青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 原 理張 萌 潔青 海 大 學(xué)土 木 工 程 學(xué) 院教 授 班 級(jí) ： 交 通 2011(1、 2) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.2 概 率 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 法 的 基 本 概 念 1、 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 目 的使 所 設(shè) 計(jì) 的 結(jié) 構(gòu) ， 在 規(guī) 定 時(shí) 間 內(nèi) 以 足 夠 的 概 率 完 成 所 有預(yù) 期 功 能 的 要 求 。 2、 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 預(yù) 期 功 能 要 求結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 能 承 受 在 正 常 施 工 和 正 常 使 用 期 間 可 能 出 現(xiàn) 的 各種 荷 載 、 外 加 變 形 、 約 束 變 形 等 的 作 用 承 載 能 力 結(jié) 構(gòu) 在 正 常 使 用 條 件 下 具 有 良 好 的 工 作 性 能 適 用 性 結(jié) 構(gòu) 在 正 常 使 用 和 正 常 維 護(hù) 條 件 下 ， 在 規(guī) 定 的 時(shí) 間 內(nèi) ，具 有 足 夠 的 耐 久 性 耐 久 性 在 偶 然 荷 載 作 用 下 或 偶 然 事 件 發(fā) 生 時(shí) 和 發(fā) 生 后 ， 結(jié) 構(gòu) 仍能 保 持 整 體 穩(wěn) 定 性 ， 不 發(fā) 生 倒 塌 穩(wěn) 定 性 安全性 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 3、 結(jié) 構(gòu) 的 可 靠 性安 全 性 、 適 用 性 和 耐 久 性 統(tǒng) 稱 結(jié) 構(gòu) 的 可 靠 性 。4、 結(jié) 構(gòu) 的 可 靠 度是 結(jié) 構(gòu) 可 靠 性 的 度 量 ， 指 在 規(guī) 定 的 時(shí) 間 內(nèi) ， 在 規(guī) 定 的條 件 下 ， 完 成 預(yù) 期 功 能 要 求 的 概 率 。 5、 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期概 念 ： 是 進(jìn) 行 結(jié) 構(gòu) 可 靠 性 /可 靠 度 分 析 時(shí) ， 考 慮 持 久 設(shè)計(jì) 狀 況 下 各 項(xiàng) 基 本 設(shè) 計(jì) 變 量 與 時(shí) 間 關(guān) 系 所 采 用 的 基 準(zhǔn) 時(shí) 間參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期 取 值 ： 國 際 上 取 值 標(biāo) 準(zhǔn) 不 一 ， 多 取 50120 年 ， 重 大 結(jié) 構(gòu) 適 當(dāng) 延 長 ； 中 國 公 路 橋 梁 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 統(tǒng) 一 取100年 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期 與 使 用 壽 命設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期 ： 考 慮 持 久 設(shè) 計(jì) 狀 況 下 各 項(xiàng) 基 本 變 量 與 時(shí) 間 關(guān)系 所 采 用 的 基 準(zhǔn) 時(shí) 間 參 數(shù) 。 使 用 壽 命 ： 為 結(jié) 構(gòu) 或 構(gòu) 件 在 正 常 維 護(hù) 條 件 下 ， 不 需 要 大 修即 可 按 其 設(shè) 計(jì) 規(guī) 定 的 目 的 正 常 使 用 的 時(shí) 間 。 結(jié) 構(gòu) 的 使 用 年 限 超 過 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期 時(shí) ， 表 明 它 的 失 效 概 率 可能 會(huì) 增 大 ， 不 能 保 證 其 目 標(biāo) 可 靠 指 標(biāo) ， 但 不 等 于 結(jié) 構(gòu) 喪 失所 有 要 求 功 能 甚 至 報(bào) 廢 ， 通 常 使 用 壽 命 大 于 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 6、 結(jié) 構(gòu) 的 極 限 狀 態(tài)可 靠 狀 態(tài) ： 結(jié) 構(gòu) 能 夠 滿 足 各 項(xiàng) 功 能 要 求 而 良 好 工 作 的狀 態(tài) 失 效 狀 態(tài) ： 可 靠 狀 態(tài) 以 外 的 其 他 工 作 狀 態(tài)極 限 狀 態(tài) ： 上 述 兩 者 的 臨 界 /邊 