): 0.6；横杆步距(m): 0. 6；板底支撑材料：方木； 板底支撑间距(mm) : 600； 模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模 板支撑点长度(m):0.2;模板支架计算高度(m) ：1. 7；采用的钢管(mm):①48X3.5；扣件抗滑力系数(KN): 8；2、荷载参数模板自重(kN/m2): 0. 5；混凝土自重(kN/m3): 25 ；施工均布荷载标准值(kN/m2): 1；振捣荷载标准值(kN/m2): 2 3、楼板参数钢筋级别：二级钢HRB 335 (20MnSi)； 楼板混凝土强度等级：C30；楼板的计算宽度(m): 12.65 ;楼板的计算跨度(m): 7.25 ;楼板的计算厚度(mm): 700 ;施工平均温度(C): 25 ;4、材料参数模板类型：600mr K 1500mr K 55mm钢模板；模板弹性模量E(N/mm2): 210000；模板抗弯强度设计值fm(N/mm2): 205；木材品种：柏木；木材弹性模量 E(N/mm2): 9000；木材抗弯强度设计值fm(N/mm2): 13；木材抗剪强度设计值fv(N/mm2): 1.3 ；①48 x 3.5mni冈管、扣件、碗扣式立杆、横杆、立杆座垫、顶托。
16a槽钢。
锤子、打眼电钻、活动板手、手锯、水平尺、线坠、撬棒、吊装索具等。
脱模剂：水质脱模剂。
辅助材料：双面胶纸、海绵等。
1) 荷载计算：(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):q仁(25+1.28) X0.6 x0.7=11.04kN/m ；(2)模板的自重线荷载(kN/m):q2=0.5 X0.6=0.3kN/m ;(3)活荷载为施工荷载标准值(kN) : q3= (1+2) X0.6 =1.8kN ;q=1.2 X(q1+q2)+1.4 X q3=1.2 X(11.04+0.3)+1.4X1.8=16.128kN/m2) 抗弯强度计算f = M / W < [f]其中f ――模板的抗弯强度计算值(N/mm2);M ――模板的最大弯距(N.mm)； W ――模板的净截面抵抗矩；W= 5940mm3 [f] ——模板的抗弯强度设计值；M =0.1ql2=0.100 X 16.128 X 0.6 X 0.6=0.581kN.m故 f = 0.581 X 1000X 1000/5940=97.8N/mm2模板的抗弯强度验算f <[f]=205 N/mm2, 满足要求！3) 挠度计算v =0.677ql4/100EI<[v]=l/150=4mm模板最大挠度计算值 v=0.677 X( 11.04+0.3 )x 6004/(100 x 210000X 269700)=0.175mm 模板的最大挠度小于[v],满足要求！4) 模板支撑方木的计算方木按照均布荷载下两跨连续梁计算。
13-1 单桩的荷载传递规律
一、单桩的荷载传递规律
1. 荷载传递过程
4.3 竖向荷载下的桩基础
桩顶荷载桩身压缩
桩侧摩阻力逐步发挥
桩端阻力逐渐发挥桩端土压缩桩侧、桩端土剪切破坏
极限破坏Q Q s Q p
=+
Q u =Q su + Q pu
2．荷载传递函数
荷载传递函数：
桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的桩土相对位移，即桩侧和桩端阻力是桩土相对位移的某种函数。
荷载传递函数特性：
影响因素复杂，与土层性质、埋深、桩径等有关。
荷载传递函数主要特征参数是极限摩阻力和对应的极限位移。
•摩阻力所需位移很小•端阻力需要较大位移•不同阶段二者分担比不同Q(kN)
Q s
Q p
Q
S(mm)
粘性土中s u ＝4～6mm ；砂性土中s u ＝6～10mm ；大直径钻孔灌注桩孔壁粗糟：s u ＝20mm ～40mm(≈2.2%D)孔壁光滑：s u ＝3~4mm
