鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁結構設計原理提綱_第1頁
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文檔簡介

1、第一章1.配置在混凝土梁截面受拉鋼筋的作用是什么?在混凝土未破壞前,和混凝土一起承受拉應力,破壞后全部力由鋼筋承受。2.混凝土立方體抗壓強度:立方體抗壓強度標準值系指對按標準方法制作和養護的邊長為150mm的立方體試件,在28天齡期,用標準試驗方法測得具有95%保證率的抗壓強度。混凝土軸心抗壓強度:用高寬比h/b3的柱體試件測得的抗壓強度稱為軸心抗壓強度。混凝土抗拉強度:是指試件受拉力后斷裂時所承受的最大負荷載除以截面積所得的應力值。混凝土抗剪強度:3:混凝土軸心受壓時的應力-應變曲線有何特點?影響混凝土軸心受壓時的應力-應變曲線有哪幾個因素?1) 上升段(OC),又可分為三段:OA段 (0.

2、3fc 0.4fc ):從加載至A點為第1階段,混凝土的變形主要是彈性變形,應力一應變關系接近直線,稱A點為比例極限點;AB段 (0.3fc0.8fc ):超過A點,進人裂縫穩定擴展的第2階段,混凝土的變形為彈塑性變形,臨界點B的應力可以作為長期抗壓強度的依據;BC段 (0.8fc1.0fc):裂縫快速發展的不穩定狀態直至峰點C,這一階段為第3階段,這時的峰值應力max通常作為混凝土棱柱體的抗壓強度fc,相應的應變稱為峰值應變0,其值在0.00150.0025之間波動,通常取0=0.002。2) 下降段(CE):在峰值應力以后,混凝土強度并不完全消失,隨著應力的減小,應變仍然增加,曲線下降坡度

3、較陡,混凝土表面裂縫逐漸貫通。3)收斂段:在反彎點D之后,應力下降速率減慢,趨于穩定的殘余應力。表面縱向裂縫把混凝土陵柱分成若干個小柱,外載力有裂縫處的摩擦咬合力及小柱的殘余應力所承受。 4.什么叫混凝土徐變?影響混凝土徐變有哪些主要原因?在荷載的長期作用下,混凝土的變形將隨時間而增加,亦即在應力不變的情況下,混凝土的應變隨時間繼續增長,這種現象被稱為混凝土的徐變。影響混凝土徐變的因素很多,除了受材料組成及養護和使用環境條件等客觀因素影響外,從結構角度分析,持續壓力的大小和變荷時混凝土的齡期是影響混凝土徐變的主要因素.5.軟鋼的拉伸應力應變曲線有何特點?軟鋼從加載到拉斷,共經歷四個階段。a點應

4、力稱為比例極限,oa段屬于彈性工作階段;b點應力稱為屈服強度;曲線cd段通常稱為強化階段;e點所對應的應變稱為鋼筋極限啦應變,d點對應極限強度。曲線de段稱為破壞階段。第二章結構的可靠性,可靠度概念結構的安全性、實用性和耐久性這三者總稱為結構的可靠性。結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能的能力。結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能的概率稱為結構的可靠度。2.橋梁結構的功能包含哪幾個方面橋梁是一種具有承載能力的架空建筑物,主要作用是供鐵路、公路、渠道、管線和人群跨越江河、山谷或其他障礙,是交通線的重要組成部分。3. 什么叫極限狀態?我國公路橋規規定了那兩類極限狀態?整個結

5、構或結構的一部分超過某一特定狀態而不能滿足設計規定的某一功能要求時,則此特定狀態稱為該功能的極限狀態。承載能力極限狀態 正常使用極限狀態4.結構承載能力極限狀態和正常使用極限狀態設計計算的原則是什么?1. 承載能力極限狀態結構或構件達到最大承載能力或者達到不適于繼續承載的變形狀態,稱為承載能力極限狀態。超過承載能力極限狀態后,結構或構件就不能滿足安全性的要求。如:(1) 整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡;(2) 結構構件或連接處因超過材料強度而破壞;(3) 產生過大的塑性變形而不能繼續承載;(4) 結構或構件喪失穩定; (5)結構轉變為機動體系。2. 正常使用極限狀態結構或構件達到正常使

6、用或耐久性能中某項規定限度的狀態稱為正常使用極限狀態。超過了正常使用極限狀態,結構或構件就不能保證適用性和耐久性的功能要求。例如:1、影響正常使用或外觀的變形;2、影響正常使用或耐久性能的局部損壞;3、影響正常使用的震動; 4、影響正常使用的其他特定狀態。5.什么叫材料強度的標準值和設計值?材料強度的標準值是通過試驗取得統計數據后,根據其概率分布,并結合工程經驗,取其中的某一分位值(不一定是最大值)確定的。 設計值是在標準值的基礎上乘以一個分項系數確定的第三章1.鋼筋混凝土梁內鋼筋骨架由哪幾部分組成?各部分作用是什么?(1)縱向受力筋承受拉、壓應力的鋼筋。 (2)箍筋承受一部分斜拉應力,并固定