際 狀 態(tài)分 三 類 ：承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) ： 對(duì) 應(yīng) 于 安 全 功 能 要 求 ， 失 去 平 衡， 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) 件 或 連 接 處 因 超 過 材 料 強(qiáng) 度 而 破 壞 ， 失 穩(wěn) ， 結(jié) 構(gòu)轉(zhuǎn) 變 成 機(jī) 動(dòng) 體 系 ；正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) ： 對(duì) 應(yīng) 于 適 用 和 耐 久 功 能 要 求 ， 變形 ， 局 部 損 壞 ， 振 動(dòng) ， 沉 降 過 大 等 ； 破 壞 -安 全 極 限 狀 態(tài) ： 對(duì) 應(yīng) 于 偶 然 、 特 殊 作 用 下 的 安 全功 能 要 求 ， 允 許 局 部 損 傷 ， 避 免 整 體 倒 塌 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理7、 結(jié) 構(gòu) 功 能 函 數(shù)是 描 述 結(jié) 構(gòu) 滿 足 功 能 要 求 的 情 形 或 程 度 （ 工 作 狀 態(tài) ）的 函 數(shù) ， 結(jié) 構(gòu) 抗 力 R與 作 用 效 應(yīng) S之 差Z=g(R, S)=R- S結(jié) 構(gòu) 抗 力 R： 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) 件 承 受 內(nèi) 力 和 變 形 的 能 力 ， 它 是 結(jié)構(gòu) 材 料 性 能 和 幾 何 參 數(shù) 等 的 函 數(shù) 。作 用 S： 施 加 在 結(jié) 構(gòu) 上 的 集 中 力 或 分 布 力 ， 或 引 起 結(jié) 構(gòu)外 加 變 形 或 約 束 變 形 的 原 因 ， 它 分 為 直 接 作 用 和 間 接 作 用。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理7、 結(jié) 構(gòu) 功 能 函 數(shù)可 靠 指 標(biāo) 用 來 描 述 結(jié) 構(gòu) 可 靠 度 的 原 因可 靠 指 標(biāo) 計(jì) 算 簡 單 ， 且 與 可 靠 度 有 一 一 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 量 關(guān) 系 ；值 愈 大 ， 失 效 概 率 Pf值 就 愈 小 ；值 愈 小 ， 失 效 概 率 P f值 就 愈 大 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理8、 目 標(biāo) 可 靠 指 標(biāo) 為 使 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 安 全 和 經(jīng) 濟(jì) 合 理 ， 確 定 一 個(gè) 公 眾 所 能 接 受 的建 筑 結(jié) 構(gòu) 的 失 效 概 率 或 可 靠 指 標(biāo) ， 稱 為 目 標(biāo) 可 靠 指 標(biāo) (允 許 失 效 概 率 ) 。 公 路 工 程 結(jié) 構(gòu) 可 靠 度 設(shè) 計(jì) 統(tǒng) 一 標(biāo) 準(zhǔn) GB/T 50283-1999規(guī) 定 ， 持 久 狀 況 的 極 限 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 的 目標(biāo) 可 靠 指 標(biāo) 對(duì) 于 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 公 路 工 程 結(jié) 構(gòu) 的 目 標(biāo) 可靠 指 標(biāo) 可 根 據(jù) 不 同 類 型 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn) 和 工 程 經(jīng) 驗(yàn) 確 定 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.3 我 國 公 路 橋 涵 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 的 計(jì) 算 原 則 1、 三 種 設(shè) 計(jì) 工 況2、 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式3、 持 久 狀 況 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1、 三 種 設(shè) 計(jì) 工 況持 久 狀 況 定 義 ： 橋 涵 建 成 后 承 受 自 重 、 車 輛 荷 載 等 作 用 持 續(xù) 時(shí)間 很 長 的 狀 況 。設(shè) 計(jì) 要 求 ： 必 須 同 時(shí) 進(jìn) 行 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 和 正 常 使用 極 限 狀 態(tài) 的 設(shè) 計(jì)短 暫 狀 況 定 義 ： 橋 涵 施 工 過 程 中 承 受 臨 時(shí) 性 荷 載 /作 用 的 狀 況 。