(1) 桩侧极限位移s u 粘性土：s pu ＝25％D ，砂性土s pu ＝8％～10％D ；
注：孔底虚土、沉渣压缩导致发挥端阻极限位移更大。
(2) 桩端极限位移s
pu。
地基与基础习题集
地基与基础课程高职高专院校建筑工程技术专业地基与基础课程习题集主编张正威马庆华连云港职业技术学院《地基与基础》习题集第一章 土的物理性质及工程分类一、思考题1-1 何谓土的结构？土的结构有哪几种？试将各种土的结构的工程性质作一比较。
1-2 土由哪几部分组成？土中三相比例的变化对土的性质有什么影响？ 1-3 何谓土的颗粒级配？何谓级配良好？何谓级配不良？1-4 土体中的土中水包括哪几种？结合水有何特性？土中固态水（冰）对工程有何影响？1-5 土的物理性质指标有哪些？其中哪几个可以直接测定？常用测定方法是什么？ 1-6 土的密度ρ与土的重度γ的物理意义和单位有何区别？说明天然重度γ、饱和重度sat γ、有效重度γ'和干重度d γ之间的相互关系，并比较其数值的大小。
1-7 无粘性土最主要的物理状态指标是什么？1-8 粘性土的物理状态指标是什么？何谓液限？何谓塑限？它们与天然含水量是否有关？1-9 何谓塑性指数？其大小与土颗粒粗细有何关系？ 1-10 何谓液性指数？如何应用其大小来评价土的工程性质？ 1-11 地基土（岩）分哪几大类？各类土是如何划分的？二、综合练习题1-1 某办公楼工程地质勘察中取原状土做试验，用体积为1003cm 的环刀取样试验，用天平测得环刀加湿土的质量为245.00g ，环刀质量为55.00g ，烘干后土样质量为215.00g ，土粒比重为2.70。
计算此土样的天然密度、干密度、饱和密度、天然含水率、孔隙比、孔隙率以及饱和度，并比较各种密度的大小。
答案：1.903/cm g ，1.603/cm g ，2.013/cm g ,18.75%，0.686，40.7%，0.74，sat ρ＞ρ＞d ρ1-2 某完全饱和粘性土的含水量为45%，土粒相对密度为2.68，试求土的孔隙比e 和干重度d γ。
答案：1.206，12.153/m KN1-3 某住宅地基土的试验中，已测得土的干密度d ρ=1.643/cm g ，含水率ω=21.3﹪，土粒比重S d =2.65。
桥梁的设计荷载及荷载组合
桥梁的设计荷载及荷载组合（1） 如图: 一、桥梁的设计荷载 选定荷载和进行荷载分析是比结构分析更为重要的问题。
因为它关系到桥梁结构在它的设计使用期限内的安全和桥梁建设费用的合理投资。
近年来，由于交通量的不断增加，大型超重车辆的不断出现，风载、地震荷载的重要性愈显突出等，导致实际与可能作用在桥梁结构上的荷载越来越复杂，这就为桥梁荷载的选定和分析造成了困难，常因初始设计荷载选定的滞后，而造成桥梁早期破坏或加固。
我国现行的公路桥涵设计通用规范（JTJ021-85）中，将作用在桥梁上的荷载分为三大类： 1．永久荷载（恒载）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以忽略不计的荷载。
它包括结构重力、预加应力、土的重力及侧压力、混凝土收缩及徐变影响力，基础变位影响力和水的浮力。
2．可变荷载（活载）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。
按其对桥涵结构的影响程度，又分为基本可变荷载和其他可变荷载。
基本可变荷载包括汽车荷载及其引起的冲击力，平板挂车（或履带车）荷载，人群荷载，离心力，以及所有车辆所引起的土侧压力。
其他可变荷载包括汽车制动力，风力，流水压力，冰压力，温度影响力和支座摩阻力。
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较短的荷载，它包括船只或漂浮物撞击力，地震作用。
下面具体讲述各种荷载的意义： （一）永久荷载 结构物的重力及桥面铺装、附属设备等外加重力均属结构重力，可按照结构的实际体积或设计时所假定的体积与材料密度计算。
