1、 1.1鋼筋混凝土結構概述P4 定義：鋼筋混凝土結構是鋼筋和混凝土兩種力學性能不同的材料組成的結構，且兩者能有效地組合在一起共同發揮作用。鋼筋混凝土結構： 由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝土制 成的結構。鋼筋混凝土的產生： 將鋼筋和混凝土結合在一起共同工作，混凝土承受壓力，鋼筋承受拉力，將可以充分發揮各自的優勢。l 混凝土：非均勻材料：抗壓強度高，抗拉強度很低為抗壓強度的（1/81/18）。l 鋼筋：抗拉和抗壓強度都很高，主要承受拉力P5 鋼筋和混凝土兩種力學性能不同的材料能有效的結合在一起共同工作的原因：1.混凝土和鋼筋之間存在較大的粘結力（或握裹力），使鋼筋與混凝土能可靠地組成一個整體

2、，共同變形2.大致相同的溫度線膨脹系數，溫度變化時不產生過大的溫度應力而破壞兩者之間的粘結。3.包圍在鋼筋外的混凝土起著保護鋼筋免遭銹蝕的作用，保證結構具有良好的耐久性。1.2 鋼筋混凝土結構的特點P6 優點： P6 缺點：耐久性好 自重大現澆結構的整體性 抗裂性能差，帶裂縫工作工作性好 施工受氣候條件影響剛度大 耗費較多的模具和木料可塑性好 耗費較多的模具和木料耐火性好 修補和拆除較困難就地取材，節約鋼筋l 三個強度指標： 1、 立方體抗壓強度2、 棱柱體強度（軸心抗壓強度)3、 混凝土抗拉強度P7混凝土的立方體抗壓強度 -基本強度指標 （1）定義：每邊長150mm的立方體試件，在標準養護條

3、件下養護28d，依照標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度值（以MPa計）作為混凝土的立方體抗壓強度標準值。該值也用來表示混凝土的強度等級，并冠以“C”例如：C30表示為該混凝土的立方體抗壓強度的標準值為30MPa2. 棱柱體強度（軸心抗壓強度) 用150mm×150mm×300mm棱柱體為標準試件測得的抗壓強度。 注：試件制作、養護和加載試驗方法同立方體試件P83.混凝土抗拉強度l 混凝土強度基本指標l 測定方法：直接拉伸試驗和劈裂試驗P9 4. 復合應力狀態下混凝土強度（1）雙向正應力作用(如下圖)0Ø s1, s2 (壓壓) 混凝土強度增加（第三象限）

4、Ø s1, s2 (拉壓) 混凝土強度降低（第二、四象限）Ø s1, s2 (拉拉) 混凝土強度基本不變（第一象限）（2）三向應力狀態（抗壓強度提高）混凝土圓柱體三向受壓，混凝土的軸心抗壓強度 隨另外兩向壓應力 增加而增加。與側壓的經驗公式：20050N/mm235N/mm2s1s2s210N/mm2150100500510152025s1s2(N/mm2)e1 ()1、混凝土變形性能的特點影響因素混凝土強度、材料組成、配合比、齡期、試驗方法及箍筋約束等。分類受力而產生的變形：與受力無關：收縮和溫濕度變化而產生的變形長期荷載作用下的變形一次短期加載下的變形重復荷載作用下的變

5、形（1） 混凝土的應力應變曲線 2. 混凝土在單調、短期加載作用下的變形性能 受力過程：OA 彈性階段（s<0.3fc）AB 彈塑性階段（裂縫穩定階段）（s=0.3fc 0.8fc）BX 裂縫不穩定階段： （s =0.8fc 1.0fc）特征值fc ：峰值應力（軸心抗壓強度）e0 ：對應于應力峰值點的應變 規范ec0 = 0.002ecu ：最大應變（混凝土極限壓應 變）規范ecu =3.0×10-3三個階段：上升段、下降段、收斂段 混凝土強度愈高，應力應變曲線下降愈劇烈，延性就愈差（延性是材料承受變形的能力）。P11（2）混凝土的模量 抗壓彈性模量（三種表示方法）原點彈性模量

6、 切線彈性模量 變形模量（割線彈性模量）2) 混凝土在荷載長期作用下的變形 徐變 徐變定義：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，這種現象被稱為徐變。P13 影響混凝土徐變的因素 （1） 加載齡期： 加載齡期越老，水泥石晶體所占比重越大，膠體粘流就越小，徐變就越小。工程應用-應避免過早的施加預應力（2） 加載應力大小：當應力 時，徐變大致與應力成正比，產生線性徐變當應力 時，徐變的增長較應力快，產生非線性徐變。 當應力 時，徐變急劇增加，不收斂。 工程應用-預應力混凝土構件的預加力過高危險 （3） 周圍濕度： 混凝土周圍的濕度是影響