設(shè) 計(jì) 要 求 ： 一 般 只 進(jìn) 行 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) ， 必 要時(shí) 進(jìn) 行 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 的 設(shè) 計(jì) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理偶 然 狀 況 定 義 ： 橋 涵 使 用 過 程 中 偶 然 出 現(xiàn) 的 狀 況 ， 如 地 震 、 車 /船 撞 擊 等 ， 出 現(xiàn) 概 率 極 小 。設(shè) 計(jì) 要 求 ： 只 需 進(jìn) 行 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) ， 保 證 主要 承 重 結(jié) 構(gòu) 不 至 于 因 為 非 主 要 承 重 結(jié) 構(gòu) 破 壞 或 自 身 局 部 損傷 而 喪 失 承 載 能 力 或 發(fā) 生 連 續(xù) 倒 塌 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.3 我 國 公 路 橋 涵 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 的 計(jì) 算 原 則 1、 三 種 設(shè) 計(jì) 工 況2、 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式3、 持 久 狀 況 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2、 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式理 論 基 礎(chǔ) ： 塑 性 理 論 （ 極 限 狀 態(tài) 下 材 料 進(jìn) 入 塑 性 ）計(jì) 算 內(nèi) 容 ： 構(gòu) 件 承 載 能 力 ， 結(jié) 構(gòu) /構(gòu) 件 穩(wěn) 定 性 ， 必 要 時(shí)應(yīng) 包 括 結(jié) 構(gòu) 抵 抗 傾 覆 和 滑 移 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算設(shè) 計(jì) 原 則 ： 作 用 效 應(yīng) 最 不 利 組 合 （ 基 本 組 合 ） 設(shè) 計(jì) 值必 須 小 于 或 等 于 結(jié) 構(gòu) 抗 力 的 設(shè) 計(jì) 值 。式 中 0 ： 結(jié) 構(gòu) 重 要 性 系 數(shù) ，Sd： 作 用 （ 或 荷 載 ） 效 應(yīng) （ 其 中 汽 車 荷 載 應(yīng) 計(jì) 入 沖 擊系 數(shù) ） 的 組 合 設(shè) 計(jì) 值 ；R： 構(gòu) 件 承 載 力 設(shè) 計(jì) 值 ； RSd 0 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理結(jié) 構(gòu) 重 要 性 系 數(shù) 0體 現(xiàn) 不 同 重 要 程 度 的 橋 涵 的 可 靠 度 要 求 差 異 ， 通 過 結(jié)構(gòu) 重 要 性 系 數(shù) 0來 量 化 體 現(xiàn) 。根 據(jù) 橋 涵 結(jié) 構(gòu) 破 壞 后 的 嚴(yán) 重 程 度 ， 公 路 橋 涵 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè)計(jì) 安 全 等 級(jí) 如 下 表 如 示 ：安 全 等 級(jí) 破 壞 后 果 橋 涵 類 型 結(jié) 構(gòu) 重 要 性 系 數(shù) 0一 級(jí) 很 嚴(yán) 重 特 大 橋 、 重 要 大 橋 1.1二 級(jí) 嚴(yán) 重 大 橋 、 中 橋 、 重 要 小 橋 1.0三 級(jí) 不 嚴(yán) 重 小 橋 、 涵 洞 0.9取 值 原 則 ： 同 一 座 橋 梁 只 宜 取 一 設(shè) 計(jì) 安 全 等 級(jí) ； 對(duì) 個(gè) 別 構(gòu) 件 允 許 在 必 要 時(shí) 作 安 全 等 級(jí) 的 調(diào) 整 ， 但 調(diào) 整 后同 一 座 橋 梁 內(nèi) 各 構(gòu) 件 安 全 等 級(jí) 的 級(jí) 差 不 應(yīng) 超 過 一 個(gè) 等 級(jí) 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.3 我 國 公 路 橋 涵 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 的 計(jì) 算 原 則 1、 三 種 設(shè) 計(jì) 工 況2、 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式3、 持 久 狀 況 