作用在墩台上的土重力，土侧压力可参照《公路桥涵通用规范》（JTJ021-85）附录一、二和《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）附录二中规定计算。
对于预应力混凝土结构，预加应力在结构使用阶段设计时，应作为永久荷载计算其效应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失；在结构承载能力极限状态设计时，预应力不作为荷载，而将预应力筋作为普通钢筋计入结构抗力。
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-2.荷载子步：荷载子步是对应于每个荷载步的设置 -3.平衡迭代：平衡迭代是在给定子步下为收敛而进行的计
算 4.斜坡荷载和阶跃荷载：两者区别在于荷载值增加方式不
同 -5.时间：在不同的分析类型中，时间含义不同；缺省状态
下，会自动对时间赋值 • 6.多荷载步求解：多次求解方法和荷载步文件方法的优缺
-荷载步是针对整个荷载的加载设置，而子步则是对应于每个荷载步 的设 置
埋
/ \ ♦栽荷歩
為 / 、。于歩 荷载步下的子步
0
1
2
拄荷歩
3 ,平衡迭代
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平衡迭代是在给定子步下为了收敛而进行的附加计算。当子步的荷载施 加 到有限元模型上时，求解器开始求解子步荷载的结果。有限元中常用 迭代 来求解，在迭代的过程中逐渐逼近子步荷载，使用迭代方程可以简 化表示 为：
能快速求解的模型
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-输入或创建模型 -划分网格 -施加载荷
-求解（载荷步1） -
施加不同的载荷 -求解（载荷步2） 施加不同的载荷 -求解（载荷步3） — 等等-查看结果
…多荷载步求解
m水利水电学院
载荷步文件方法
将载荷步信息写到一个文件，称为载荷步文件：
• Solution > -Load Step Opts- Write LS File •或使用LSWRITE命令
f (Ln, ^n-1，L) = 0
式中，L为子步荷载，Ln为第n次迭代的结果，当满足
时，停止迭代。式中Lerr为残仏差一标匾准| 。< 通L常一err个子步求解需要经过若干
次迭代，每次迭代都被称为一次平衡迭代。
荷载步及子步及 平衡迭代示意图
荷载子步
4斜坡荷载和阶跃荷载
m水利水电学院
-当在一个荷载步中设置一个以上的子步时，就必须定义荷 载是斜坡荷载或是阶跃荷载
•每一载荷步的结果附加到结果文件中去，并标识为载荷步1,载
J I 11— _________
何步2寺寺； •在后处理中，首先读入希望查看的结果集，然后查看； •数据库中包含求解的最后一个载荷步的载荷及结果。
…多荷载步求解
多次求解方法
-单载荷步求解的扩展，不离开求解 器
的情况下顺序求解每一个载荷步
-最适于批处理模式 -当用于交互模式时，这个方法只适 于
注意：在载荷步文件中的加载命令总是施加在节 点和单元上的，尽管可以在实体模型上施加载荷。
-输入或创建模型 -划分网格 -施加载荷 -写到LS文件(.sOl) -施加不同的载荷 -写到LS文件(.s02) -施加不同的载荷 -写到LS文件(.s03)
等等
-从LS文件求解 -査看结果
知识点小结_________ _ @3）水利水电学院
-在所有静态和稳态分析中，不管是否与时间“真实”相关， ANSYS都使用时间作为跟踪参数。即在指定载荷历程时， 在每个载荷步的结束点赋予时间值，而不论载荷类型是否 依赖于时间。
-在静态线性分析中，时间取为常量0; -在瞬态分析中，时间作为表示真实时间历程的变量在变化； -在其他分析中，时间仅作为一个计算器来识别求解时所采用的不同 荷载
载荷步文件命名为jobname.s01, .s02......
