結構設計原理1ppt課件結構設計原理1ppt課件課程簡介：本課程是土木工程（道路與橋梁工程方向）專業的主干專業基礎理論課（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。2ppt課件課程簡介：本課程是土木工程（道路與橋梁工程方向）專業的主干專1、知識目標：

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。2、能力目標：

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行配筋計算。GENERALINSTRUCTIONALOBJECTIVE總體教學目標3ppt課件1、知識目標：GENERAL總體教學目標3ppt課件1、課堂教學：

以選用的孫元桃主編的《結構設計原理》為首選教材，采用多媒體教學為主、結合板書的教學手段。2、課堂討論：

對知識重點以及難點進行課堂討論。3、課程設計：

針對重點內容的課程設計（大作業）。擬采用的教學方法4ppt課件1、課堂教學：擬采用的教學方法4ppt課件課前預習是關鍵：

在學習本門課程之前同學們最好提前瀏覽教材，對即將要進行的課程有所熟悉。學習各環節要積極主動：

聽課、課堂討論、課后作業、課程設計都要積極主動并且認真完成。勤奮學習的精神：

學習本門課程以及今后事業成敗的關鍵。學習方法LEARNINGMETHOD5ppt課件課前預習是關鍵：學習方法LEARNINGMETHOD5pp1、先行課程：

《建筑力學》《道路建筑材料》。本門課程必須是在學習了以上兩門課程的基礎之上進行的。2、后續課程：

《橋梁工程》。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非常重要的一門專業課，因此本課程的重要性可見一斑。與本門課程有關課程：6ppt課件1、先行課程：與本門課程有關課程：6ppt課件主要內容COURSEMATERIALS0總論第一章鋼筋混凝土材料的力學性能第二章結構按極限狀態法設計的原則第三章鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算第四章鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力計算第五章鋼筋混凝土受彎構件在施工階段應力計算7ppt課件主要內容COURSEMATERIALS0總論第一章第六章鋼筋混凝土構件的變形與裂縫驗算第七章軸心受壓構件承載力計算第八章偏心受壓構件承載力計算第九章預應力混凝土結構的基本概念及材料第十章受彎構件按承載能力極限狀態設計計算第十一章受彎構件按正常使用極限狀態設計計算第十二章預應力混凝土簡支梁設計第十三章圬工結構設計計算簡介8ppt課件第六章鋼筋混凝土構件的變形與裂縫驗算第七章軸心受壓構課時分配：9ppt課件課時分配：9ppt課件SCORINGSYSTEM成績評定平時作業（10%）出勤（10%）期末考試（60%）課程設計（10%）課堂表現（10%）總成績（100%）10ppt課件SCORINGSYSTEM成績評定平時作業出勤期末考試課程葉見曙主編：《結構設計原理》，人民交通出版社，

2005年12月中華人民共和國行業標準《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTGD62-2004），2004年，北京：人民交通出版社。中華人民共和國行業標準《圬工橋涵設計規范》2004

年，北京：人民交通出版社。中華人民共和國行業標準《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004），2004年，北京：人民交通出版社。REFERENCES參考書目11ppt課件葉見曙主編：《結構設計原理》，人民交通出版社，REFEREN12ppt課件12ppt課件學期第一課13ppt課件學期第一課13ppt課件課堂三不許、三必須不許睡覺不許玩兒手機、聽音樂不許說話必須按時上下課必須按時完成作業必須養成良好的生活習慣14ppt課件課堂三不許、三必須不許睡覺14ppt課件課前提問：請問中國的“橋梁之都”是那個城市？這座城市是那年被評為中國的“橋梁之都”的？茅以升橋梁委員會2005年年會認定：重慶是中國惟一的“橋都”。重慶現有各類橋梁4500多座，主城嘉陵江和長江上已有大橋14座，數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。

15ppt課件課前提問：請問中國的“橋梁之都”是那個城市？15ppt課件16ppt課件16ppt課件17ppt課件17ppt課件18ppt課件18ppt課件19ppt課件19ppt課件20ppt課件20ppt課件21ppt課件21ppt課件22ppt課件22ppt課件23ppt課件23ppt課件24ppt課件24ppt課件25ppt課件25ppt課件26ppt課件26ppt課件總論結構設計原理三大學習任務：1、學會設計構件：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。2、驗算所設計構件可靠度：根據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、穩定性、剛度、裂縫。3、為學習橋梁工程打好基礎。27ppt課件總論結構設計原理三大學習任務：27ppt課件結構組成及其分類結構：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組成。基本構件按受力特點分為：

受拉構件受壓構件受彎構件受扭構件28ppt課件結構組成及其分類結構：建筑物中承受作用和傳遞作用的各個部件2構件承載力承載力：構件抵抗破壞和抵抗變形的能力。影響承載力的因素有：

1、組成材料的性質

2、截面的幾何形狀

3、截面尺寸

4、受力特點及工作條件

5、施工因素等29ppt課件構件承載力承載力：構件抵抗破壞和抵抗變形的能力。29ppt課結構的分類結構按照組成材料的分類：

鋼筋混凝土結構預應力混凝土結構圬工結構鋼結構木結構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）30ppt課件結構的分類結構按照組成材料的分類：30ppt課件PP連續梁簡支梁PP板PPPPee柱31ppt課件PP連續梁簡支梁PP板PPPPee柱31ppt課件各結構的特點及適用范圍國內外橋梁發展趨勢：輕型化、標準化、機械化。三種結構特點對比：1、結構質量：預應力混凝土結構適用于大跨度結構。2、使用性能：延性、耐久性、耐火性鋼筋混凝土結構好；鋼結構強度高。3、建筑速度鋼結構建筑速度最快。

