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1、1結構設計原理結構設計原理2課程簡介：課程簡介：l本課程是土木工程（道路與橋梁工程方向）專業(yè)的主干專業(yè)基礎理論課（必修）。本課程主要介紹鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構和圬工結構的各種基本構件受力特性、設計原理、計算方法和構造設計。3l1、知識目標： 掌握鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構和圬掌握鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構和圬工結構概念、構造及計算原理和計算方法。工結構概念、構造及計算原理和計算方法。l2、能力目標： 能夠應用所學知識進行簡單構件截面設計、承能夠應用所學知識進行簡單構件截面設計、承 載力計算及校核，能對簡單的鋼筋混凝土構件進載力計算及校核，能對簡單的鋼筋混凝土構件進 行配筋

2、計算。行配筋計算。4l1、課堂教學： 以選用的孫元桃主編的以選用的孫元桃主編的結構設計原理結構設計原理為為 首選教材，采用多媒體教學為主、結合板書的教首選教材，采用多媒體教學為主、結合板書的教 學手段。學手段。l2、課堂討論： 對知識重點以及難點進行課堂討論。對知識重點以及難點進行課堂討論。l3、課程設計： 針對重點內(nèi)容的課程設計（大作業(yè)）。針對重點內(nèi)容的課程設計（大作業(yè)）。5l課前預習是關鍵： 在學習本門課程之前同學們最好提前瀏覽教在學習本門課程之前同學們最好提前瀏覽教 材，對即將要進行的課程有所熟悉。材，對即將要進行的課程有所熟悉。l學習各環(huán)節(jié)要積極主動： 聽課、課堂討論、課后作業(yè)、課程設

3、計都要聽課、課堂討論、課后作業(yè)、課程設計都要積極主動并且認真完成。積極主動并且認真完成。l勤奮學習的精神： 學習本門課程以及今后事業(yè)成敗的關鍵。學習本門課程以及今后事業(yè)成敗的關鍵。6l1、先行課程： 建筑力學建筑力學道路建筑材料道路建筑材料。本門課程。本門課程 必須是在學習了以上兩門課程的基礎之上進行必須是在學習了以上兩門課程的基礎之上進行 的。的。l2、后續(xù)課程： 橋梁工程橋梁工程。學習本門課程是為了今后學。學習本門課程是為了今后學 習橋梁工程打下基礎。橋梁工程是道橋專業(yè)非常習橋梁工程打下基礎。橋梁工程是道橋專業(yè)非常 重要的一門專業(yè)課，因此本課程的重要性可見一重要的一門專業(yè)課，因此本課程的重

4、要性可見一 斑。斑。70 0 總總 論論第一章第一章 鋼筋混凝土材料的力學性能鋼筋混凝土材料的力學性能第二章第二章 結構按極限狀態(tài)法設計的原則結構按極限狀態(tài)法設計的原則第三章第三章 鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算第四章第四章 鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力計算鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力計算第五章第五章 鋼筋混凝土受彎構件在施工階段應力計算鋼筋混凝土受彎構件在施工階段應力計算8第六章第六章 鋼筋混凝土構件的變形與裂縫驗算鋼筋混凝土構件的變形與裂縫驗算第七章第七章 軸心受壓構件承載力計算軸心受壓構件承載力計算第八章第八章 偏心受壓構件承載力計算偏心受壓構件

5、承載力計算第九章第九章 預應力混凝土結構的基本概念及材料預應力混凝土結構的基本概念及材料第十章第十章 受彎構件按承載能力極限狀態(tài)設計計算受彎構件按承載能力極限狀態(tài)設計計算第十一章第十一章 受彎構件按正常使用極限狀態(tài)設計計算受彎構件按正常使用極限狀態(tài)設計計算第十二章第十二章 預應力混凝土簡支梁設計預應力混凝土簡支梁設計第十三章第十三章 圬工結構設計計算簡介圬工結構設計計算簡介9課時分配：課時分配：10平時作業(yè)（10%）出勤（10%）期末考試（60%）課程設計（10%）課堂表現(xiàn)（10%）總成績（100%）11l葉見曙主編：葉見曙主編：結構設計原理結構設計原理，人民交通出版社，人民交通出版社， 20

6、052005年年1212月月 l中華人民共和國行業(yè)標準中華人民共和國行業(yè)標準公路鋼筋混凝土及預應力公路鋼筋混凝土及預應力 混凝土橋涵設計規(guī)范混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004JTG D62-2004），），20042004年，年， 北京：人民交通出版社。北京：人民交通出版社。 l中華人民共和國行業(yè)標準中華人民共和國行業(yè)標準圬工橋涵設計規(guī)范圬工橋涵設計規(guī)范20042004 年，北京：人民交通出版社。年，北京：人民交通出版社。l中華人民共和國行業(yè)標準中華人民共和國行業(yè)標準公路橋涵設計通用規(guī)范公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004JTG D60-2004），），20042004年，

7、北京：人民交通出版社。年，北京：人民交通出版社。121314課堂三不許、三必須課堂三不許、三必須l不許睡覺不許睡覺l不許玩兒手機、聽音樂不許玩兒手機、聽音樂l不許說話不許說話l必須按時上下課必須按時上下課l必須按時完成作業(yè)必須按時完成作業(yè)l必須養(yǎng)成良好的生活習慣必須養(yǎng)成良好的生活習慣15課前提問：課前提問：l請問中國的請問中國的“橋梁之都橋梁之都”是那個城市？是那個城市？l這座城市是那年被評為中國的這座城市是那年被評為中國的“橋梁之都橋梁之都”的？的？l茅以升茅以升橋梁委員會橋梁委員會20052005年年會認定：重慶是中國惟一的年年會認定：重慶是中國惟一的 “橋都橋都”。重慶現(xiàn)有各類橋梁。重慶

8、現(xiàn)有各類橋梁45004500多座，主城多座，主城嘉陵江嘉陵江和和長長江江 上已有大橋上已有大橋1414座，數(shù)量和密度遠遠超過中國其他城市，建座，數(shù)量和密度遠遠超過中國其他城市，建 設密度和施工難度世所罕見。設密度和施工難度世所罕見。161718192021222324252627總論總論l結構設計原理三大學習任務：1 1、學會設計構件：、學會設計構件： 確定合理截面尺寸，如：構件截面形狀、大小確定合理截面尺寸，如：構件截面形狀、大小 等；了解構件的具體構造，為施工打基礎。等；了解構件的具體構造，為施工打基礎。2 2、驗算所設計構件可靠度：、驗算所設計構件可靠度： 根據(jù)所設計構件的截面尺寸，在外