7、受力筋的位置。 (3)架立筋用以固定梁內鋼箍的位置,構成梁內的鋼筋骨架。 (4)彎起鋼筋主要用以承當主拉壓力,并增加鋼筋骨架的穩定性。(5)水平縱向鋼筋防止因混凝土收縮及溫度的變化而產生的裂縫。2.在荷載作用下鋼筋混凝土受彎構件的正截面受力和變形可分為幾個階段?各階段有什么特征?階段I:當荷載較小時,撓度隨荷載的增加而不斷增長,梁處于彈性工作階段。階段Ia:當荷載增加時,混凝土的塑形變形發展,變形的增長速度大于應力的增長速度,此現象在受拉部位更為顯著。階段II:當荷載繼續增加時,受拉區混凝土出現裂縫,并向上不斷發展,混凝土受壓區的塑形變形加大,其壓力圖略呈曲線圖。階段III:當荷載繼續增加時,

8、鋼筋的應力增長較快,并達到屈服強度。3.鋼筋混凝土受彎構件的破壞類型及特征1、適筋梁 適筋梁的配筋率在正常范圍內,其破壞過程可分為三個階段:第一階段(裂縫出現前階段)、第二階段(帶裂縫工作階段)、第三階段(破壞階段)。適筋梁的破壞不是突然發生的,破壞前有明顯的裂縫和撓度,這種破壞稱為塑性破壞。適筋梁的鋼筋和混凝土的強度均能充分發揮作用,且破壞前有明顯的預兆,故在正截面強度計算時,應控制鋼筋的用量,將梁設計成適筋梁。 2、超筋梁 梁內縱向受拉鋼筋配置過多,在受拉鋼筋屈服之前,受壓區的混凝土已經被壓碎,破壞時受壓區邊緣混凝土達到極限壓應變,梁的截面破壞,這種破壞稱為超筋破壞。由于破壞時受拉鋼筋應力

9、遠小于屈服強度,所以裂縫延伸不高,裂縫寬度不大,梁破壞前的撓度也很小,破壞很突然,沒有預兆,這種破壞稱為脆性破壞。超筋梁不僅破壞突然,而且用鋼量大,既不安全又不經濟,設計時不允許采用超筋梁。 3、少筋梁 梁內縱向受拉鋼筋配置過少,加載初期,拉力初期鋼筋與混凝土共同承擔。當受拉區出現第一條裂縫后,混凝土退出工作,拉力幾乎全部由鋼筋承擔,受拉鋼筋越少,鋼筋應力增加也越多。如果縱向受拉鋼筋數量太少,使裂縫處縱向受拉鋼筋應力很快達到鋼筋的屈服強度,甚至被拉斷,而這時受壓區混凝土尚末被壓碎,這種破壞稱為少筋百破壞。少筋梁破壞時,裂縫寬度和撓度都很大,破壞突然,這種破壞也稱為脆性破壞。少筋梁截面尺寸一般都

10、比較大,受壓區混凝土的強度沒有充分利用,既不安全又不經濟,設計時不允許采用少筋梁。4.鋼筋混凝土受彎構件承載力計算有哪幾個假定?1截面應變保持平面2不考慮混凝土的抗拉強度3混凝土受壓應力與應變關系曲線的假定4 鋼筋的應力原則上按其應變確定5.矩形截面或翼緣位于受拉邊的T形截面受彎構件,其正截面抗彎承載力計算應符合下列規定:混凝土受壓區高度x應按下式計算:截面受壓區高度應符合下列要求: 6.翼緣位于受壓區的T形截面或I形截面受彎構件,其正截面承載力應按下列規定進行計算:1 當符合下列條件時應以寬度為的矩形截面當不符合條件時,計算中應考慮截面腹板受壓的作用,其正截面抗彎承載力應按下列規定計算:受壓

11、區高度x應按下列公式計算,第四章1. 無腹筋梁的斜截面破壞形式和特征1) 斜壓破壞 m1破壞特征: 混凝土被腹剪斜裂縫分割成若干個斜向短柱而壓壞,破壞是突然發生的。多數發生在剪力大而彎矩小的區段,以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁內2) 剪壓破壞 1m3破壞特征: 在剪彎區段的受拉區邊緣先出現一些垂直裂縫,它們沿豎向延伸一小段長度后,就斜向延伸形成一些斜裂縫,而后又產生一條貫穿的較寬的主要斜裂縫,稱為臨界斜裂縫,臨界斜裂縫出現后迅速延伸,使斜截面剪壓區的高度縮小,最后導致剪壓區的混凝土破壞,使斜截面喪失承載力。屬脆性破壞。3) 斜拉破壞 m3破壞特征: 當垂直裂縫一出現,就迅速向受壓區斜向