32ppt課件各結構的特點及適用范圍國內外橋梁發展趨勢：輕型化、標準化、機各種結構的適用范圍：鋼筋混凝土結構：

應用最廣泛：橋梁、涵洞、擋土墻、路面、房屋建筑、水工結構等預應力混凝土結構：

多用于大跨度橋梁結構中圬工結構：

砌筑拱圈、墩臺、基礎、擋土墻等結構33ppt課件各種結構的適用范圍：33ppt課件結構設計的原則及基本要求：設計原則：安全、適用、經濟、美觀設計要求：具有足夠的可靠度。承載力：設計使用期內各構件有足夠安全儲備穩定性：結構及其構件在荷載作用下處于穩定的平衡狀態。剛度：變形控制在運行范圍內。耐久性：結構在設計基準期內不得過早發生破壞34ppt課件結構設計的原則及基本要求：設計原則：安全、適用、經濟、美觀3

第一章鋼筋混凝土材料的基本概念及力學性能35ppt課件第一章鋼筋混凝土材料的基本概念及力學性能35定義：鋼筋混凝土是由兩種力學性能不同的材料—鋼筋和混凝土結合成整體，共同發揮作用的一種建筑材料。§第一節鋼筋混凝土結構的基本概念一、素混凝土構件和鋼筋混凝土構件受力和破壞形態比較：現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：脆性36ppt課件定義：鋼筋混凝土是由兩種力學性能不同的材§第一節鋼筋混凝b)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：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：37ppt課件b)鋼筋砼梁極限荷載P=36kN由鋼筋受拉、例：一跨度為4m，跨中作用集中荷載的簡支梁，梁截面尺寸200×300mm，混凝土為C20。如圖所示：4000AAFa)200300A－Ab)4000BBB－B2003002

103

1638ppt課件例：一跨度為4m，跨中作用集中荷載的簡支梁，梁截面尺寸200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任意組合。其組合的原則：發揮鋼筋抗拉、抗壓強度高的特點；發揮混凝土抗壓強度高，而避免抗拉強度低的弱點。39ppt課件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，傳遞應力。2.二者具有相近的線脹系數，不會由于溫度變化產生較大的溫度應力和相對變形而破壞粘結力。鋼筋

st=1.210–5混凝土

ct=1.0～1.510–53.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。40ppt課件鋼筋與混凝土長期共同工作的原因1.混凝土結硬后，能與鋼筋鋼筋混凝土結構的主要優缺點

優點：1.就地取材，節約鋼筋；2.耐久性好，耐火性好；3.可模性好，便于結構型式的實現；4.現澆或裝配整體式結構的整體性好，剛大。缺點：1.自重大g=25kN/m3輕骨料砼。

2.抗裂性差 施加預應力。

41ppt課件鋼筋混凝土結構的主要優缺點優點：1.就地取材，節約鋼筋；§第二節混凝土混凝土的組份：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、隨環境的變化而變化。42ppt課件§第二節混凝土混凝土的組份：水泥、石、砂、水按一定的配合一、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)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)43ppt課件一、混凝土的強度1.立方體抗壓強度fcu影響立方體強混凝土強度等級：用標準制作方式制成的150×150mm的立方體試塊，在標準養護條件下養護28天，用標準試驗方法測得具有95％保證率的抗壓強度。常用等級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C55,C60，C65，C70，C75，C8044ppt課件混凝土強度等級：用標準制作方式制成的150×150mm的立方2.軸心抗壓強度fck真實反映以受壓為主的混凝土結構構件的抗壓強度。為消除端部約束的影響

用立方體強度反映：考慮實際情況(施工狀況、養護條件等)45ppt課件2.軸心抗壓強度fck真實反映以受壓為主的混凝土結構構件的混凝土的抗拉強度比抗壓強度小得多，為抗壓強度。3.軸心抗拉強度ftk直接測試方法間接測試方法(彎折，劈裂)考慮施工因素，取46ppt課件混凝土的抗拉強度比抗壓強度小得多，為抗壓強度二、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曲線中最大應力值及其對應的應變值應力-應變曲線形狀破壞時的極限應變值47ppt課件二、混凝土的變形混凝土的變形體積變形（收縮、膨脹）受力變形A?0

cu

afcdC??

cδcδmax混凝土一次短期加荷時的應力-應變曲線混凝土棱柱體一次短期加荷軸心受壓應力-應變曲線

c=0.0008～0.003（計算時取0.002）0～

δmax：上升段δmax～

C：下降段

cu=0.002～0.006（有時可達0.008）

規范取

cu=0.003348ppt課件A?0cuafcdC??cδcδmax混凝土一次短期加幾點說明：影響混凝土塑性變形大小的因素：加荷速度荷載持續的時間（少于0.001s時變形為直線）混凝土短期受拉曲線特征：類似于受壓曲線，區別在于曲率變化小。

c=0.0001～0.00015，僅為受壓極限應變的1\20～

1\15混凝土受拉易開裂49ppt課件幾點說明：影響混凝土塑性變形大小的因素：加荷速度荷載持續的時2、混凝土在多次重復荷載作用下的變形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值σ，然后卸荷至零，并把這一循環多次重復下去，就稱為多次重復荷載。我們通常把能使試件循環200萬次或次數稍多時發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）50ppt課件2、混凝土在多次重復荷載作用下的變形如果我們將混凝土棱柱體試BB：彈性后效OB：殘余應變51ppt課件BB：彈性后效OB：殘余應變51ppt課件3、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象。徐變規律：（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>0.5fcd52ppt課件3、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當

c>0.8fc，徐變發展最終導致破壞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有關53ppt課件當c>0.8fc，徐變發展最終導致破壞0.8fc作為（3）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、養護時相對濕度越高，徐變越小。