9、部荷載已知的根據(jù)所設計構件的截面尺寸，在外部荷載已知的 情況下，驗算其承載力、穩(wěn)定性、剛度、裂縫。情況下，驗算其承載力、穩(wěn)定性、剛度、裂縫。3 3、為學習橋梁工程打好基礎。、為學習橋梁工程打好基礎。28結構組成及其分類結構組成及其分類l結構：建筑物中承受作用和傳遞作用的各個部件建筑物中承受作用和傳遞作用的各個部件 的總和稱為結構。因此，結構是由若干基本構件的總和稱為結構。因此，結構是由若干基本構件 組成。組成。l基本構件按受力特點分為： 受拉構件受拉構件 受壓構件受壓構件 受彎構件受彎構件 受扭構件受扭構件29構件承載力構件承載力l承載力：構件抵抗破壞和抵抗變形的能力。構件抵抗破壞和抵抗變形的

10、能力。l影響承載力的因素有： 1 1、組成材料的性質組成材料的性質 2 2、截面的幾何形狀截面的幾何形狀 3 3、截面尺寸截面尺寸 4 4、受力特點及工作條件受力特點及工作條件 5 5、施工因素等施工因素等30結構的分類結構的分類l結構按照組成材料的分類： 鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構 預應力混凝土結構預應力混凝土結構 圬工結構圬工結構 鋼結構鋼結構 木結構木結構結構設計原理的研究對象：結構設計原理的研究對象： 就是組成橋梁結構的基本構件（梁、板、柱）就是組成橋梁結構的基本構件（梁、板、柱）31PP連續(xù)梁簡支梁PP板PPPPee柱32各結構的特點及適用范圍各結構的特點及適用范圍國內(nèi)外橋梁發(fā)展趨

11、勢：國內(nèi)外橋梁發(fā)展趨勢：輕型化、標準化、機械化輕型化、標準化、機械化。三種結構特點對比：三種結構特點對比：1 1、結構質量：結構質量： 預應力混凝土結構適用于大跨度結構。預應力混凝土結構適用于大跨度結構。2 2、使用性能：使用性能： 延性、耐久性、耐火性鋼筋混凝土結構好；鋼結延性、耐久性、耐火性鋼筋混凝土結構好；鋼結 構強度高。構強度高。3 3、建筑速度建筑速度 鋼結構建筑速度最快。鋼結構建筑速度最快。 33l各種結構的適用范圍：l鋼筋混凝土結構： 應用最廣泛：橋梁、涵洞、擋土墻、路應用最廣泛：橋梁、涵洞、擋土墻、路 面、房屋建筑、水工結構等面、房屋建筑、水工結構等l預應力混凝土結構： 多用于

12、大跨度橋梁結構中多用于大跨度橋梁結構中l(wèi)圬工結構： 砌筑拱圈、墩臺、基礎、擋土墻等結構砌筑拱圈、墩臺、基礎、擋土墻等結構34結構設計的原則及基本要求：結構設計的原則及基本要求：l設計原則：安全、適用、經(jīng)濟、美觀安全、適用、經(jīng)濟、美觀l設計要求：具有足夠的可靠度。具有足夠的可靠度。l承載力：設計使用期內(nèi)各構件有足夠安全儲備承載力：設計使用期內(nèi)各構件有足夠安全儲備l穩(wěn)定性：結構及其構件在荷載作用下處于穩(wěn)定的穩(wěn)定性：結構及其構件在荷載作用下處于穩(wěn)定的 平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)。l剛度：變形控制在運行范圍內(nèi)。剛度：變形控制在運行范圍內(nèi)。l耐久性：結構在設計基準期內(nèi)不得過早發(fā)生破壞耐久性：結構在設計基準期內(nèi)不

13、得過早發(fā)生破壞35 第一章第一章鋼筋混凝土材料的基本概念及力學性能36l定義：鋼筋混凝土是由兩種力學性能不同的材鋼筋混凝土是由兩種力學性能不同的材 料料鋼筋和混凝土結合成整體，共同發(fā)揮作用鋼筋和混凝土結合成整體，共同發(fā)揮作用 的一種建筑材料。的一種建筑材料?，F(xiàn)將素混凝土梁和配置鋼筋的梁進行荷載試驗：現(xiàn)將素混凝土梁和配置鋼筋的梁進行荷載試驗：a) 素砼梁 極限荷載 P=8kN 由砼抗拉強度控制 破壞形態(tài)：脆性37b) 鋼筋砼梁 極限荷載 P=36kN 由鋼筋受拉、砼受壓而破壞 破壞形態(tài)：延性由此得出鋼筋和混凝土結合的有效性： 大大提高結構的承載力 結構的受力性能得到改善荷載試驗結果表明：荷載試驗

14、結果表明：38例：一跨度為4m，跨中作用集中荷載的簡支梁，梁截面尺寸200300mm，混凝土為C20。如圖所示：4000AAFa)200300AAb)4000BBBB20030021031639鋼筋與混凝土合理的組合原則鋼筋混凝土結構不是鋼筋和混凝土之間的鋼筋混凝土結構不是鋼筋和混凝土之間的任意組合。任意組合。其組合的原則：發(fā)揮鋼筋抗拉、抗壓強度其組合的原則：發(fā)揮鋼筋抗拉、抗壓強度高的特點；發(fā)揮混凝土抗壓強度高，而避免抗高的特點；發(fā)揮混凝土抗壓強度高，而避免抗拉強度低的弱點。拉強度低的弱點。40鋼筋與混凝土長期共同工作的原因 1. 混凝土結硬后，能與鋼筋牢固地粘結在一起，傳混凝土結硬后，能與鋼

15、筋牢固地粘結在一起，傳遞應力。遞應力。2. 二者具有相近的線脹系數(shù)，不會由于溫度變化產(chǎn)二者具有相近的線脹系數(shù)，不會由于溫度變化產(chǎn)生較大的溫度應力和相對變形而破壞粘結力。生較大的溫度應力和相對變形而破壞粘結力。鋼筋鋼筋 st = 1.2 105混凝土混凝土 ct = 1.0 1.5 1053. 呈堿性的混凝土可以保護鋼筋，使鋼筋混凝土結呈堿性的混凝土可以保護鋼筋，使鋼筋混凝土結構具有較好的耐久性。構具有較好的耐久性。41鋼筋混凝土結構的主要優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點： 1. 就地取材，節(jié)約鋼筋；2. 耐久性好，耐火性好；3. 可模性好，便于結構型式的實現(xiàn)；4. 現(xiàn)澆或裝配整體式結構的整體性好，剛大。缺點

16、：缺點： 1. 自重大 g=25kN/m3輕骨料砼。2. 抗裂性差施加預應力。42混凝土的組份：水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等級的砼。骨料水泥結晶體水泥凝膠體彈性變形的基礎塑性變形的基礎砼的強度及變形隨時間、隨環(huán)境的變化而變化。43一、一、 混凝土的強度混凝土的強度1. 立方體抗壓強度 fcu 影響立方體強度的因素：試件尺寸、溫度、濕度、試驗方法。 由于尺寸效應的影響：fcu(150) = 0.95 fcu(100) fcu(150) = 1.05 fcu(200)44混凝土強度等級：用標準制作方式制成的用標準制作方式制成的150150mm的立方的立方體試塊，在體試塊，在標準養(yǎng)護條件