7、徐變大小的主要因素之一，外界相對濕度越低，混凝土的徐變就越大。 （4） 混凝土的組成成份和配合比： 水泥用量、水灰比、水泥品種，養護條件等對徐變有影響，水泥用量多，水灰比大，徐變則大，水泥的活性越低，徐變越大。 （5） 構件尺寸。尺寸大徐變小。3） 混凝土的非荷載變形 收縮（1）定義：混凝土在空氣中結硬時體積隨時間推移而減小的現象稱為收縮。2.2 鋼筋 P15 單項拉伸試驗是確定鋼筋力學性能的主要手段。 鋼筋應力應變曲線分類軟鋼：有明顯流幅 (熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)硬鋼：無明顯流幅 (高強碳素鋼絲、鋼絞線)比例極限屈服強度極限強度os(N/mm2)efyfted流幅abcfoa彈性階段sa比例極

8、限fd強化階段sd極限強度de 頸縮階段cf屈服臺階sc屈服強度:屈服下限 伸長率：e點應變（用百分數表示）四個受力階段四個特征值軟鋼-有明顯流服鋼筋的應力應變曲線 P16 屈強比： P16 伸長率:衡量鋼筋拉伸時的塑性指標兩個強度指標： （1）c點的屈服強度是鋼筋混凝土結構設計計算中強度取值的主要依據，因為鋼筋應力達到屈服極限后，荷載不增加，應變繼續增大，使得鋼筋混泥土裂縫開尺過寬，變形過大，結構不能正常使用。 （2）d點的極限強度材料的實際破壞強度，衡量鋼筋經大變形后的抗拉能力，不能作為計算依據。無明顯流幅鋼筋的應力應變關系曲線 主要針對強度高，塑性差，脆性大的鋼筋。 條件屈服強度對殘余應

9、變為0.2%時的應力s 0.2作為屈服點，一般取極限強度的85%。 20MnSi2V含碳萬分數含錳、硅、釩的百分數碳素鋼普通低合金鋼低碳鋼（含碳量少于0.25%）中碳鋼（含碳量0.25%0.6%）高碳鋼（含碳量大于0.6%)1.按化學成份分2、普通鋼筋按照外形特征分類 熱扎光圓鋼筋（R235（HPB235） 熱扎帶肋鋼筋(HRB335,HRB400,KL400（RRB400）)3、普通鋼筋強度分級我國工橋規對鋼筋混凝土結構中使用的普通鋼筋按照強度分為 3 個強度等級。2.3 鋼筋與混凝土的共同作用 粘結應力：鋼筋與混凝土接觸面上所產生的沿鋼筋縱向的剪應力。 粘結強度：采用拔出試驗測定P18 影

10、響粘結強度的主要因素: 混凝土的強度等級 澆注混凝土時鋼筋所處的位置有關 鋼筋之間的凈距 混凝土保護層厚度 鋼筋的表面形狀第二章 概率極限狀態設計方法 P20 國際上將結構概率設計法案精確程度不同分為如下三個水準：水準半概率設計法水準近似概率設計法水準全概率設計法3.1 概率極限狀態設計法的基本概念1）結構的功能要求 P21l 結構應能承受在正常施工和正常使用期間可能出現的各 種荷載、外加變形、約束變形等的作用 承載能力（安全性）l 結構在正常使用時具有良好的工作性能適用性l 結構在正常維護條件下具有足夠的耐久性耐久性l 在偶然荷載作用下或偶然事件發生時和發生后，結構仍能保持整體穩定性，不發生

11、倒塌穩定性（安全性）2) 極限狀態 1定義： 在使用中若干結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求時，此特定狀態稱為該結構的極限狀態。P21 結構的極限狀態也是結構處于可靠狀態與失效狀態的臨界狀態。2. 極限狀態分類 P21承載能力極限狀態正常使用極限狀態“破壞安全”極限狀態3.極限狀態方程 P23 若功能函數中僅包括結構抗力R和作用（或荷載）綜合效應S兩個基本變量，則功能函數為：>0 結構處于可靠狀態=0 結構處于極限狀態 <0 結構已失效或破壞 我國公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范規定的結構設計的三種狀況：1、持久狀況：該狀況是指橋梁的使用階段