受荷后3-4個月徐變發展最（45%-50%）。全部徐變完成需要4-5年的時間。注意54ppt課件（3）加荷齡期對混凝土徐變有重要影響。混（4）水泥用量越多，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。4、混凝土的彈性模量55ppt課件徐變對結構的影響：使構件的變形增加；在截面中引起應力k

c

c

0

ce

cp

0h

原點彈性模量：…1－7…1－6

56ppt課件kcc0cecp0h原點彈性模量：…1－割線模量：…1－9切線模量：

–––彈性系數0～1.0…1－10剪切模量：

c=

ce

+

cp…1－8G=0.4Ec57ppt課件割線模量：…1－9切線模量：–––彈性系數0～1.0…（二）混凝土的體積變形混凝土在空氣中結硬體積減小的現象。蒸汽養護常溫養護051015200.10.20.30.4收縮(10–3)時間(月)收縮：58ppt課件（二）混凝土的體積變形混凝土在空氣中結硬體積減小的現象。蒸汽收縮的原因凝縮干縮砼凝結硬化時化學反應產生砼自由水蒸發產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護濕度收縮的危害裂縫59ppt課件收縮的原因凝縮干縮砼凝結硬化時化學反應產生砼自由水蒸發產生收§第三節鋼筋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60ppt課件§第三節鋼筋光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋一、鋼筋

按鋼料品種分碳素鋼合金鋼低碳鋼（軟鋼）中碳鋼高碳鋼硬鋼強度高可焊性差脆性大碳素鋼中添加少量的合金元素，從而改善了硬鋼的不足鋼筋按照鋼料品種分類61ppt課件按鋼料品種分碳素鋼合金鋼低碳鋼（軟鋼）中碳鋼高碳鋼硬鋼強度按生產工藝和加工條件分類熱軋光圓鋼筋熱軋帶肋鋼筋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按加工狀態冷拉鋼絲消除應力鋼絲低松弛鋼絲普通松弛鋼絲62ppt課件按生產工藝和加工條件分類熱軋光圓鋼筋熱軋帶肋鋼筋余熱處理鋼筋二、鋼筋的主要力學性能：

鋼筋的

－

曲線lPPA63ppt課件二、鋼筋的主要力學性能：鋼筋的－曲線lPPA63pp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)

o

d－極限強度de－頸縮階段

0.2－條件屈服強度64ppt課件比例極限屈服強度極限強度o(N/mm2)fyfted流幅鋼筋力學性能指標：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。對于無明顯屈服臺階的硬鋼取條件屈服強度

0.2作為強度設計依據。屈服強度、極限強度、伸長率、冷彎性能。65ppt課件鋼筋力學性能指標：對于有明顯屈服臺階的軟鋼取屈服強度fy

冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷軋。冷加工的目的：改變鋼材內部結構，提高

鋼材強度，節約鋼筋。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

66ppt課件冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷軋。冷加工的目的：改變鋼材內部o冷拉控制應力

(N/mm2)

冷拉率殘余變形o'abcc'd'd冷拉無時效冷拉經時效(a)(b)d1d2Pd2d167ppt課件o冷拉控制應力(N/mm2)冷拉率殘余變形o'abcc'(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

絲接近，塑性要好一些。68ppt課件(a)為冷拉，可采用冷拉控制應力和冷拉率控制。冷拉后可提高三、鋼筋混凝土結構對鋼筋性能的要求：1、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。2、塑性：

防止結構脆性破壞。3、可焊性：

保證焊接口處不出現裂紋。與碳、錳含量有關。4、鋼筋與混凝土之間的握裹力：69ppt課件三、鋼筋混凝土結構對鋼筋性能的要求：1、強度：（屈服強度、極§第四節鋼筋和混凝土之間的黏結

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生的摩阻力；

鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的機械咬合力。70ppt課件§第四節鋼筋和混凝土之間的黏結鋼筋和混凝土之間粘結力的lTd

max

黏結強度的計算

u拔出實驗測定粘結力的方法71ppt課件lTdmax黏結強度的計算u拔出實驗71ppt課件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分利用，即72ppt課件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

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；

設置一定數量的橫向鋼筋。73ppt課件確保黏結強度的措施：保證錨固長度和搭接長度；保證鋼

第二章結構按極限狀態法設計的原則74ppt課件第二章結構按極限狀態法設計的原則74ppt課鋼筋混凝土結構構件設計：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）。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安全驗算。75ppt課件鋼筋混凝土結構構件設計：已知：75ppt課件鋼筋混凝土結構設計理論的三個發展階段1、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，不能正確的計算出結構的承載能力。2、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。3、極限狀態計算法

20世紀50年代所提出，是破壞階段計算法的發展。76ppt課件鋼筋混凝土結構設計理論的三個發展階段1、容許應力計算法2、破§2.1作用與作用效應組合

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：靜態作用、動態作用

?結構或結構構件承受內力和變形的能力稱為結構抗力R作用直接作用：間接作用：荷載溫度應力、基礎沉降，地震作用77ppt課件§2.1作用與作用效應組合一、作用及其分類：?按時間的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。78ppt課件78ppt課件1.作用的標準值:

各種作用的基本代表值。其值可根據設計基準期內最大值概率分布的某一分位值確定。取值規定：

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可變作用標準值：見規范二、作用的代表值79ppt課件1.作用的標準值:取值規定：二、作用的代表值79ppt課

2.可變作用頻遇值：

是指結構上較頻繁出現的且量值較大的作用取值。

頻遇值＝標準值×頻遇系數ψ1

3.可變作用準永久值是指在結構上經常出現的且量值較小的荷載作用取值：準永久值＝標準值×準永久值系數ψ2注：

ψ2＜ψ1準永久值＜頻遇值80ppt課件2.可變作用頻遇值：

是指結構上較頻

4、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。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）正常使用極限狀態承載能力極限狀態：采用標準值作為代表值（2）可變作用：81ppt課件4、公路橋涵設計時，對不同的作用應采用不同的代表值