17、下養(yǎng)護標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28天天，用標準試用標準試驗方法測得具有驗方法測得具有95保證率的抗壓強度。保證率的抗壓強度。常用等級：常用等級：C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C55, C60，C65，C70，C75，C80452.軸心抗壓強度軸心抗壓強度 fck真實反映以受壓為主的混凝土結構構件真實反映以受壓為主的混凝土結構構件的抗壓強度。的抗壓強度。為消除端部約束的影響為消除端部約束的影響 43bhcucff76. 0用立方體強度反映：用立方體強度反映：考慮實際情況考慮實際情況(施工狀況、養(yǎng)護條件等施工狀況、養(yǎng)護條件等)cucucfff67. 076. 08

18、8. 046混凝土的抗拉強度比抗壓強度小得多，混凝土的抗拉強度比抗壓強度小得多，為抗壓強度為抗壓強度 。181913. 軸心抗拉強度軸心抗拉強度 ftk直接測試方法直接測試方法間接測試方法間接測試方法(彎折，劈裂彎折，劈裂)dlPf2t32ff)(26. 0cut32ff)(26. 088. 0cut考慮施工因素，取考慮施工因素，取32f)(23. 0cu47二、混凝土的變形二、混凝土的變形 混凝土的變形體積變形（收縮、膨脹）受力變形（由荷載引起）（一）混凝土的受力變形1、混凝土在一次短期荷載作用下的的受力變形l曲線中最大應力值及其對應的應變值l應力-應變曲線形狀l破壞時的極限應變值48A0c

19、uafcdCccmax混凝土一次短期加荷時的應力-應變曲線l混凝土棱柱體一次短期加荷軸心受壓應力-應變曲線c=0.00080.003（計算時取0.002）0 max：上升段max ：下降段cu=0.0020.006（有時可達0.008） 規(guī)范取cu=0.003349l幾點說明：l影響混凝土塑性變形大小的因素：加荷速度荷載持續(xù)的時間（少于0.001s時變形為直線）l混凝土短期受拉曲線特征：類似于受壓曲線，區(qū)別在于曲率變化小。c=0.00010.00015，僅為受壓極限應變的120 115混凝土受拉易開裂502、混凝土在多次重復荷載作用下的變形l如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓應 力達到某個數(shù)

20、值，然后卸荷至零，并把這 一循環(huán)多次重復下去，就稱為多次重復荷載。l我們通常把能使試件循環(huán)200萬次或次數(shù)稍多 時發(fā)生破壞的壓應力稱為混凝土的疲勞強度, 用符號fp表示。（=0.5fcd）51BB：彈性后效OB：殘余應變523、混凝土在長期荷載作用下的變形徐變：混凝土在長期荷載作用下，在荷載(應力) 不變的情況下，變形(應變)隨時間不斷增長的現(xiàn)象。l徐變規(guī)律：（1）徐變與混凝土應力大小有關，應力越大， 徐變越大。線性徐變 初應力 c0.5fcd 非線性徐變 c 0.5fcd53當c 0.8fc ，徐變發(fā)展最終導致破壞0.8fc作為混凝土的長期抗壓強度。 （2）混凝土的徐變與時間參數(shù)有關54（3

21、）加荷齡期對混凝土徐變有重要影響。混 凝土加載齡期越短，即混凝土越年輕， 徐變越大； （4）水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大。（5）混凝土集料愈堅硬、養(yǎng)護時相對濕度越 高，徐變越小。 受荷后3-4個月徐變發(fā)展最（45%- 50%）。全部徐變完成需要4-5年的 時間。55徐變對結構的影響： 使構件的變形增加； 在截面中引起應力重分布； 在預應力混凝土結構中引起預應力損失。l4、混凝土的彈性模量56kcc0cecp0h原點彈性模量：cee0ctgE)N/nm(7 .342 . 2102cu5cfE171657割線模量：ccpcecececcpceccccEtgE19切線模量： 彈性系數(shù)01.0c

22、ccddtgE 110剪切模量：c = ce + cp18G = 0.4Ec58（二）混凝土的體積變形混凝土在空氣中結硬體積減小的現(xiàn)象。蒸汽養(yǎng)護常溫養(yǎng)護051015200.10.20.30.4收縮(103)時間 (月)收縮：59收縮的原因凝縮干縮砼凝結硬化時化學反應產(chǎn)生砼自由水蒸發(fā)產(chǎn)生收縮的影響因素水泥用量、集料質量水泥強度等級水灰比混凝土振搗養(yǎng)護濕度收縮的危害裂縫60光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋一、鋼筋的種類： 按外形分：光圓鋼筋、帶肋鋼筋、鋼絲、鋼絞線61 按鋼料品種分碳素鋼合金鋼低碳鋼（軟鋼）中碳鋼高碳鋼硬鋼鋼筋按照鋼料品種分類62按生產(chǎn)工藝和加工條件分類熱軋光圓鋼筋熱軋帶肋鋼筋

23、余熱處理鋼筋冷軋帶肋鋼筋鋼絲Q235HRB335、HRB400、HRB500KL400CRB550、CBB650、CRB800、CRB970、CRB1170按外形：光圓P 螺旋肋H刻痕I按加工狀態(tài)冷拉鋼絲消除應力鋼絲低松弛鋼絲普通松弛鋼絲63二、鋼筋的主要力學性能： 鋼筋的 曲線lPPAAPll64比例極限屈服強度極限強度o(N/mm2)fyfted流幅abcoa彈性階段a比例極限b屈服強度cd強化階段0.2% 0.2(N/mm2)od極限強度de 頸縮階段 0.2條件屈服強度65 鋼筋力學性能指標：對于有明顯屈服臺階的軟鋼取屈服強度 fy 作為強度設計依據(jù)。對于無明顯屈服臺階的硬鋼取條件屈服

24、強度 0.2作為強度設計依據(jù)。屈服強度、極限強度、伸長率、冷彎性能。66 冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷軋。 冷加工的目的：改變鋼材內(nèi)部結構，提高 鋼材強度，節(jié)約鋼筋。 冷加工對鋼材性能的影響。熱處理是對某些特定型號的熱軋鋼進行 淬火和回火處理。 鋼筋的冷加工和熱處理鋼筋的冷加工和熱處理 67o冷拉控制應力(N/mm2)冷拉率殘余變形oabccdd冷拉無時效冷拉經(jīng)時效(a)(b)d1d2Pd2d168(a) 為冷拉，可采用冷拉控制應力和冷拉率控制。冷拉后可提高鋼材的抗拉強度，但其屈服臺階變短。(b) 為冷拔，可同時提高鋼材的抗拉和抗壓強度。塑性降低很多。 冷軋后，鋼筋表面軋成帶肋，強度與冷拔低碳

