土木工程荷载与结构设计分析论文

关于土木工程荷载与结构设计的分析【摘要】针对关于土木工程荷载与结构设计的分析问题，介绍了土木工程结构的荷载问题，包括土木工程设计以及与荷载的关系和土木工程荷载的分类，探讨了土木工程结构的设计方法，包括土木工程结构设计方法的发展情况和土木工程结构设计方法，指出了荷载和结构、抗力的分析情况，主要有影响结构可靠性的因素以及它的随机性和土木工程结构的可靠度。

【关键词】土木工程；荷载与结构设计；设计方法
0.引言
自20世纪90年代以来，我国土木工程建设进入了一个快速发展的时期，大量土木工程结构在长期使用过程中受到自然环境的侵蚀，其所用的建筑材料性能会随着时间推移而不同程度下降，导致土木工程结构的承载力不断下降，使结构设计的安全性受到威胁。

1.土木工程结构的荷载
1.1土木工程设计以及与荷载的关系
在土木工程建筑中涉及到质量问题，经常会提及到是建筑物结构受到的荷载或作用力。

对于实际的工程设计来说，荷载和作用力一般来说是不影响作用效应的计算和结构的本身，结构的荷载问题主要就是一个概念的问题，在我们国家，一般的情况下，结构的荷载指的是直接的作用力，而作用力有的时候并不是直接作用的，常常指的就是间接作用力，但是在国际上，还是有不少的国家对作用和荷载没有明确严格的区分，而是将两种作用力归为一种。

现在的土木工程的建造有几个主要的环节，是策划、设计、施工。

其中最主要的环节之一就有设计，设计的范畴包括有结构的设计以及功能的设计。

决定采用怎么样的形势的骨架可以将建筑物支撑起来，利用什么样的方式来抵御和传递作用力，在结构中选用那种材料来进行制造，在结构设计时每个部分的尺寸优势怎么样的来体现，这些都是结构设计时必需明确的。

对于建筑物功能的设计，主要是实现工程建造的用途以及建造的目的是什么。

工程的结构设计是要在工程的结构的适用性与外形美观、可靠性与经济之间，选择出一种合理的一种平衡。

这样就可以使设计的结构可以建筑的各项功能得到用户的满意。

在建筑工程结构里面所提到的可靠性，指的主要就是适用性、安全性以及耐久性，这些就是对建筑物质量的要求。

1.2土木工程荷载的分类
土木工程荷载的分类可以有两种。

第一种分类是按着时间的变化来进行的，一共可以分为3个类别，它们又有永久的作用，偶然的作用，可变的作用。

对于永久的作用来说，它是在设计的基准期之内量的值是不随时间的变化的，或者说与平均值相比较而言基本就是没有什么变化，所以可以忽略不计的。

因此，对于永久荷载的统计时间参数跟规律是没有关系的。

它的随机性主要表现在空间位置的变异上面，比如说土压力、水位不变的水的水压力、预加压力、结构自重、地基变形、钢材的焊接变形、混凝土收缩等等都是属于永久作用的。

对土木建筑来说，这些是可以不考虑的。

对于偶然作
用，虽然它在设计的基准期之内出现的几率很少，有时就可能根本不会出现，但是，如果一旦出现，它的量能是很大的，对建筑物的损害程度就会很大；由于这种偶然作用持续的时间非常的短。

比如说龙卷风、地震出现的撞击力、爆炸力等等都可以认为是偶然的作用。

可变的作用在设计的基准期之内量能值是随着时间变化的，而且它的变化与平均值相比不可以忽略。

与时间参数有关系的就是可变作用的统计规律。

又比如说雪荷载、波浪荷载、水位的变化的水压力、风荷载、人群荷载、房屋建造当中的楼面活荷载、路面桥梁结构上面的车辆荷载、积累的灰尘的荷载等等，这些都是属于可变的作用的。

第二是按着结构的动力反应分类的，主要是由两大类，一个是静态作用，另一个是动态作用，静态作用对结构或者构件不产生加速度的，也可以说是产生的加速度基本忽略不计，比如说房屋的楼面活荷载等等。

动态作用使得结构或者构件产生的加速度是不能够忽略不计的荷载。

比如说地震、设备震动、行驶通过桥梁的车辆、火车通过轨道时的荷载等等。

2.土木工程结构的设计方法
2.1土木工程结构设计方法的发展情况
在现代社会，土木工程发展也得到不容忽视的发展。

土木工程伴随着各种经验的积累，各种科学的不断深入研究，以及生产实践所得到的经验，土木工程结构的设计方法和理论知识也得到不断的发展，是土木工程设计方法也得到完善和提高。

土木工程在设计方法上面经历从定值法到概率法的发展，主要表现的是有几个阶段，
第一阶段是容许应力的设计法；第二阶段是破损阶段设计法；第三阶段是半概率、半经验极限状态设计法；第四阶段就是近似概率的极限状态设计的方法。

这些设计方法对土木建筑的设计都起到重要的作用。

2.2土木工程结构设计方法简介
近几年来看，我们国家的土木工程技术部门也开始编制和颁布了第一层次的土木工程结构可靠度的统一标准，还有就是第二层次的铁路土木工程结构、建筑土木工程结构、公路土木工程结构、港口土木工程结构还有水利水电土木工程结构的可靠度设计统一的标准。

但是目前一些不同的土木工程结构设计的方法还是没有达到完全的统一。

但是工程结构的可靠度设计标准规定，必须采用国际概率理论设计法。

3.荷载和结构、抗力的分析情况
3.1影响结构可靠性的因素以及它的随机性
影响土木工程结构可靠性的因素是很多种的，其中主要是由两个大的方面，一个方面就是土木工程结构本身对各种各样的作用效应的抵抗能力，另一个方面就是土木工程结构所受到的各种各样来自于外界的作用。

施加在土木工程结构上面的各种各样的作用将在支座处产生反力，同时使得土木工程结构产生内力、变形、倾覆和滑移。

内力包括弯矩、轴力、扭转以及剪力。

影响着土木工程结构的抗力的几何参数，材料的性能和计算模式的精确性等等。

3.2土木工程结构的可靠度
土木工程结构的可靠度指的是什么呢，就是时间的问题，比如说时间是要在一定的范围之内，就是要求在一定范围之内的条件之下，可以完成的所预定的功能的一个概率，这样来看，土木工程结构的可靠度是结构可靠性的一个概率度量。

换句话来说，也就是说对土木工程结构可靠性有着一种定量的需求。

在各种的随机条件因素影响下，土木工程结构完成预定功能的能力是不可以预先就可以确定的，它存在着变数，只有是用概率来描述才可以。

由于土木工程结构失效一般为小的概率，失效的概率对结构的可靠度的把握也就更加直接，就习惯于采用失效的概率来度量结构的可靠性。

4.结论
随着科学技术不断的提高发展，人类对土木工程的需要就会有更大的需求，尤其是对于那些林间小桥的建设，它的载荷和设计就会更显得主要，土木工程师要关注科技界新材料的应用，关注新材料对土木工程荷载与结构的关系。

未来土木工程的发展随着科学的发展一定会有崭新的前途，我们期待着随着科学技术的发展，创新的建筑材料问世，在这些新材料、新技术的支持下，土木工程建设将发展的更加美好。

【参考文献】
[1]杨晓明，时丹.在役土木工程结构薄弱处分析[j].工业建筑，2012-07-20.
[2]曹小囡.土木工程荷载与结构设计探讨[j].科技传播，
2012-03-08.。