（12、作用效應與作用效應設計值作用效應S結構由于各種原因，所引起的內力和變形稱為作用效應。內力：軸力、彎矩、剪力、扭矩；變形：撓度、轉角、裂縫。82ppt課件2、作用效應與作用效應設計值作用效應S結構由于各種原因，所引作用效應設計值作用效應標準值與作用分項系數的乘積。分項系數作用分項系數抗力分項系數結構的抗力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的不確定性計算模式的不確定性結構抗力具有隨機性83ppt課件作用效應設計值作用效應標準值與作用分項系數的乘積。分項系數作3、作用效應組合

（1）基本組合承載能力極限狀態設計時，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設計時，永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應組合。84ppt課件3、作用效應組合84ppt課件§2.2極限狀態設計法的基本概念

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的各種荷載及外部作用，以及在偶然事件發生時及發生后能保持必需的整體穩定性。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85ppt課件§2.2極限狀態設計法的基本概念一、結構的可靠性概念：2、結構的可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：結構在規定的時間內，在規定的條件下，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。《規范》規定：86ppt課件2、結構的可靠性與可靠度結構的可靠性：結構的安全性、適用性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。3、設計基準期橋梁結構取100年的設計基準期。設計基準期=橋梁壽命？設計基準期長，可靠度高；設計基準期短，可靠性較低87ppt課件在進行結構可靠性分析時，考慮持久狀況下各3、設計基準期橋梁

二、極限狀態的基本概念：1、極限狀態的定義和分類：極限狀態的分類：承載能力極限狀態正常使用極限狀態

當整個結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結構的極限狀態。

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。88ppt課件二、極限狀態的基本概念：1、極限狀態的定義和分類：極限狀

承載能力極限狀態

——對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續承載的變形。承載能力極限狀態結構構件或連接處因超過材料強度而破壞結構轉變成機動體系整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡

（滑動、倒塌）結構或結構構件喪失穩定（柱的壓曲失穩）432189ppt課件承載能力極限狀態承載能力結構構件或連接處因超過材料強

正常使用極限狀態

——對應于結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。影響正常使用或外觀的變形影響正常使用或耐久性能的局部損壞影響正常使用的振動影響正常使用的其它特定狀態正常使用極限狀態90ppt課件正常使用極限狀態影響正常使用或外觀的變形影響正常使用或極限狀態的

表現形式：(承)：剛體失去平衡，材料強度不足，結構轉變為機構，失穩(正)：過大的變形，影響正常使用或耐久性能的局部損壞，過大的振動注意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Z的概率來描述。91ppt課件極限狀態的

表現形式：(承)：剛體失去平衡，材料強度不足，可靠概率有多大？Z>0，即R>S結構可靠Z=0，即R=S結構處于極限狀態。

即R<S結構失效Z<0，失效概率有多大?92ppt課件可靠概率有多大？Z>0，即R>S結構可靠Z=2、三種設計狀況：

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：橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續時間很長的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。——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（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93ppt課件2、三種設計狀況：我國《公路鋼筋混凝土及預應力混3、公路橋涵結構的安全等級根據橋涵結構破壞所產生的后果的嚴重程度，可分為：一級、二級、三級。公路橋涵結構的安全等級94ppt課件3、公路橋涵結構的安全等級根據橋涵結構破壞所產生的后果的嚴重§2.3我國橋涵設計規范規定的計算原則

一、持久狀況承載能力極限狀態計算原則1、計算內容：承載力計算、穩定性計算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、承載能力極限狀態設計表達式

0S

R95ppt課件§2.3我國橋涵設計規范規定的計算原則一、持久狀況承載

0–––橋梁結構重要性系數，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（內力組合設計值）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αd–––幾何參數設計值96ppt課件0–––橋梁結構重要性系數，按公路橋涵的設計安全等級選

作用效應組合設計值（內力組合設計值）式中

Gi–––第i個永久作用分項系數，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。取=1.4

SQ1k–––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，取1.4

，風荷載取1.197ppt課件作用效應組合設計值（內力組合設計值）式中Gi–––SQjk–––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。

二、正常使用極限狀態計算原則1、計算內容：抗裂驗算裂縫寬度驗算撓度驗算98ppt課件SQjk–––除汽車荷載效應外地其他滴j個c–––除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。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（或其他一種可變作用）的組合系數＝0.80；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，其組合系數取＝0.70；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，＝0.50。99ppt課件在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）99p

裂縫驗算《規范》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拉應力。二級：一般要求不裂，使用階段允許出現拉應力，但應作限制。三級：允許開裂，應驗算裂縫寬度

max[

max]100ppt課件裂縫驗算《規范》按使用階段對結構構件裂縫的不同要求，將裂2、正常使用極限狀態設計時作用組合:（1）作用短期效應組合：永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合，其表達式為:（2）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:——作用長期效應組合設計值；——第j個可變作用效應的準永久值系數。汽車荷載（不計沖擊力）0.4，人群荷載0.4，風荷載0.75，溫度梯度作用0.8，其他作用1.0；——第j個可變作用效應的準永久值。——作用短期效應組合設計值；——第j個可變作用效應的頻遇值系數。汽車荷載（不計沖擊力）0.7，人群荷載1.0，風荷載0.75，溫度梯度作用0.8，其他作用1.0；——第j個可變作用效應的頻遇值。101ppt課件2、正常使用極限狀態設計時作用組合:（1）作用短期效應組合：舉例鋼筋混凝土簡支梁橋主梁在結構重力、汽車荷載和人群荷載作用下，分別得到在主梁的1/4跨徑處截面的彎矩標準值為:結構重力產生的彎矩WGK＝552kN.m；汽車荷載彎矩MQ1K=459.7kN.m；人群荷載彎矩MQ2K=40.6kN.m。進行設計時的作用效應組合計算。102ppt課件舉例鋼筋混凝土簡支梁橋主梁在結構重力、汽車荷載和人群荷載作用解：1.承載能力極限狀態設計時作用效應的基本組合