25、 絲接近，塑性要好一些。69三、鋼筋混凝土結構對鋼筋性能的要求：l1、強度：（屈服強度、極限強度） 屈強比是衡量結構可靠性潛力的重要指標，屈 強比小則可靠性高，但過小的屈強比使鋼筋的有 效利用率過低，故要適宜。l2、塑性： 防止結構脆性破壞。l3、可焊性： 保證焊接口處不出現(xiàn)裂紋。與碳、錳含量有關。l4、鋼筋與混凝土之間的握裹力：70 鋼筋和混凝土之間粘結力的組成： 水泥漿凝結與鋼筋表面的化學膠結力； 混凝土收縮將鋼筋裹緊而產(chǎn)生的摩阻力； 鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合力。71lTdmax 黏結強度的計算u72dlTu錨固設計的基本原則是必須保證足夠的錨固粘結強度以使鋼筋強度得以充

26、分利用，即yfddl42ndldfly，一般取u473 確保黏結強度的措施： 保證錨固長度和搭接長度； 保證鋼筋周圍的混凝土有足夠的厚度；(保護層厚度及鋼筋凈距) 光圓筋在端部做成彎鉤。 選用適宜的混凝土強度等級； 采用帶肋鋼筋； 設置一定數(shù)量的橫向鋼筋。74 第二章第二章結構按極限狀態(tài)法設計的原則75鋼筋混凝土結構構件設計：鋼筋混凝土結構構件設計：l已知： （1）外部預計荷載（如橋梁建成后車輛的通行 量，人流量等）； （2）建設橋梁擬采用的材料（即材料的各性能 均已知）。l求： （1）確定構件承受已知荷載所需的尺寸。 （2）按照所確定的構件尺寸對構件進行配筋。 （3）按照所設計尺寸和配筋進行

27、安全驗算。76鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構設計理論設計理論的三個發(fā)展階段的三個發(fā)展階段l1、容許應力計算法 以彈性理論為基礎的一種計算方法，不能如實 的反應構件截面的應力狀態(tài)，不能正確的計算出結 構的承載能力。l2、破壞階段計算法 20世紀30年代所提出，以彈塑性理論為基礎的 一種計算方法，比容許應力計算法有了很大的進 步。l3、極限狀態(tài)計算法 20世紀50年代所提出，是破壞階段計算法的發(fā)展。77 一、作用及其分類：按時間的變異分類：永久作用、可變作用、偶然作用按隨空間位置的變異分類：固定作用、可動作用 按結構的反應分類：靜態(tài)作用、動態(tài)作用 結構或結構構件承受內(nèi)力和變形的能力稱為結構抗力R作用

28、直接作用：間接作用：荷載溫度應力、基礎沉降，地震作用78 1. 永久作用：永久作用：在結構使用期內(nèi)，其量值不隨時間變化，或其變化在結構使用期內(nèi)，其量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的作用；與平均值相比可忽略不計的作用； 2. 可變作用：可變作用：在結構使用期內(nèi)，其量值隨時間變化，且其變化值在結構使用期內(nèi)，其量值隨時間變化，且其變化值與平均值相比較不可忽略的作用；與平均值相比較不可忽略的作用； 3. 偶然作用：偶然作用：在結構使用期間出現(xiàn)的概率小，一旦出現(xiàn)其值很大在結構使用期間出現(xiàn)的概率小，一旦出現(xiàn)其值很大且持續(xù)時間很短的作用。且持續(xù)時間很短的作用。791. 作用的標準值作用的標準

29、值: 各種作用的基本代表值。其值可根據(jù)設計基準期內(nèi)最各種作用的基本代表值。其值可根據(jù)設計基準期內(nèi)最大值概率分布的某一分位值確定。大值概率分布的某一分位值確定。取值規(guī)定：取值規(guī)定：l 永久作用采用標準值作為代表值：按結構構件的設計尺永久作用采用標準值作為代表值：按結構構件的設計尺寸與容重確定寸與容重確定l 可變作用標準值：見規(guī)范可變作用標準值：見規(guī)范二、作用的代表值二、作用的代表值80 2. 可變作用頻遇值可變作用頻遇值： 是指結構上較頻繁出現(xiàn)的且量值較大的作用取值。是指結構上較頻繁出現(xiàn)的且量值較大的作用取值。 頻遇值頻遇值標準值標準值頻遇系數(shù)頻遇系數(shù)1 3. 可變作用準永久值可變作用準永久值

30、是指在結構上經(jīng)常出現(xiàn)的且量值較小的荷載作用取值：是指在結構上經(jīng)常出現(xiàn)的且量值較小的荷載作用取值： 準永久值標準值準永久值標準值準永久值系數(shù)準永久值系數(shù) 2注：注： 2 1 準永久值頻遇值準永久值頻遇值81 4、公路橋涵設計時，對不同的作用應采用不同的代表值、公路橋涵設計時，對不同的作用應采用不同的代表值（1） 永久作用：采用標準值為代表值。永久作用：采用標準值為代表值。采用頻遇值（短期效應組合設計時）采用頻遇值（短期效應組合設計時）采用準永久值（長期效應組合設計時）采用準永久值（長期效應組合設計時）正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：采用標準值作為代表值采用標準

31、值作為代表值（2） 可變作用：可變作用：82l2、作用效應與作用效應設計值作用效應作用效應S S 結構由于各種原因，所引起的內(nèi)力和變形稱為作用效應。內(nèi)力：軸力、彎矩、剪力、扭矩；變形：撓度、轉角、裂縫。83作用效應設計值作用效應設計值 作用效應標準值與作用分項系數(shù)的乘積。 分項系數(shù)作用分項系數(shù)抗力分項系數(shù)結構的抗力結構的抗力R R 結構抗力是指結構或構件承受作用效應的能力。 結構抗力的影響因素：材料性能的不確定性材料幾何參數(shù)的不確定性計算模式的不確定性84l3、作用效應組合 （1）基本組合 承載能力極限狀態(tài)設計時，永久作用效應設計 值和可變作用效應設計值組合。 （2）偶然組合 承載能力極限狀態(tài)

32、設計時，永久作用標準值效 應,可變作用某種代表值效應、一種偶然作用標準值 效應組合。 （3）作用短期效應組合 正常使用極限狀態(tài)設計時，永久作用標準值效 應與可變作用頻遇值效應組合。 （4）作用長期效應組合 正常使用極限狀態(tài)設計時，永久作用標準值效 應與可變作用頻遇值效應組合。85 一、結構的可靠性概念：安全性：結構在正常施工和使用時應能承受可能出現(xiàn)的各種荷載及外部作用，以及在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后能保持必需的整體穩(wěn)定性。安全性、適用性、耐久性適用性：結構在正常使用時有良好的工作性能。耐久性：結構在正常維護下，材料性能雖隨時間變化，但仍能滿足預定功能要求。 1、 結構的功能要求862、 結構的可