12、伸展,斜截面承載力隨之喪失。破壞荷載與出現斜裂縫時的荷載很接近,破壞過程急驟,破壞前梁變形亦小,具有很明顯的脆性。2.有腹筋梁沿斜截面破壞的主要形態及特點。3.影響受彎構件斜截面承載力的主要因素。1,剪跨比;2,混凝土強度;3,箍筋配筋率;4縱筋配筋率;5,斜截面上的骨料咬合力;6,截面的尺寸和形狀。4.鋼筋混凝土受彎構件斜截面抗剪承載力計算由哪幾部分組成。斜裂縫頂端未開裂的混凝土與斜裂縫相交的箍筋和彎起鋼筋三者共同承擔.5.受彎構件斜截面承載力計算的計算圖式及基本公式。6.斜截面承載力復核驗算的是哪些位置的斜截面。第五章1普通箍筋柱軸心受壓構件的破壞形態。短柱加至構件破壞時,柱子出現縱向裂縫

13、,混凝土保護層剝落,箍筋間縱向鋼筋向外彎曲,混凝土被壓碎。當柱子比較細長時,其破壞是由于喪失穩定所造成的。2.螺旋箍筋柱軸心受壓構件的破壞形態。軸向壓力增加到一定數值時,混凝土保護層開始剝落。隨著軸向壓力的進一步增加,螺旋箍筋的應力也逐漸加大。最后由于螺旋箍筋的應力達到屈服強度,失去了對核心混凝土的約束作用,使混凝土壓碎而破壞。對于長細比較大的螺旋箍筋柱有可能發生失穩破壞,構件破壞時核心混凝土的橫向變形不大,螺旋箍筋的約束作用不能有效發揮。3.軸向受壓構件承載力計算的計算圖式和破壞形態。4.偏心受壓構件正截面破壞形態及受力特點。在保證鋼筋和混凝土之間握裹力的條件下,都是由受壓區混凝土壓碎造成的

14、。5.矩形截面偏心受壓構件的受力圖式及基本公式。當時,取;否則 大偏心受壓構件 若不符合 正截面承載力可按下列公式求的:小偏心受壓構件 第八章影響裂縫寬度的主要因素受拉鋼筋的應力 受拉鋼筋直徑 受拉鋼筋配筋率 混凝土保護層厚度 混凝土抗拉強度 受拉鋼筋的粘著特征和荷載特征等預應力混凝土1.全預應力混凝土 部分預應力混凝土A B類構件的概念全預應力混凝土:在作用短期效應下,控制截面受拉邊緣不允許出現拉應力。部分預應力混凝土: A類構件在作用短期效應下,控制截面受拉邊緣允許出現拉應力,但應控制拉應力不得超過某個允許值。 B類構件在作用短期效應下,允許出現裂縫,但對最大裂縫寬度加以限制。2.簡述先張

15、法工序和后張法工序先張法是在澆筑混凝土前張拉預應力筋,并將張拉的預應力筋臨時錨固在臺座或鋼模上,然后澆筑混凝土,待混凝土強度達到不低于混凝土設計強度值的75%,保證預應力筋與混凝土有足夠的粘結時,放松預應力筋,借助于混凝土與預應力筋的粘結,對混凝土施加預應力的施工工藝,如圖5.1所示。先張法一般僅適用于生產中小型構件,在固定的預制廠生產。后張法在構件體內按預應力筋的位置留出相應的孔道,待構件的混凝土強度達到規定的強度(一般不低于設計強度標準值的75%)后,在預留孔道中穿入預應力筋進行張拉,并利用錨具把張拉后的預應力筋錨固在構件的端部,依靠構件端部的錨具將預應力筋的預張拉力傳給混凝土,使其產生預

16、壓應力;最后在孔道中灌入水泥漿,使預應力筋與混凝土構件形成整體.3.預應力損失的概念。預應力損失有幾種?由于受施工因素 材料性能和環境條件等的影響,預應力鋼筋在張拉時所建立的預拉應力,將會有所降低,這些減少的應力稱為預應力損失。預應力鋼筋與管道壁之間的摩擦 1錨具變形 鋼筋回縮和接縫壓縮 2預應力鋼筋與臺座之間的溫差 3混凝土的彈性壓縮 4預應力鋼筋的應力松弛 5混凝土的收縮和徐變 6預應力損失的組合先張法構件后張法構件傳力錨固時的損失(第一批) 2 3 4 0.5*51 2 4傳力錨固后的損失(第二批)0.5*5 65 64.預應力混凝土簡支梁橋設計與計算步驟 1根據設計要求,參照已有設計圖紙和資料,選擇預加力體系和錨具形式,選定截面形式,并初步擬定截面尺寸,

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