103ppt課件解：1.承載能力極限狀態設計時作用效應的基本組合103ppt2.正常使用極限狀態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設計值為

104ppt課件2.正常使用極限狀態設計時作用效應組合（1）作用短期效應組合（2）作用長期效應組合

作用長期效應組合設計值為:105ppt課件（2）作用長期效應組合作用長期效應組合設計值為:105p

三、混凝土結構的耐久性設計1、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、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

106ppt課件三、混凝土結構的耐久性設計1、耐久性問題（1）混凝土損傷3、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，控制裂縫發展加大混凝土保護層厚度107ppt課件3、混凝土結構耐久性設計原則（1）采用高耐久性混凝土（2）

第三章受彎構件正截面承載力計算108ppt課件第三章受彎構件正截面承載力計算108ppt課件受彎構件：指截面上通常有彎矩和剪力共同作用而軸力可以忽略不計的構件。

梁和板是典型的受彎構件。它們是土木工程中數量最多、使用面最廣的一類構件。

第一節鋼筋混凝土受彎構件的構造要求pplllMplVp109ppt課件第一節鋼筋混凝土受彎構件的構造要求pplllMplVp110ppt課件110ppt課件

受彎構件常見的破壞形態在彎矩作用下發生正截面受彎破壞；在彎矩和剪力共同作用下發生斜截面受剪或受彎破壞。111ppt課件受彎構件常見的破壞形態在彎矩作用下發生正截面受彎破壞

一、截面尺寸與配筋構造主筋

行車道板d≥10mm,至少3根/m寬不彎起人行道板d≥8mm,至少3根/m寬不彎起雙向板：周邊支承且長邊與短邊小于2的板，需雙向配主筋hh0C見附表1-870mm人行道板:h≥80mm（現澆）

h≥60mm（預制）行車梁空心板頂、底板厚不小于80mmT梁翼板厚端部厚不小于100mm，根部厚不小于1/10h梁單向板：單邊或對邊支承；或雖周邊支承但長邊與短邊之比大于2的板，按受力方向配主筋分布鋼筋行車道板d≥8mm,S≤200

人行道板d≥6mm,S≤2001.板112ppt課件一、截面尺寸與配筋構造主筋雙向板：周邊支承且長邊與短邊小bhh0保護層厚c查附表1-8架立筋直徑d=10-14mm

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d=12-40mm三層以內凈距30mm,d三層以上凈距40mm,1.25d

箍筋直徑d=≥8mm,1/4ds單肢箍主筋根數不多于4根有多種形式

當梁高大于1m時，設置水平縱向鋼筋，減小因混凝土收縮、溫度變化引起的表面裂縫。現澆矩形梁高寬比2.0-2.5，梁的寬度一般取為100、120、150、(180)、200、(220)、250、300、350等mm。預制的T梁，構件高跨比一般為1/11-1/16，梁肋寬度常取150-200mm。T梁翼緣懸臂端厚度不小于100mm，梁肋處翼緣厚度不小于梁高的1/10。

一、截面尺寸與配筋構造2.梁113ppt課件bhh0保護層厚c查附表1-8架立筋直徑d=10-14m114ppt課件114ppt課件115ppt課件115ppt課件116ppt課件116ppt課件第二節受彎構件的實驗研究一、對適筋梁的試驗：

PL應變測點百分表彎矩M圖剪力V圖P117ppt課件第二節受彎構件的實驗研究一、對適筋梁的試驗：PL應變可繪出跨中彎矩M/Mu~f點等曲線如圖：118ppt課件可繪出跨中彎矩M/Mu~f點等曲線如圖：118ppt課件

第一階段

——截面開裂前階段。（整體工作階段）第二階段

——從截面開裂到縱向受拉鋼筋

到屈服階段。（帶裂縫工作階段）第三階段

——破壞階段。119ppt課件第一階段——截面開裂前階段。第二階段——從截面開裂到適筋梁的破壞過程MI

ct

sAs

tb<ftMcr

ct

sAs

tb=ft(

tb

=

tu)εcxεsεcrxcrεs整體工作階段（Ⅰ階段）試驗表明：梁正截面變形受力過程中符合平截面假定，應變沿梁高呈線性分布Ⅰ階段Ⅰ’階段未開裂階段,應力應變基本呈線性增長關系120ppt課件適筋梁的破壞過程MIctsAstb<ftMcrct

適筋梁的破壞過程MII

ct

sAs

s<

yx<xcrεsεc帶裂縫工作階段（Ⅱ階段）

x<xcrεyεcyMyfsAs

ct

s=

y

Ⅱ階段Ⅱ’階段已開裂，但鋼筋未屈服階段.121ppt課件適筋梁的破壞過程MIIctsAss<yx<xc適筋梁的破壞過程MyfsAs

ct

s>

y

s>

yfsAsMIII

ct(ct=

cu)(Mu)x<xcr>εyεcyx=x0>εyεcu破壞階段（Ⅲ階段）鋼筋已屈服，撓度增長明顯，混凝土達到極限抗壓態，塑性破壞

Ⅲ階段Ⅲ’階段122ppt課件適筋梁的破壞過程MyfsAscts>ys>yfs應變圖應力圖對各階段和各特征點進行詳細的截面應力—應變分析：

yMyfyAsIIaM

sAsII

sAsMI

cuMufyAs=ZDxfIIIaMfyAsIII

sAs

tmaxMcrIaftkZ123ppt課件應變圖應力圖對各階段和各特征點進行詳細的截面應力—應變分

配筋率縱向受力鋼筋截面面積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124ppt課件配筋率縱向受力鋼筋截面面積As與截面有效面積的百分比二、1.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。