33、靠性與可靠度結構的可靠性：結構的安全性、適用性、耐久性之總和。結構的可靠度：結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。所有結構構件均應進行承載力計算，對某些構件還需進行變形和裂縫寬度的驗算。規(guī)范規(guī)定：87l在進行結構可靠性分析時，考慮持久狀況下各 項基本變量與時間關系所取用的基準時間數(shù)。3、 設計基準期l橋梁結構取100年的設計基準期。l設計基準期 = 橋梁壽命？l設計基準期長，可靠度高； 設計基準期短，可靠性較低88 二、極限狀態(tài)的基本概念：1、 極限狀態(tài)的定義和分類：極限狀態(tài)的分類：承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 當整個結構或結構的一部分超過

34、某一特定狀態(tài)而不能滿當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時，則此特定狀態(tài)稱為該結構的足設計規(guī)定的某一功能要求時，則此特定狀態(tài)稱為該結構的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)。 結構的極限狀態(tài)也是結構處于可靠狀態(tài)與失效狀態(tài)的臨結構的極限狀態(tài)也是結構處于可靠狀態(tài)與失效狀態(tài)的臨界狀態(tài)。界狀態(tài)。89 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。繼續(xù)承載的變形。承載能力承載能力極限狀態(tài)極限狀態(tài)結構構件或連接處因結構構件或連接處因超過材料強度超過材料強度而破壞而破壞結構轉變結構轉變成成機動體系機動體系整

35、個結構或結構的一部整個結構或結構的一部分作為剛體分作為剛體失去平衡失去平衡 （滑動、倒塌）（滑動、倒塌）結構或結構構件結構或結構構件喪喪失穩(wěn)定失穩(wěn)定（柱的壓曲（柱的壓曲失穩(wěn)）失穩(wěn)）432190 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 對應于結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)對應于結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。定限值。影響正常使用或外觀的影響正常使用或外觀的變形變形影響正常使用或耐久性能的影響正常使用或耐久性能的局部損壞局部損壞影響正常使用的影響正常使用的振動振動影響正常使用的其它影響正常使用的其它特定狀態(tài)特定狀態(tài)91極限狀態(tài)的 表現(xiàn)形式：(承)：剛體失去平衡，材料強度不足，結

36、構轉變?yōu)闄C構，失穩(wěn)(正)：過大的變形，影響正常使用或耐久性能的局部損壞，過大的振動結構或構件能否完成預定功能與結構的作用效應S與結構的抗力R有關。Z = R S由此可采用結構的功能函數(shù) 來描述結構完成預定功能的狀況。因抗力R和S均具有隨機性，所以只能用功能函數(shù)Z的概率來描述。92可靠概率有多大？ Z 0，即RS 結構可靠Z = 0，即R=S 結構處于極限狀態(tài)。 即RS 結構失效Z 0，失效概率有多大? 932、 三種設計狀況： 我國我國公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范規(guī)定的結規(guī)定的結構設計的構設計的三種狀況：三種狀況：1、持久狀況：、持久狀況：橋

37、涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時間很長橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時間很長的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。進行承載能力極限狀進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計。態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計。2、短暫狀況：、短暫狀況：橋涵施工過程中承受臨時性（或荷載）的狀況，該狀橋涵施工過程中承受臨時性（或荷載）的狀況，該狀況對應的是橋梁的施工階段，一般只進行承載能力極限狀態(tài)設計況對應的是橋梁的施工階段，一般只進行承載能力極限狀態(tài)設計3、偶然狀況：、偶然狀況：在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。（可能遇到地震在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。（可能遇到地震等

38、作用的狀況。等作用的狀況。只進行承載能力極限狀態(tài)設計只進行承載能力極限狀態(tài)設計943、公路橋涵結構的安全等級l根據(jù)橋涵結構破壞所產(chǎn)生的后果的嚴重程度，可根據(jù)橋涵結構破壞所產(chǎn)生的后果的嚴重程度，可分為：一級、二級、三級。分為：一級、二級、三級。公路橋涵結構的安全等級95 一、持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算原則1、計算內(nèi)容：承載力計算、穩(wěn)定性計算2、計算原則：作用效應組合設計值（S）小 于或等于結構承載力設計（R）3、承載能力極限狀態(tài)設計表達式0 S R960 橋梁結構重要性系數(shù)，按公路橋涵的設計安全等級選用：一級、二級、三級分別取1.1, 1.0, 0.9 S 作用效應組合設計值（內(nèi)力組合設計值）

39、R 結構構件的承載力設計值R = R( ) = R(fd , d )fd 材料強度設計值d 幾何參數(shù)設計值97 作用效應組合設計值（內(nèi)力組合設計值）mjQjkQjckQmiGikSSSS211Q1Gi式中 Gi 第i個永久作用分項系數(shù)，一般取1.2SGik 第i個永久作用效應標準值。Q1 汽車荷載分項系數(shù)。取 =1.4SQ1k 汽車荷載效應標準值。Qj 除汽車荷載、風荷載外地第j個可 變作用效應分項系數(shù)，取1.41Q98SQjk 除汽車荷載效應外地其他滴j個 可變作用效應標準值。c 除汽車荷載效應外的其他可變作用效應組合系數(shù)。 二、正常使用極限狀態(tài)計算原則1、計算內(nèi)容：抗裂驗算 裂縫寬度驗算

40、撓度驗算LLtkWW Ldff 99在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應的組合系數(shù)。當永久作用與汽車荷載外的其他可變作用效應的組合系數(shù)。當永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時，人群荷載（或和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)其他一種可變作用）的組合系數(shù) 0.80；當其除汽車荷載（；當其除汽車荷載（含汽車沖擊力，離心力）外尚有兩種可變作用參與組合時，含汽車沖擊力，離心力）外尚有兩種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取其組合系數(shù)取 0.70；尚有三

41、種其他可變作用參與組合時，；尚有三種其他可變作用參與組合時， 0.60；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時，；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時， 0.50。ccccmjQjkQjckQmiGikSSSS211Q1Gi100 裂縫驗算規(guī)范按使用階段對結構構件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級分為三級：一級：嚴格要求不裂，使用階段不允許出現(xiàn)拉應力。二級：一般要求不裂，使用階段允許出現(xiàn)拉應力，但應作限制。三級：允許開裂，應驗算裂縫寬度max max 1012、正常使用極限狀態(tài)設計時作用組合、正常使用極限狀態(tài)設計時作用組合:（1）作用短期效應組合：永久作用標準值效應與可變作）作用短期效應組合：永

42、久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合，其表達式為用頻遇值效應相組合，其表達式為:minjQjkjGiksdSSS111（2）作用長期效應組合：永久作用標準值效應與可變作用準）作用長期效應組合：永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合，其表達式為永久值效應相組合，其表達式為:minjQjkjGikldMSS112作用長期效應組合設計值；作用長期效應組合設計值；第第j j個可變作用效應的準永久值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力）個可變作用效應的準永久值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力）0.40.4，人，人群荷載群荷載0.40.4，風荷載，風荷載0.750.75，溫度梯度作用，溫度梯度作用0.80.