12、。進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的設計。2、短暫狀況：橋涵施工過程中承受臨時性的狀況，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設計3、偶然狀況：在橋涵使用過程中偶然出現的狀況。（可能遇到地震等作用的狀況。只進行承載能力極限狀態設計承載能力極限狀態狀態設計表達式 P25（以塑性理論為基礎）：1、設計原則：作用效應最不利組合(基本組合)設計值必須小于或等于結構抗力的設計值。2、基本表達式:3、安全等級:根據橋涵破壞所產生后果的嚴重程度，劃分為三個安全等級4、公路橋涵承載能力極限狀態：對應于橋涵及其構件達到最大承載能力或出現不適于繼續承載的變形或變位的狀態。持久狀況正常使用極

13、限狀態計算表達式 P261、設計原則:是以結構彈性理論或彈塑性理論為基礎,采用作用的短期效應組合、長期效應組合或短期效應組合并考慮長期效應組合的影響，對構件的抗裂、裂縫寬度和撓度進行驗算，并使各項計算值不超過公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范規定的各項限值。2、極限狀態設計表達式: S C13、公路橋涵正常使用極限狀態：對應于橋涵及其構件達到正常使用或耐久性的某項限值的狀態。3.3 材料強度取值：公橋規對材料強度的取值采用標準值和設計值 P27、材料強度的取值原則1. 材料強度的標準值:材料強度的一種特征值。是由標準試件按標準試驗方法經數理統計以概率分布的0.05分位值確定的強度值。2.

14、 取值原則：是在符合規定質量的材料強度實測值的總體中，材料的強度標準值應具有不小于95的保證率。3. 材料強度的設計值: 材料強度標準值除以材料分項系數公式參數取值方法：鋼筋的強度標準值和強度設計值 P281、標準值l 對有明顯流幅的熱軋鋼筋，鋼筋的抗拉強度標準值采用國家標準中規定的屈服強度標準值(廢品限值，其保證率不小于95%)l 對于無明顯流幅的鋼筋，取 國家標準中規定的極限抗拉強度）作為設計取用的條件屈服強度（指相應于殘余應變為0.2%時的鋼筋應力）。3.4 作用、作用的代表值和作用效應組合 一、作用的分類：P28 1. 永久作用：在結構使用期內，其量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比

15、可忽略不計的作用； 2. 可變作用：在結構使用期內，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； 3. 偶然作用：在結構使用期間出現的概率小，一旦出現其值很大且持續時間很短的作用。 承載能力極限狀態作用效應組合 正常使用極限狀態作用組合 1、作用短期效應組合2、作用長期效應組合第4章 受彎構件正截面承載力計算P34 配筋率（%） 即：縱向受力鋼筋截面面積As與混凝土的有效面積的百分比b為矩形截面寬度或T形截面梁肋寬度；截面的有效高度h0 ：h為截面高度；as 縱向受拉鋼筋全部截面的重心 至受拉邊緣的距離。補充:準確描述應為全部縱向受拉鋼筋的合力作用點至受拉邊緣的距離P34 混凝土

16、保護層：鋼筋邊緣至構件表面之間的最短距離作用：(1)防止鋼筋銹蝕(2)保證鋼筋和混凝良好的粘結周邊支承板，但其長邊與短邊的比值大于或等于2時，受力以短邊方向為主，稱之為單向板。反之稱為雙向板。 P35 鋼筋種類： 梁內的鋼筋有縱向受拉鋼筋（主鋼筋）、彎曲起鋼筋、箍筋、架力鋼筋和水平縱向鋼筋。l 鋼筋骨架形式l 鋼筋混凝土梁支點處，應至少有兩根且不少于總數1/5的下層受拉鋼筋通過。P364.21、試驗簡介1）適量配筋，對稱加載，研究純彎段2）測點布置：撓度，應變3）觀測成果：荷載施加力值，撓度、應變數據，觀測裂縫 2、試驗目的鋼筋混凝土梁的受力破壞過程；在極限荷載作用下正截面受力和變形特點。 3