<

min125ppt課件1.少筋梁：一裂即斷,由砼的抗拉強度控制,承載力很低2.適筋梁：一開裂,砼應力由裂縫截面處的鋼筋承擔,荷截繼續增加,裂縫不斷加寬。受拉鋼筋屈服,壓區砼壓碎。破壞前裂縫、變形有明顯的發展,有破壞征兆,屬延性破壞。鋼材和砼材料充分發揮。設計允許。

min

max126ppt課件2.適筋梁：一開裂,砼應力由裂縫截面處的鋼筋承擔,荷截3.超筋梁：開裂,裂縫多而細，鋼筋應力不高,最終由于壓區砼壓碎而崩潰。裂縫、變形均不太明顯,破壞具有脆性性質。鋼材未充分發揮作用。設計不允許。

>

max127ppt課件3.超筋梁：開裂,裂縫多而細，鋼筋應力不高,最終由于壓(a)(b)(c)PPPPPPPP..PP...PP....128ppt課件(a)(b)(c)PPPPPPPP..PP...PP....第三節三種截面受彎構件計算課題一正截面承載力計算基本要求

一、正截面承載力計算基本假定

cu

1、兩點說明：

（1）鋼筋和混凝土應變符沿梁高線性分布。129ppt課件第三節三種截面受彎構件計算課題一正截面承載力計算基本要

（2）受壓區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x0x0xx0—實際受壓區高度x—計算受壓區高度，x=βx0。β—混凝土受壓區高度換算系數等效原則矩形應力圖的的合力與拋物線應力圖的合力大小相等，作用點位置相同。130ppt課件（2）受壓區混凝土等效矩形應力圖。DDDMuMuMuAsf2、基本假定（3）忽略混凝土的抗拉強度----假設中性軸附近的局部混凝土受拉對截面承載力貢獻微小。（2）正截面破壞時，構件受壓區混凝土應力取抗壓強度設計值fcd，應力計算圖形為矩形。（1）構件彎曲后任保持平面，受壓區混凝土平均應變和鋼筋的應變沿截面高度符合線性分布。131ppt課件2、基本假定（3）忽略混凝土的抗拉強度----假設中性軸附近

二、適筋梁的基本條件

1、適筋梁與超筋梁的界限

（1）界限破壞：受拉鋼筋應力達到屈服強度的

同時，受壓區混凝土邊緣壓應變也達到極限壓應變，這樣的破壞稱界限破壞。

（2）相對受壓區高度：

（3）相對界限受壓區高度：132ppt課件二、適筋梁的基本條件1、適筋梁與超筋梁的界限（1）界由以上分析可知:

<

b——適筋破壞

>

b——超筋破壞

=

b——界限破壞

cuh0>

s<Xb

>Xb

Xb

s<

s保證不是超筋梁的條件X

≤

bh0133ppt課件由以上分析可知:<b——適筋破壞>b

2、適筋梁與少筋梁的界限為了保證梁的配筋不出現少筋梁，配筋率必須滿足如下條件：ρ≥且不小于0.2%

3、幾點說明：經濟配筋率134ppt課件2、適筋梁與少筋梁的界限為了保證梁的配筋不出現少筋梁，配筋課題二單筋矩形截面受彎構件計算一、適筋梁承載力基本公式及適用條件Mufcdx/2CfsdAsxh0適用條件防止超筋脆性破壞◆受彎構件正截面受彎承載力計算包括截面設計、截面復核兩類問題。

防止少筋脆性破壞135ppt課件課題二單筋矩形截面受彎構件計算一、適筋梁承載力基本公式二、計算內容單排鋼筋雙排鋼筋時按承載力要求進行新構件設計——截面設計對鋼筋混凝土板對綁扎鋼筋骨架對焊接多層鋼筋骨架bhh0（已知b、fsd、fcd,M

d，求As

）136ppt課件二、計算內容單排鋼筋雙排鋼筋時按承載力要求進行新構件設計——bhh0Mufcdx/2CfsdAsxh0按一元二次方程解出x滿足：x

ξbh0選擇鋼筋直徑和根數，進行截面鋼筋布置。根據實際配筋情況，進入截面驗算步驟。按承載力要求進行新構件設計——截面設計二、計算內容137ppt課件bhh0Mufcdx/2CfsdAsxh0按一元二次方程解出二、計算內容既有構件承載力計算——截面復核<

min

min

x

ξbh0素混凝土梁的受彎承載力Mcr適筋梁的受彎承載力Mu超筋梁的受彎承載力Mu當采用單排鋼筋時當采用雙排鋼筋時bhh0x≥ξbh0（已知b、h0、fsd、fcd

、

As，求Mu）138ppt課件二、計算內容既有構件承載力計算——截面復核<minm課題三雙筋矩形截面受彎構件計算一、選擇雙筋矩形截面的條件1、荷載效應較大,而提高材料強度和截面尺寸受到限制；2、存在反號彎矩的作用；3、由于某種原因,已配置了一定數量的受壓鋼筋。雙筋矩形截面的特點：（1）不經濟；（2）提高截面延性及抗震性能；（3）減少構件變形。139ppt課件課題三雙筋矩形截面受彎構件計算一、選擇雙筋矩形截面的條二、雙筋矩形截面正截面承載力計算公式及適用條件A

sAsbh0xMA

sf

sdAsfsdfcda

sasx（a）構件截面圖（b）等效矩形應力圖適用條件:1.防止超筋2.限制受壓鋼筋x≥2as’140ppt課件二、雙筋矩形截面正截面承載力計算公式及適用條件AsAsb三、雙筋矩形截面正截面承載力計算內容（1）截面設計（2）承載力符合（一）截面設計（1）已知構件截面尺寸，求受拉鋼筋面積及受壓鋼筋面積。A