43、8，其他作用，其他作用1.01.0；第第j j個可變作用效應的準永久值。個可變作用效應的準永久值。作用短期效應組合設計值；作用短期效應組合設計值；第第j j個可變作用效應的頻遇值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力）個可變作用效應的頻遇值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力）0.70.7，人群，人群荷載荷載1.01.0，風荷載，風荷載0.750.75，溫度梯度作用，溫度梯度作用0.80.8，其他作用，其他作用1.01.0；第第j j個可變作用效應的頻遇值。個可變作用效應的頻遇值。sdSj1QjkjS1ldSj2QjkjS2102舉例舉例l鋼筋混凝土簡支梁橋主梁在結構重力、汽車荷載和人群荷鋼筋混凝土簡支梁橋主梁在結

44、構重力、汽車荷載和人群荷載作用下，分別得到在主梁的載作用下，分別得到在主梁的1/4跨徑處截面的彎矩標準跨徑處截面的彎矩標準值為值為:結構重力產(chǎn)生的彎矩結構重力產(chǎn)生的彎矩WGK552kN.m；汽車荷載彎；汽車荷載彎矩矩MQ1K=459.7kN.m；人群荷載彎矩；人群荷載彎矩MQ2K=40.6kN.m。進。進行設計時的作用效應組合計算。行設計時的作用效應組合計算。103解：解：1.承載能力極限狀態(tài)設計時作用效應的基本組合承載能力極限狀態(tài)設計時作用效應的基本組合 mkNSSSMminjQjkQjckQQGikiGd.45.1351)6 .404 . 180. 07 .4594 . 15522 . 1

45、 (0 . 1)(1211001042.正常使用極限狀態(tài)設計時作用效應組合正常使用極限狀態(tài)設計時作用效應組合（1）作用短期效應組合）作用短期效應組合l作用短期效應組合設計值為作用短期效應組合設計值為 mkNMMMMMMkQkQGkminjQjkjGiksd.79.8626 .400 . 198.3857 . 0552)212111111mkN.)/(.MQiK9838517459105（2）作用長期效應組合）作用長期效應組合mkNMMMMMMkQkQGkminjQjkjGikld.63.7226 .404 . 098.3854 . 0552222121112mkN.)/(.MQiK983851

46、7459 作用長期效應組合設計值為作用長期效應組合設計值為:106 三、混凝土結構的耐久性設計1 1、耐久性問題、耐久性問題（1）混凝土損傷（2）鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應力腐蝕等（3）鋼筋與混凝土之間黏結錨固作用的削弱2 2、影響耐久性的因素、影響耐久性的因素（1）混凝土碳化（2）化學侵蝕（3）堿集料反應（4）凍融破壞（5）溫度變化的影響1073 3、混凝土結構耐久性設計原則、混凝土結構耐久性設計原則（1）采用高耐久性混凝土（2）加強橋面排水和防水層設計（3）改進橋梁結構設計：采用防腐蝕保護鋼筋 加強構造配筋，控制裂縫發(fā)展加大混凝土保護層厚度108 第三章受彎構件正截面承載 力計算109受彎

47、構件：指截面上受彎構件：指截面上通常有彎矩和剪力共同作通常有彎矩和剪力共同作用而軸力可以忽略不計的用而軸力可以忽略不計的構件。構件。 梁梁和和板板是典型的受彎構是典型的受彎構件。它們是土木工程中數(shù)件。它們是土木工程中數(shù)量最多、使用面最廣的一量最多、使用面最廣的一類構件。類構件。第一節(jié)第一節(jié) 鋼筋混凝土受彎構件的構造要求鋼筋混凝土受彎構件的構造要求pplllMplVp110111 受彎構件常見的破壞形態(tài)受彎構件常見的破壞形態(tài)在彎矩作用下發(fā)生正截面受彎破壞；在彎矩作用下發(fā)生正截面受彎破壞；在彎矩和剪力共同作用下發(fā)生斜截面受剪或在彎矩和剪力共同作用下發(fā)生斜截面受剪或受彎破壞。受彎破壞。112 一、一

48、、 截面尺寸與配筋構造截面尺寸與配筋構造主筋主筋 行車道板行車道板d10mm,至少至少3根根/m寬不彎起寬不彎起 人行道板人行道板d8mm,至少至少3根根/m寬不彎起寬不彎起mmd128雙向板：雙向板：周邊支承且長邊與短周邊支承且長邊與短邊小于邊小于2 2的板的板 ，需雙向配主筋，需雙向配主筋hh0C見附表1-8 70mm人行道板人行道板: h80mm: h80mm（現(xiàn)澆）（現(xiàn)澆） h60mmh60mm（預制）（預制）行車梁空心板頂、底板厚不小于行車梁空心板頂、底板厚不小于80mm80mmT T梁翼板厚端部厚不小于梁翼板厚端部厚不小于100mm100mm，根部厚不小于，根部厚不小于1/10h1

49、/10h梁梁單向板：單向板：單邊或對邊支承；或雖周單邊或對邊支承；或雖周邊支承但長邊與短邊之比大于邊支承但長邊與短邊之比大于2 2的的板板 ，按受力方向配主筋，按受力方向配主筋分布分布鋼筋鋼筋 行車道板行車道板 d8mm,S200 人行道板人行道板 d6mm,S2001. 板板113bhh0保護層厚保護層厚c查附表查附表1-8架立筋架立筋 直徑直徑d=10-14 mm 形成骨架用形成骨架用箍筋架立筋，受壓筋彎筋縱筋水平縱向鋼筋主鋼筋直徑主鋼筋直徑d=12-40 mm三層以內(nèi)凈距三層以內(nèi)凈距 30mm,d 三層以上三層以上凈距凈距 40mm,1.25d 箍筋直徑箍筋直徑d=8 mm,1/4ds單

50、肢箍主筋根數(shù)不多于單肢箍主筋根數(shù)不多于4根根有多種形式有多種形式 當梁高大于當梁高大于1m時，設置水平縱時，設置水平縱向鋼筋，減小因混凝土收縮、向鋼筋，減小因混凝土收縮、溫度變化引起的表面裂縫。溫度變化引起的表面裂縫。l現(xiàn)澆矩形梁高寬比現(xiàn)澆矩形梁高寬比2.0-2.52.0-2.5，梁的寬度一般取為，梁的寬度一般取為100100、120120、150150、(180)(180)、200200、(220)(220)、250250、300300、350350等等mmmm。l預制的預制的T T梁，構件高跨比一般為梁，構件高跨比一般為1/11-1/161/11-1/16，梁肋寬度常取，梁肋寬度常取150