在所有载荷步写出后，可以只用一个命令一
LSSOLVE 或 Solution > -Solve- From LS Files —
顺序读入每个文件并求解
载荷步文件方法的优点在于可以交互建立所有载 荷步，可以在离开计算机时求解它，甚至对大模 型也可如此。
点
课后练习
1、基本模型
m水利水电学院
2、求解要求
Stepl Step2 Step3
多荷载步求解 重丿J荷载 库水压力 检修期坝顶均布荷载0.6MPa
3、保存要求
求解之前将模型文件单独保存一份
课后练习
4、结果检查
闵 Preferences 0 Preprocessor 0 Solution 日 General Postproc 固 Dgtu
& Opts *esults Summar
O水利水*学院 阿
ID1：：
-根据问题的难易，一个实际的加载过程可分为单步荷载和多步荷载
-在静态分析或模态分析中，可以使用不同的荷载步施加不同的荷载 组合O
-在每个荷载步的终点，荷载值达到用户指定的值
load
本次分析共三个荷载步：
® Load Step
孔 1.时间从。到t1为第一个荷载步，荷载从
3KN [ j
0线性增加到3KN；
-当使用多载荷步时，可以：
-“隔离”结构的响应到每一种载荷条件
-在后处理中以任何方式合并这些响应，可以研究不同的设想（这称为 载
荷工况组合只对线性分析有效。）
-两种定义及求解多载荷步的方式：
-多次求解 -载荷步文件方法 -两种方法注意事项:
•施加在前一个载荷步的载荷将保留在数据库中直到删除为止。所 以要确保删除不是当前载荷步的载荷；
-斜坡荷载(Stepped Load):在每个荷载子步，荷载逐渐增加，在 该荷载
步结束后达到荷载全值，荷载步内子步的载荷采用线性内插。 (静力分 析中的默认加载方式)
-阶跃荷载(Ramped Load):荷载全值施加在第一^荷载子步，其
斜坡荷载
阶跃荷载
5 ■时间_____________ ___ @3）水利水电学院
主要内容
m水利水电学院
在前一部分内容中，讲解了 ANSYS程序中如何施加载
荷，。 本节知识点介绍载荷的使用以及几个常用的术语。
1
荷载步
2
荷载子步 平衡迭代
3
4 斜坡荷载和阶跃荷载 5 时间 6 多荷载步求解
_1.荷载步____________ _ @3）水利水电学院
-荷载步是为求解而定义的载荷配置，可根据载荷历程（时 间 和空间）在不同的荷载步内施加不同的载荷。
/
2.时间从t1到t2为第二个荷载步，荷载
/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大小为3KN保持不变；
. _____ 3.时间从t2到t3为第三个荷载步，荷载
0-
load 大小从3KN阶跃到0并保持不变。
荷载子步 2.
__________ _ @3)水利水电学院
•子步(sub step)是荷载步中荷载逐渐加到有限元模型上的 过程 中进行求解的点。
-输入或生成模型 -网格划分 -施加载荷和约束 -选择分析类型及设置控制选项 -求解（单载荷步） -观察结果
…多荷载步求解_______ @3）水利水电学院
-如果是在多组载荷条件下求解，可以选择下面两种方法中 的一种：
把所有载荷放在一起求解
分别施加载荷作为多组载荷求解
_…多荷载步求解_______ @3）水利水电学院
•子步对求解过程中的控制非常重要，许多时候需要使用不 同 的子步数来满足不同的加载和求解需要：
-在非线性静态和稳态分析中，使用子步逐渐施加荷载以更能提高求 解精 确度，甚至使求解结果从不收敛转为收敛；
-在线性或非线性瞬态分析中，使用子步既可以满足时间步长的需要 也能 得到较为精确地解，即满足瞬态时间积累法则；
步； -从时间历程上讲，荷载步是作用在指定的时间间隔内的一系列荷载： 子
步是荷载步中的时间点，平衡迭代求取的是子步时间点上的中间 解；
-在缺省情况下，程序自动对time赋值，例如在荷载步1结束时， time=1, 在荷载步2结束时time=2等。
6.多荷载步求解
m水利水电学院
-到现在为止，我们已经学会了如何在一组载荷条件下求 解，例如，单载荷步求解。