sAs＋(a)(b)(c)A

shxbAshA

sAs1bhAs2bx141ppt課件三、雙筋矩形截面正截面承載力計算內容（1）截面設計（2）承M2=As

fsd

(h0

as

)M=M1+M2As=As1+As2＋Mfcda

sxasAsfsdA

sf

sdfcdbxM2a

sA

sf

sdh0–a

sAs1fsdasAs1fM1fcdh0–x/2xAs2fsd142ppt課件M2=Asfsd(h0as)M=M1+計算步驟：fsdAs1As1M1fcdCxbhh0fsdAs2As2M’fsd’As’bAs’143ppt課件計算步驟：fsdAs1As1M1fcdCxbhh0fsdAs（2）已知構件截面尺寸及受壓鋼筋面積求受拉鋼筋面積。A

sAs<2as’>

bh02as’

x

bh0按適筋梁求As1按As’未知重新求As’和As按單筋截面適筋梁求As1,但應進行最小配筋率驗算計算步驟：fsdAs1As1M1fcdCxbhh0fsdAs2As2M’fsd’As’bAs’144ppt課件（2）已知構件截面尺寸及受壓鋼筋面積求受拉鋼筋面積（二）承載力復核已知：b

h,fcd,fsd,fsd,As,As

解：求x截面處于適筋狀態,將x代入求得求：

Mu當2as

x

bh0145ppt課件（二）承載力復核已知：bh,fcd,fsd,fsd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,應取x=xb,求得：只有當Mu

M時截面才安全。當x<2as

，當x>

bh0，146ppt課件截面此時As并未充分利用，求得及按單筋求得的Mu取兩者的較課題四單筋T形截面受彎構件計算受拉區挖去破壞時，大部分拉區混凝土已退出工作，故將受拉區混凝土的一部分去掉。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將壓區混凝土挖去，可不是T形截面。M翼板位于受拉區中和軸翼板位于受壓區歸納為箱形截面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147ppt課件課題四單筋T形截面受彎構件計算受拉區挖去破壞時，大部分拉3.4T形截面受彎構件T梁翼板有效工作寬度寬翼板T梁受彎時，沿翼板寬度方向，縱向應力分布是不均勻的——這種現象稱為剪力滯。最大應力與平均之比稱為剪力滯系數，與梁的幾何尺寸特征、邊界條件、荷載形式均有關。fcbf’二、T梁翼板有效工作寬度的概念148ppt課件3.4T形截面受彎構件T梁翼板有效工作寬度寬翼板T梁受彎時3.4.2T梁翼板有效工作寬度的概念《公路橋規》bf’取下列三者的最小值：1.簡支梁——l0/3；連續梁正彎矩區——0.2l0（中跨）或0.7l0（邊跨）

；連續梁負彎矩區——0.07（l01+l02）；l01l02＋－2.相鄰梁梁的間距d。dbhf’hhbh3.下式計算

hf’=b+2bh+12hf’149ppt課件3.4.2T梁翼板有效工作寬度的概念《公路橋規》bf’取下3.4.3基本公式及適用條件中和軸位于翼緣fsdAsMufcdx/2Cxh0Asbf’bhf’hh0as兩類T形截面判別I類否則II類中和軸位于腹板150ppt課件3.4.3基本公式及適用條件中和軸位于翼緣fsdAsMuf3.4.3基本公式及適用條件T形截面開裂彎矩同截面為腹板的矩形截面的開裂彎矩幾乎相同Asbf’bhf’h0as按bf’×h的矩形截面計算

I類T形截面正截面承載力的簡化計算方法基本公式適用條件xfsdAsMufcdh0C151ppt課件3.4.3基本公式及適用條件T形截面開裂彎矩同截面為腹板的3.4.3基本公式及適用條件xfsdAsMuh0fcdAsh0bf’bhf’asfsdAs1Mu1xh0fcdAs1h0basxfsdAs2h0As2(bf’-b)/2bhf’as(bf’-b)/2hf’Mfu’h0fcdII類T形截面----和雙筋矩形截面類似152ppt課件3.4.3基本公式及適用條件xfsdAsMuh0fcdAs3.4.3基本公式及適用條件基本公式fsdAs1Mu1xh0fcdAs1h0basxfsdAs2h0As2(bf’-b)/2bhf’as(bf’-b)/2hf’Mfu’h0fcd適用條件153ppt課件3.4.3基本公式及適用條件基本公式fsdAs1Mu1xh3.4.4公式應用基于承載力的截面設計按bf’×h單筋矩形截面進行設計I類T形截面？是否II類T形截面與As’已知的b×h雙筋矩形截面類似進行設計154ppt課件3.4.4公式應用基于承載力的截面設計按bf’×h單筋矩形3.4.4公式應用既有構件正截面抗彎承載力——截面復核按bf’×h的矩形截面計算構件的承載力I類T形截面按b×h的矩形截面的開裂彎矩計算構件的承載力？是否II類T形截面按b×h的單筋矩形截面計算M1155ppt課件3.4.4公式應用既有構件正截面抗彎承載力——截面復核按b