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、 持 久 狀 況 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 計(jì) 算 表 達(dá) 式理 論 基 礎(chǔ) ： 結(jié) 構(gòu) 彈 性 或 彈 塑 性 理 論計(jì) 算 內(nèi) 容 ： 構(gòu) 件 的 抗 裂 性 、 裂 縫 寬 度 和 構(gòu) 件 撓 度設(shè) 計(jì) 原 則 ： 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 下 的 作 用 效 應(yīng) 組 合 設(shè) 計(jì)值 ， 應(yīng) 小 于 或 等 于 相 應(yīng) 的 規(guī) 定 限 值 ， 屬 于 基 本 公 式 ：S正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 的 作 用 效 應(yīng) 組 合 設(shè) 計(jì) 值 ；C 1結(jié) 構(gòu) 構(gòu) 件 達(dá) 到 正 常 使 用 要 求 所 規(guī) 定 的 限 值 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2 結(jié) 構(gòu) 按 極 限 狀 態(tài) 法 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 的 原 則重 點(diǎn) ： 2.1 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 方 法 的 發(fā) 展2.2 概 率 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 法 的 基 本 概 念2.3 我 國 公 路 橋 涵 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 的 計(jì) 算 原 則2.4 材 料 強(qiáng) 度 的 取 值2.5 作 用 的 代 表 值 和 作 用 效 應(yīng) 組 合 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.4.1 材 料 強(qiáng) 度 指 標(biāo) 的 取 值 原 則1、 材 料 強(qiáng) 度 的 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ：材 料 強(qiáng) 度 的 一 種 特 征 值 ， 是 由 標(biāo) 準(zhǔn) 試 件 按 標(biāo) 準(zhǔn) 試 驗(yàn) 方法 經(jīng) 數(shù) 理 統(tǒng) 計(jì) 以 概 率 分 布 的 0.05分 位 值 確 定 的 強(qiáng) 度 值 。 取 值 原 則 ： 是 在 符 合 規(guī) 定 質(zhì) 量 的 材 料 強(qiáng) 度 實(shí) 測 值 的 總體 中 ， 材 料 的 強(qiáng) 度 標(biāo) 準(zhǔn) 值 應(yīng) 具 有 不 小 于 95 的 保 證 率 。 2、 材 料 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) 值 ：設(shè) 計(jì) 值 是 標(biāo) 準(zhǔn) 值 除 以 材 料 性 能 分 項(xiàng) 系 數(shù) m， 即 f=fk / m 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.5 作 用 的 代 表 值 和 作 用 效 應(yīng) 組 合1、 作 用 分 類按 時(shí) 間 特 性 來 分 類 ： 永 久 作 用 ： 結(jié) 構(gòu) 使 用 期 間 ， 其 量 值 不 隨 時(shí) 間 變 化 ， 或其 變 化 值 與 平 均 值 相 比 可 以 忽 略 不 計(jì) 的 作 用可 變 作 用 ： 結(jié) 構(gòu) 使 用 期 間 ， 其 量 值 隨 時(shí) 間 變 化 ， 且 其變 化 值 與 平 均 值 相 比 不 可 忽 視 的 作 用偶 然 作 用 ： 結(jié) 構(gòu) 使 用 期 間 出 現(xiàn) 的 概 率 很 小 ， 一 旦 出 現(xiàn)， 其 值 很 大 且 持 續(xù) 時(shí) 間 很 短 的 作 用 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.5 作 用 的 代 表 值 和 作 用 效 應(yīng) 組 合1、 作 用 代 表 值 標(biāo) 準(zhǔn) 值定 義 ： 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) 件 在 使 用 期 間 的 可 能 出 現(xiàn) 的 最 大 作 用2、 作 用 代 表 值 頻 遇 值在 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期 內(nèi) ， 可 變 作 用 超 越 的 總 時(shí) 間 為 規(guī) 定 的 較小 比 率 或 超 越 次 數(shù) 為 規(guī) 定 次 數(shù) 的 作 用 值 。 結(jié) 構(gòu) 上 頻 繁 出 現(xiàn)且 量 值 較 大 的 作 用 。