51、-200mm150-200mm。lT T梁翼緣懸臂端厚度不小于梁翼緣懸臂端厚度不小于100mm100mm，梁肋處翼緣厚度不小于梁高的，梁肋處翼緣厚度不小于梁高的1/101/10。 一、一、 截面尺寸與配筋構造截面尺寸與配筋構造2. 梁梁114115116117第二節(jié)第二節(jié) 受彎構件的實驗研究受彎構件的實驗研究一、對適筋梁的試驗：一、對適筋梁的試驗： L)4131(L)4131(PL應變測點百分表彎矩M圖剪力V圖P118可繪出跨中彎矩可繪出跨中彎矩M/Muf點等曲線如圖：點等曲線如圖：119 第一階段第一階段 截面開裂前階段。截面開裂前階段。 （整體工作階段）（整體工作階段）第二階段第二階段 從

52、截面開裂到縱向受拉鋼筋從截面開裂到縱向受拉鋼筋 到屈服階段。（帶裂縫工作階段到屈服階段。（帶裂縫工作階段）第三階段第三階段 破壞階段。破壞階段。120適筋梁的破壞過程適筋梁的破壞過程MI ct sAs tbftMcr ct sAs tb=ft( tb = tu)cxscrxcrsl整體工作階段整體工作階段l（階段）階段）試驗表明：試驗表明：梁正截面變形受力過程中符合平截面假定，應變沿梁梁正截面變形受力過程中符合平截面假定，應變沿梁高呈線性分布高呈線性分布階段階段階段階段未開裂階段未開裂階段,應應力應變力應變 基本基本 呈呈 線性增長線性增長 關系關系121 適筋梁的破壞過程適筋梁的破壞過程MI

53、I ct sAs s yx xcrscl帶裂縫工作階段帶裂縫工作階段（ 階段）階段） x y s yfsAsMIII ct( ct= cu)(Mu)xycyx= x0ycun破壞階段破壞階段（階段）階段）鋼筋已屈服，撓鋼筋已屈服，撓度增長明顯，混度增長明顯，混凝土達到極限抗凝土達到極限抗壓態(tài)，塑性破壞壓態(tài)，塑性破壞 階段階段階段階段123應變圖應力圖對各階段和各特征點進行詳細的截面應力對各階段和各特征點進行詳細的截面應力 應變分析：應變分析：yMyfyAsIIaMsAsIIsAsMIcuMufyAs=ZDxfIIIaMfyAsIIIsAst maxMcrIaftkZ124 配筋率0sbhA縱向

54、受力鋼筋截面面積As與截面有效面積的百分比 二、配筋率對正截面破壞性質的影響1251. 少筋梁： 一裂即斷, 由砼的抗拉強度控制, 承載力很低。 破壞很突然, 屬脆性破壞。 砼的抗壓承載力未充分利用。 設計不允許。 max128(a)(b)(c)PPPPPPPP.PP.PP.129第三節(jié)第三節(jié) 三種截面受彎構件計算三種截面受彎構件計算課題一課題一 正截面承載力計算基本要求正截面承載力計算基本要求 一、一、 正截面承載力計算基本假定正截面承載力計算基本假定cu 1、兩點說明：、兩點說明： （1）鋼筋和混凝土應變符沿梁高線性分布。）鋼筋和混凝土應變符沿梁高線性分布。130 （2）受壓區(qū)混凝土等效矩

55、形應力圖。）受壓區(qū)混凝土等效矩形應力圖。DDDMuMuMuAsfyAsfyAsfy實際應力圖理想應力圖計算應力圖x0 x0 xx0 實際受壓區(qū)高度實際受壓區(qū)高度x 計算受壓區(qū)高度，計算受壓區(qū)高度，x = x0。 混凝土受壓區(qū)高度換算系數(shù)混凝土受壓區(qū)高度換算系數(shù) 等效原則等效原則矩形應力圖的的合力與矩形應力圖的的合力與拋物線應力圖的合力大拋物線應力圖的合力大小相等，作用點位置相小相等，作用點位置相同。同。1312、基本假定、基本假定（3）忽略混凝土的抗拉強度）忽略混凝土的抗拉強度-假設中性假設中性軸附近的局部混凝土受拉對截面承載力貢軸附近的局部混凝土受拉對截面承載力貢獻微小。獻微小。（2）正截面

56、破壞時，構件受壓區(qū)混凝土應力）正截面破壞時，構件受壓區(qū)混凝土應力取抗壓強度設計值取抗壓強度設計值fcd，應力計算圖形為矩形。，應力計算圖形為矩形。（1）構件彎曲后任保持平面，受壓區(qū)混凝）構件彎曲后任保持平面，受壓區(qū)混凝 土平均應變和鋼筋的應變沿截面高度符合線土平均應變和鋼筋的應變沿截面高度符合線性分布。性分布。132 二、二、 適筋梁的基本條件適筋梁的基本條件 1 1、適筋梁與超筋梁的界限、適筋梁與超筋梁的界限 （1 1）界限破壞：界限破壞：受拉鋼筋應力達到屈服強度的受拉鋼筋應力達到屈服強度的 同時，受壓區(qū)混凝土邊緣壓應變也達到極限壓同時，受壓區(qū)混凝土邊緣壓應變也達到極限壓應變，這樣的破壞稱界

57、限破壞。應變，這樣的破壞稱界限破壞。 （2 2）相對受壓區(qū)高度：相對受壓區(qū)高度：相對受壓區(qū)高度令0hx （3 3）相對界限受壓區(qū)高度：相對界限受壓區(qū)高度：相對界限受壓區(qū)高度令0bhxb133由以上分析可知由以上分析可知: b 超筋超筋破壞破壞 = b 界限界限破壞破壞cuh0sXb Xbss保證不是超筋梁的條件保證不是超筋梁的條件X bh0134 2 2、適筋梁與少筋梁的界限、適筋梁與少筋梁的界限sdtdff45. 0min為了保證梁的配筋不出現(xiàn)少筋梁，配筋率必為了保證梁的配筋不出現(xiàn)少筋梁，配筋率必須滿足如下條件：須滿足如下條件： 且不小于且不小于0.2% 3 3、幾點說明：、幾點說明：經(jīng)濟配

58、筋率經(jīng)濟配筋率135課題二課題二 單筋矩形截面受彎構件計算單筋矩形截面受彎構件計算)2()2(00 xhAfxhbxfMAfbxfssdcdussdcd一、一、 適筋梁承載力基本公式及適用條件適筋梁承載力基本公式及適用條件Mufcdx/2CfsdAsxh0適用條件適用條件防止超筋防止超筋脆性破壞脆性破壞sdcdbbffhxmax0或受彎構件正截面受彎承載力計算包括截面設計截面設計、截面截面復核復核兩類問題。 0minbhAs防止少筋防止少筋脆性破壞脆性破壞136二、計算內(nèi)容二、計算內(nèi)容單排鋼筋單排鋼筋雙排鋼筋時雙排鋼筋時)mm(40),mm(400hhas)mm(65),mm(650hhas按