17、、正截面工作的三個階段 第Ia階段：混凝土受壓區的應力基本上仍是三角形分布。但由于受拉區混凝土塑性變形的發展，拉應變增長較快，拉區混凝土的應力圖形為曲線形。當受拉邊緣的拉應變達到混凝土極限拉應變時（et=etu），為截面即將開裂的臨界狀態，此時的彎矩值稱為開裂彎矩Mcr第II階段：最弱截面上出現了第一批裂縫，開裂截面受拉區混凝土退出工作，其開裂前承擔的拉力將轉移給鋼筋承擔，導致鋼筋應力有一突然增加（應力重分布），這使中和軸比開裂前有較大上移。鋼筋的拉應力隨荷載的增加而增加；混凝土的壓應力形成微曲的曲線形。 第IIIa階段：截面受壓上邊緣的混凝土壓應變達到其極限壓應變值，壓應力圖呈明顯曲線形，壓

18、區混凝土的抗壓強度耗盡，混凝土被壓碎、梁破壞，在這個階段，向鋼筋的拉應力仍維持在屈服強度。 三個階段1）階段：整體工作階段2）階段：帶裂縫工作階段3）階段：破壞階段三個特征點第I階段末（用Ia表示），裂縫即將出現；第II階段末（用IIa表示），縱向受力鋼筋屈服；第III階段末（用IIIa表示），梁受壓區混凝土被壓碎，整個梁截面破壞。計算依據1）a可作為受彎構件抗裂度計算的依據。2）可作為使用階段的變形和裂縫開展計算時的依據。3）a可作為極限狀態的承載力計算的依據，截面所承受的彎矩為破壞彎矩。鋼筋混凝土受彎構件有兩種破壞性質：塑性破壞（延性破壞）：結構或構件在破壞前有明顯變形 或其他征兆；脆性破

19、壞：結構或構件在破壞前無明顯變形或其他征兆。對常用的熱軋鋼筋和普通強度混凝土，破壞形態主要受到配筋率的影響。正截面破壞的三種形態。（a）少筋梁破壞（b）適筋梁破壞（c）超筋梁破壞 1) 基本假定l 平截面假定l 不考慮混凝土的抗拉強度l 混凝土受壓時se關系采用二次拋物線及水平線組成的曲線形式。l 鋼筋的se關系采用彈性全塑性曲線2）壓區混凝土等效矩形應力圖 簡化方法：用等效矩形應力圖代替混凝土實際應力圖。 等效原則： （1）保持合力C的作用點位置不變 （2）保持合力C的大小不變3 ） 相對受壓區高度界限破壞當鋼筋混凝土梁的受拉區鋼筋達到屈服應變的同時，受壓區混凝土邊緣也達到極限壓應變而破壞由

20、圖有： 以代入上式得：的取值見表4-2。 界限破壞超筋破壞適筋破壞4）最小配筋率 為避免少筋梁破壞 最小配筋率是少筋梁和適筋梁的界限。第5章 受彎構件斜截面承載力計算 彎矩和剪力共同作用的區段，有可能發生沿斜截面的破壞。 箍筋和彎起鋼筋都起抗剪作用，一般把它們統稱為梁的腹筋。 剪跨比：剪跨比是一個無量綱常數廣義剪 跨 比：狹義剪跨比 破壞形態：p641斜拉破壞 ( m > 3 ) 。 2剪壓破壞（ 1m3)，是斜截面剪切破壞中最常見的一種破壞形態） 3斜壓破壞,當剪跨比較小（m1)。5.2 影響受彎構件斜截面抗剪能力的主要因素 一、影響有腹筋梁斜截面破壞強度的主要因素是: 剪跨比 混凝土

21、強度 縱向受拉鋼筋配筋率 箍筋數量及強度等級 5.3 受彎構件的斜截面抗剪承載力l 基本公式：（半經驗半理論） 剪壓區混凝土抗剪箍筋承受的剪力彎起鋼筋承受的剪力 公式的適用條件： 上限值限制截面最小尺寸（避免產生斜壓破壞）下限值按構造要求配置箍筋（避免產生斜拉破壞） 第七章 受壓構件承載力計算（有計算題）一、鋼筋混凝土柱的分類普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱 .螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋的柱。 其中：縱筋幫助受壓、承擔彎距、防止脆性破壞。 螺旋筋提高構件的強度和延性。7.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構件一、鋼筋混凝土柱的分類普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱 ,(圖6-1a)。螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋或焊接環筋的柱,(圖6-1b)。 其中：縱筋幫助受壓、承擔彎距、防止脆性破壞。 螺旋筋提高構件的強度和延性。定義：軸心受壓構件1.按構件的長細比不同，軸心受壓構件可分為長柱和短柱 長細比：(l0/b)2普通箍筋柱的破壞特征 （1）短柱破壞材料