頻 遇 值 標(biāo) 準(zhǔn) 值 頻 遇 系 數(shù) 1注 ： 可 變 作 用 采 用 頻 遇 值 作 為 代 表 值 進(jìn) 行 短 期 效 應(yīng) （ 頻 遇 ） 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、 作 用 代 表 值 準(zhǔn) 永 久 值可 變 作 用 準(zhǔn) 永 久 值 ： 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 期 內(nèi) 超 越 概 率 為 50%的作 用 值 ； 是 結(jié) 構(gòu) 上 經(jīng) 常 出 現(xiàn) 、 且 量 值 較 小 的 荷 載 作 用 取 值。 準(zhǔn) 永 久 值 標(biāo) 準(zhǔn) 值 準(zhǔn) 永 久 值 系 數(shù) 2 注 ： 可 變 作 用 采 用 準(zhǔn) 永 久 值 作 為 代 表 值 進(jìn) 行 長 期 效 應(yīng) （ 準(zhǔn)永 久 ） 正 常 使 用 極 限 設(shè) 計(jì) 。4、 作 用 代 表 值 設(shè) 計(jì) 值 標(biāo) 準(zhǔn) 值 與 分 項(xiàng) 系 數(shù) 的 乘 積 。 分 項(xiàng) 系 數(shù) 是 考 慮 作 用 超 過標(biāo) 準(zhǔn) 值 的 可 能 性 。2.5 作 用 的 代 表 值 和 作 用 效 應(yīng) 組 合 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、 作 用 效 應(yīng) 組 合結(jié) 構(gòu) 上 同 時(shí) 作 用 有 多 種 荷 載 時(shí) 要 考 慮 作 用 效 應(yīng) 的 組 合。 其 中 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) 件 產(chǎn) 生 總 效 應(yīng) 最 不 利 的 一 組 組 合 稱 為 最 不利 組 合 ， 按 其 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。分 為 ： 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 的 效 應(yīng) 組 合 和 正 常 使 用 極限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 的 效 應(yīng) 組 合 。2.5 作 用 的 代 表 值 和 作 用 效 應(yīng) 組 合 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 的 效 應(yīng) 組 合公 路 橋 涵 結(jié) 構(gòu) 按 承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 應(yīng) 采 用 以下 兩 種 作 用 效 應(yīng) 組 合 ： 基 本 組 合 和 偶 然 組 合基 本 表 達(dá) 式 ：基 本 組 合 ： 永 久 作 用 設(shè) 計(jì) 值 效 應(yīng) 與 可 變 作 用 設(shè) 計(jì) 值 效應(yīng) 相 組 合 ， 其 效 應(yīng) 組 合 表 達(dá) 式 為 ： 或 m n0 ud 0 Gi Gik Q1 Q1k c Qj Qjk i=1 j=2( + + )S S S S m n0 ud 0 Gid Q1d c Qjdi=1 j=2= ( + + )S S S S RSd 0 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理m n0 ud 0 Gi Gik Q1 Q1k c Qj Qjki=1 j=2( + + )S S S S 考 慮 結(jié) 構(gòu) 重 要 性系 數(shù) 的 作 用 效 應(yīng)設(shè) 計(jì) 值 考 慮 永 久 作 用 效 應(yīng)分 項(xiàng) 系 數(shù) 的 永 久 作用 效 應(yīng) 設(shè) 計(jì) 值 考 慮 汽 車 荷 載 效 應(yīng)分 項(xiàng) 系 數(shù) 的 汽 車 荷載 設(shè) 計(jì) 值 考 慮 除 汽 車 荷 載 之 外 的 可 變 作 用 效應(yīng) 分 項(xiàng) 系 數(shù) 以 及 多 種 可 變 作 用 效 應(yīng)的 組 合 系 數(shù) 的 可 變 作 用 效 應(yīng) 設(shè) 計(jì) 值 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理作 用 短 期 效 應(yīng) ： 永 久 作 用 標(biāo) 準(zhǔn) 值 效 應(yīng) 與 可 變 作 用 頻 遇 值 效應(yīng) 相 組 合 ， 其 效 應(yīng) 組 合 表 達(dá) 式 為 ： 作 用 長 期 效 應(yīng) ： 永 久 作 用 標(biāo) 準(zhǔn) 值 效 應(yīng) 與 可 變 作 用 準(zhǔn) 永 久 值效 應(yīng) 相 組 合 ， 其 效 應(yīng) 組 合 表 達(dá) 式 為 ： 