59、承載力要求進行新構件設計按承載力要求進行新構件設計截面設計截面設計對鋼筋混對鋼筋混凝土板凝土板)mm(35)mm(2500hhhh對綁扎鋼筋骨架對綁扎鋼筋骨架對焊接多層鋼筋骨架對焊接多層鋼筋骨架)mm(100),mm(1002/1300hhndassbhh0（已知（已知b、fsd、 fcd , M d，求，求As ）137sdcdsfbxfA/)2(00 xhbxfMMcdudbhh0Mufcdx/2CfsdAsxh0按一元二次方程解出按一元二次方程解出x滿足：滿足：x bh0選擇鋼筋直徑和根數(shù)，進選擇鋼筋直徑和根數(shù)，進行截面鋼筋布置。行截面鋼筋布置。根據(jù)實際配筋情況，進入根據(jù)實際配筋情況，進

60、入截面驗算步驟。截面驗算步驟。按承載力要求進行新構件設計按承載力要求進行新構件設計截面設計截面設計二、計算內(nèi)容二、計算內(nèi)容138二、二、 計算內(nèi)容計算內(nèi)容既有構件承載力計算既有構件承載力計算截面復核截面復核0bhAs minmin x bh0素混凝土梁素混凝土梁的受彎承載的受彎承載力力Mcr適筋梁的受彎適筋梁的受彎承載力承載力Mu超筋梁的受彎超筋梁的受彎承載力承載力Mu當采用單排鋼筋時當采用單排鋼筋時當采用雙排鋼筋時當采用雙排鋼筋時2/0sdchh)2/0Sdchhsbhh0bfAfxcdssdx bh0（已知（已知b、h0、fsd、 fcd 、 As，求，求Mu）139課題三課題三 雙筋矩形

61、截面受彎構件計算雙筋矩形截面受彎構件計算一、一、 選擇雙筋矩形截面的條件選擇雙筋矩形截面的條件1 1、荷載效應較大、荷載效應較大, , 而提高材料強度和截面尺寸受而提高材料強度和截面尺寸受到限制；到限制；2 2、存在反號彎矩的作用；、存在反號彎矩的作用；3 3、由于某種原因、由于某種原因, , 已配置了一定數(shù)量的受壓鋼筋。已配置了一定數(shù)量的受壓鋼筋。雙筋矩形截面的特點：雙筋矩形截面的特點：（1）不經(jīng)濟；）不經(jīng)濟； （2）提高截面延性及抗震性能；）提高截面延性及抗震性能； （3）減少構件變形。）減少構件變形。140二、二、 雙筋矩形截面正截面承載力計算公式及適用條件雙筋矩形截面正截面承載力計算公

62、式及適用條件AsAsbh0 xMAs fsdAs fsdfcdasasx（a）構件截面圖）構件截面圖（b）等效矩形應力圖）等效矩形應力圖)()2()( )2(000sssdscdusssdcdussdssdcdahAfaxbxfMahAfxhbxfMAfAfbxf適用條件適用條件: sdcdbbffhxmax0或1.防止超筋防止超筋2. 限制受壓鋼筋限制受壓鋼筋 x 2as141三、三、 雙筋矩形截面正截面承載力計算內(nèi)容雙筋矩形截面正截面承載力計算內(nèi)容（1）截面設計）截面設計（2）承載力符合）承載力符合（一）截面設計（一）截面設計（1）已知構件截面尺寸，求受拉鋼筋面積）已知構件截面尺寸，求受拉

63、鋼筋面積 及受壓鋼筋面積及受壓鋼筋面積 。A sAs(a)(b)(c)AshxbAshAsAs1bhAs2bx142M2 = As fsd (h0 as ) )2(0c1xhbxfMdM = M1 + M2As = As1 + As2 )()2(s0s0cdahfAxhbxfsdMfcdasxasAs fsdAs fsdfcdbxM2asAs fsdh0 asAs1 fsdasAs1 fM1fcdh0 x/2xAs2 fsd143計算步驟：計算步驟：0hxb)5 . 0(,/0111xhfAMfbxfAsdssdcds2022102/)/(,sdsdsssdssdffAAfahMAMMMfsd

64、As1As1M1fcdCxbhh0fsdAs2As2MfsdAsbAs144（2）已知構件截面尺寸及）已知構件截面尺寸及受壓鋼筋面積受壓鋼筋面積 求受拉鋼筋面積求受拉鋼筋面積 。A sAs)(,/0222ssdssdsdssahfAMffAAxMMMd求,21 bh02asx bh0按適筋梁求按適筋梁求As1按按As未知重未知重新求新求As和和As按單筋截面適按單筋截面適筋梁求筋梁求As1,但應但應進行最小配筋進行最小配筋率驗算率驗算計算步驟：計算步驟：fsdAs1As1M1fcdCxbhh0fsdAs2As2MfsdAsbAs145（二）承載力復核（二）承載力復核已知：bh, fcd, fs

65、d, fsd, As, As解：求x截面處于適筋狀態(tài), 將x代入求得 )()2(s0s0cuahfAxhbxfMsdd求： Mu當2asxbh0146 )(s0suahfAMsd截面此時As并未充分利用，求得及按單筋求得的Mu取兩者的較大值作為截面的Mu。截面處于超筋狀態(tài), 應取x = xb, 求得：)21 ()(cds0subbsdxbxfahfAM只有當Mu M時截面才安全。當當 x bh0，147課題四課題四 單筋單筋T T形截面受彎構件計算形截面受彎構件計算受拉區(qū)挖去破壞時，大部分拉區(qū)混凝土已退出工作，故將受拉區(qū)混凝土的一部破壞時，大部分拉區(qū)混凝土已退出工作，故將受拉區(qū)混凝土的一部分去

66、掉。在不減小承載力情況下，降低構件自重。分去掉。在不減小承載力情況下，降低構件自重。一、 T形截面的概念M將壓區(qū)混凝土挖去，將壓區(qū)混凝土挖去，可不是可不是T T形截面。形截面。M翼板位于受拉區(qū)中和軸翼板位于受壓區(qū)歸納為箱形截面 T形截面 倒L形截面 I形截面多孔板截面槽形板截面T形截面1483.4 T3.4 T形截面受彎構件形截面受彎構件T梁翼板有效工作寬度寬翼板寬翼板T T梁受彎時，沿翼板寬度方梁受彎時，沿翼板寬度方向，縱向應力分布是不均勻的向，縱向應力分布是不均勻的這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為剪力滯剪力滯。最大應力與。最大應力與平均之比稱為剪力滯系數(shù)，與梁的平均之比稱為剪力滯系數(shù)，與梁的幾何尺寸特征、邊界條件、荷載形幾何尺寸特征、邊界條件、荷載形式均有關。式均有關。fcbf二、二、 T T梁翼板有效工作寬度的概念梁翼板有效工作寬度的概念1493.4.2 T3.4.2 T梁翼板有效工作寬度的概念梁翼板有效工作寬度的概念u公路橋規(guī)公路橋規(guī)b bf f取下列三者的最小值：取下列三者的最小值：l1.簡支梁l0/3；連續(xù)梁正彎矩區(qū)0.2l0（中跨）或0.7l0（邊跨） ；連續(xù)梁負彎矩區(qū)0.07（