第四章受彎構件斜截面承載力計算156ppt課件第四章受彎構件斜截面承載力計算156ppt課件目錄受彎構件斜截面承載力的受力特點和破壞形態影響受彎構件斜截面抗剪能力的主要因素斜截面抗剪承載力計算的基本公式和適用條件受彎構件的斜截面抗彎承載力全梁承載能力校核與構造要求小結157ppt課件目錄受彎構件斜截面承載力的受力特點和破壞形態157ppt課件4.1受彎構件斜截面受力特點和破壞形態彎筋箍筋PPs縱筋彎剪段（本章研究的主要內容）統稱腹筋----幫助混凝土梁抵御剪力有腹筋梁----既有縱筋又有腹筋無腹筋梁----只有縱筋無腹筋hbAsv1箍筋肢數單肢箍n=1雙肢箍n=2四肢箍n=4158ppt課件4.1受彎構件斜截面受力特點和破壞形態彎筋箍筋PPs縱筋彎剪跨比（Shearspanratio）的概念廣義剪跨比：任意荷載，任意截面4.1.1斜截面破壞形態159ppt課件剪跨比（Shearspanratio）的概念廣義剪跨比：a1、a2——剪跨(shearspan)，分別為集中荷載P1、P2作用點到相鄰支座的距離計算剪跨比(狹義剪跨比)m1m2用于計算集中荷載作用下距離支座最近的集中荷載作用點處截面的剪跨比剪跨比是影響無腹筋梁破壞形態的最主要參數。160ppt課件a1、a2——剪跨(shearspan)，分別為集中荷載P梁沿斜截面破壞的主要形態斜拉破壞diagonaltensionfailure剪壓破壞shear-compressionfailure斜壓破壞diagonalcompressionfailure斜拉破壞:m>3，垂直裂縫一出現，就迅速向受壓區斜向伸展，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，破壞前梁變形小，具有明顯的脆性，并且往往只有一條斜裂縫，這種破壞是拱體混凝土被拉壞(在正應力和剪應力共同作用下發生的主拉應力破壞)，其承載力取決于混凝土的抗拉強度。剪壓破壞：1≤m≤3時常發生這種破壞。梁的受彎段先出現垂直裂縫，隨著荷載增加，這些豎直裂縫將大體上沿著主壓應力的軌跡向集中荷載作用點延伸。但荷載增加到某一數值時，在幾條斜裂縫中回形成一條主要的斜裂縫，稱為臨界斜裂縫。臨界斜裂縫形成后，梁還能繼續承受荷載。裂縫變寬，導致剩余截面減小，剪壓區混凝土在剪壓復合應力作用下達到復合強度而破壞，梁喪失承載力。這種破壞有一定的預兆，破壞荷載較出現斜裂縫時的荷載高。但與適筋梁的正截面相比，剪壓破壞仍屬于脆性破壞。斜壓破壞:當m<1梁的或腹板寬度較窄的T形或工字形截面梁。在荷載作用點與支座間梁的腹部出現若干條平行的腹剪斜裂縫。隨著荷載的增加，梁腹被這些斜裂縫分割為若干斜向短柱，最后因柱體被壓碎而破壞。破壞時，斜裂縫多而密集，沒有主裂縫。斜壓破壞荷載很高，但變形小，屬于脆性破壞。161ppt課件梁沿斜截面破壞的主要形態斜拉破壞diagonaltens4.1.2受彎構件斜截面抗剪承載力的主要影響因素1.剪跨比m2.混凝土的強度3.縱筋配筋率PPaa在一定的范圍內，腹筋配筋率增大抗剪承載力提高4.腹筋配筋率162ppt課件4.1.2受彎構件斜截面抗剪承載力的主要影響因素1.剪跨4.2受彎構件斜截面抗剪承載力計算1.基本假定①斜截面的抗剪承載力Vu

s

Vsb/s

D綜合考慮混凝土和箍筋的抗剪②梁發生剪壓破壞時，與斜裂縫相交的箍筋和彎筋的拉應力都達到其屈服強度，但考慮拉應力的不均勻性影響，特別是靠近剪壓區的腹筋可能達不到屈服強度。③梁剪壓破壞時，在斜裂縫末端剪壓混凝土，達到剪壓復合應力狀態下的極限強度。163ppt課件4.2受彎構件斜截面抗剪承載力計算1.基本假定①斜截面的2.基本公式符號說明見P69注意上述公式為半經驗和半理論公式，使用時必須按規定的單位代入數值，而計算得到的承載力單位kN。164ppt課件2.基本公式符號說明見P69注意上述公式為半經驗和半理3.適用條件1．上限值—最小截面尺寸

若符合下列條件，則不需進行斜截面抗剪計算，只需按構造配置箍筋：2．下限值—按構造要求配箍的上限

為防止出現薄腹梁，使斜裂縫過大，要求：165ppt課件3.適用條件1．上限值—最小截面尺寸若符合下課題二等高度簡支梁腹筋的初步設計已知條件1．驗算截面尺寸要求，即滿足上限值公式的最小截面尺寸

設計步驟

2．求按構造配腹筋的梁段區——根據下限值公式計算

3．《公路橋規》規定：箍筋與混凝土承擔60%的最大計算剪力V’，彎起鋼筋承擔40%V’

L0,截面尺寸，fcu,k，fsd,fsv,As及布置,γ0Vd的分布.h/2V’V0166ppt課件課題二等高度簡支梁腹筋的初步設計已知條件1．驗算截面尺寸要4．箍筋設計

設計步驟

V0V’0.6V’0.4V’下限值按構造配箍段按承載力計算要求配箍段彎起鋼筋承擔的剪力L0/2h/2h中性軸跨中線支座中心線課題二等高度簡支梁腹筋的初步設計167ppt課件4．箍筋設計設計步驟V0V’0.6V’0.4V’下限值按*Vsbi按圖中從距支點h/2處的0.4V’為第一排值，然后依次取起彎點的分擔剪力部分。后排彎終點必須伸過或接上前排彎起點。

設計步驟

5．彎起鋼筋設計

V0V’0.6V’0.4V’下限值按構造配箍段按承載力計算要求配箍段彎起鋼筋承擔的剪力L0/2h/2h中性軸跨中線支座中心線Asbi課題二等高度簡支