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 的 效 應(yīng) 組 合m nsd Gik 1j Qjki 1 j 2 SS S m n ld Gik 2j Qjki 1 j 2 SS S 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理小 結(jié)1、 了 解 概 念 ， 結(jié) 構(gòu) 上 的 作 用 、 作 用 效 應(yīng) 、 結(jié) 構(gòu) 抗 力 ；2、 結(jié) 構(gòu) 的 功 能 要 求 、 結(jié) 構(gòu) 功 能 的 極 限 狀 態(tài) ；3、 了 解 概 率 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 理 解 可 靠 度 、 可 靠 指 標(biāo)的 概 念 ；4、 掌 握 概 率 極 限 狀 態(tài) 設(shè) 計(jì) 實(shí) 用 表 達(dá) 式 ； 掌 握 材 料 強(qiáng) 度 值和 荷 載 各 種 代 表 值 的 取 法 ， 并 能 夠 根 據(jù) 不 同 設(shè) 計(jì) 要 求 進(jìn) 行相 應(yīng) 的 荷 載 組 合 。作 業(yè) ： 2-1， 2-3， 2-7， 2-8 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 承 載 力 計(jì) 算重 點(diǎn) ： 3.1 受 彎 構(gòu) 件 的 截 面 形 式 與 構(gòu) 造3.2 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 受 力 全 過 程 和 破 壞 形 態(tài)3.3 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 承 載 力 計(jì) 算 原 則3.4 單 筋 矩 形 截 面 受 彎 構(gòu) 件3.5 雙 筋 矩 形 截 面 受 彎 構(gòu) 件 3.6 T形 截 面 受 彎 構(gòu) 件 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.1 受 彎 構(gòu) 件 的 截 面 形 式 與 構(gòu) 造基 本 概 念 ：鋼 筋 混 凝 土 梁 和 板 是 典 型 的 受 彎 構(gòu) 件 ， 在 橋 梁 工 程 中 應(yīng)用 很 廣 泛 ， 例 如 ： 中 小 跨 經(jīng) 梁 或 板 式 橋 上 部 結(jié) 構(gòu) 中 承 重的 梁 和 板 、 人 行 道 板 、 行 車 道 板 等 均 為 受 彎 構(gòu) 件 。受 彎 構(gòu) 件 主 要 是 指 梁 與 板 。 與 構(gòu) 件 軸 線 相 垂 直 的 截 面 稱為 正 截 面 ； 與 構(gòu) 件 軸 線 斜 交 的 截 面 稱 為 斜 截 面 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.1 受 彎 構(gòu) 件 的 截 面 形 式 與 構(gòu) 造受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 承 載 力 計(jì) 算 就 是 根 據(jù) 受 彎 構(gòu) 件 所承 受 的 彎 矩 組 合 設(shè) 計(jì) 值 Md來 對(duì) 來 對(duì) 構(gòu) 件 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 包括 確 定 截 面 尺 寸 、 材 料 強(qiáng) 度 、 鋼 筋 的 布 置 及 數(shù) 量 。重 點(diǎn) ：3.1.1 截 面 形 式 和 尺 寸3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.1.1 截 面 形 式 和 尺 寸結(jié) 構(gòu) 中 常 用 的 梁 、 板 是 典 型 的 受 彎 構(gòu) 件 。僅 在 截 面 的 受 拉 區(qū) 配 置 受 力 鋼 筋 的 鋼 筋 混 凝 土 構(gòu)件 稱 為 單 筋 受 彎 構(gòu) 件 ；在 受 拉 區(qū) 及 受 壓 區(qū) 均 配 置 受 力 鋼 筋 的 鋼 筋 混 凝 土構(gòu) 件 稱 為 雙 筋 受 彎 構(gòu) 件 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理截面形式和鋼筋布置 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理工 程 實(shí) 例 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理梁 的 截 面 尺 寸 與 構(gòu) 造 要 求 ：分 為 現(xiàn) 澆 梁 和 預(yù) 制 梁梁 的 截 面 尺 寸 先 根 據(jù) 梁 的 跨 度 和 荷 載 、 工 程 經(jīng) 驗(yàn) 初 步確 定 ， 然 后 通 過 計(jì) 算 確 定 。尺 寸 選 用 原 則 ：（ 1） 鋼 筋 混 凝 土 現(xiàn) 澆 矩 形 截 面 梁 ， 梁 寬 一 般 采 用120mm、 150mm、 180mm、 200mm、 220mm、 250mm等 尺 寸 ， 其 后 梁 高 h800mm時(shí) 可 按 50mm一 級(jí) 增 加 ， 梁 高h(yuǎn)800mm時(shí) 可 按 100mm一 級(jí) 增 加 。整 體 現(xiàn) 澆 矩 形 截 面 梁 的 高 寬 比 h/b一 般 取 2.0 2.5矩 形 梁 的 高 度 一 般 可 取 梁 跨 度 （ 即 高 跨 比 ） 的 1/101/18 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理梁 的 截 面 尺 寸 與 構(gòu) 造 要 求 ：（ 2） T形 截 面 梁 的 高 寬 比 h/b一 般 取 2.5 4.0（ 此 處 b為肋 寬 ） 。 T形 截 面 梁 的 高 跨 比 （ 高 度 與 跨 徑 之 比 ） 一 般 為h/L=1/11 1/16。 T形 截 面 梁 翼 緣 懸 臂 端 的 厚 度 不 應(yīng) 小 于 100mm； 翼 緣根 部 厚 度 不 應(yīng) 小 于 梁 高 的 1/10， 當(dāng) 該 處 設(shè) 有 承 托 時(shí) ， 承 托的 加 厚 部 分 可 計(jì) 算 在 內(nèi) 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造鋼 筋 混 凝 土 梁 （ 板 ）正 截 面 受 彎 矩 作 用 時(shí) ，中 和 軸 以 上 受 壓 ， 中和 軸 以 下 受 拉 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理基 本 概 念3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造1、 配 筋 率 ： 構(gòu) 件 的 配 置 鋼 筋 的 多 少 通 常 用的 截 面 配 筋 率 表 示 ， 截 面 配 筋 率是 指 縱 向 受 力 鋼 筋 截 面 面 積 與 混凝 土 截 面 有 效 面 積 的 的 比 值 （ 用百 分 比 表 示 ） 。 0bhAs 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理基 本 概 念3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造1、 鋼 筋 混 凝 土 保 護(hù) 層 （ c） ：指 的 是 鋼 筋 邊 緣 至 構(gòu) 件 截 面 表面 間 最 短 距 離 。作 用 ： 為 了 保 護(hù) 鋼 筋 不 直 接 受到 大 氣 的 侵 蝕 和 其 他 環(huán) 境 因 素 的作 用 ， 同 時(shí) ， 也 使 得 鋼 筋 和 混 凝土 之 間 保 證 有 良 好 的 粘 結(jié) ， 其 厚度 根 據(jù) 構(gòu) 件 及 其 所 處 環(huán) 境 條 件 確 定 （ 見 書 后 附 表 1 8） 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1、 板 的 鋼 筋單 向 板 /雙 向 板 對(duì)于 周 邊 支 承 的 橋 面板 ， 當(dāng) 長 短 邊 之 比大 于 或 等 于 2時(shí) ，受 力 以 短 邊 方 向 為主 ， 稱 為 單 向 板 ；反 之 稱 為 雙 向 板3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造 板 的 鋼 筋 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1、 梁 的 鋼 筋梁 內(nèi) 鋼 筋 骨 架 的 形 成 ， 一 般 由 綁 扎 和 焊 接 兩 種 形 式 。 綁 扎鋼 筋 如 下 圖 示 ， 梁 內(nèi) 鋼 筋 一 般 有 縱 向 受 力 鋼 筋 、 彎 起 鋼 筋、 箍 筋 及 架 立 鋼 筋 組 成 。3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造 梁 的 鋼 筋 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1、 梁 的 鋼 筋焊 接 鋼 筋3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造 梁 的 鋼 筋 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2、 梁 的 鋼 筋主 筋 ： 直 徑 為 14 32mm， 最 大 不 超 過 40mm。 因 為 鋼筋 過 粗 不 僅 焊 接 、 彎 折 困 難 ， 而 且 對(duì) 抗 裂 不 利 。 當(dāng) 采 用 兩種 不 同 直 徑 的 鋼 筋 時(shí) 直 徑 相 差 至 少 2mm以 上 ， 以 便 于 在 施工 中 識(shí) 別 。保 護(hù) 層 厚 度 ： 當(dāng) 受 力 筋 保 護(hù) 層 的 厚 度 大 于 50mm時(shí) ， 應(yīng)在 保 護(hù) 層 內(nèi) 設(shè) 置 直 徑 不 大 于 6mm， 間 距 不 大 于 100mm的鋼 筋 網(wǎng) 。鋼 筋 層 數(shù) ： 綁 扎 鋼 筋 ， 層 數(shù) 不 宜 多 于 3 4層 。 焊 接 鋼 筋， 層 數(shù) 一 般 不 超 過 6層 ， 以 充 分 發(fā) 揮 鋼 筋 的 強(qiáng) 度 。 布 筋 的 原 則 為 由 下 至 上 ， 下 粗 上 細(xì) ， 左 右 對(duì) 稱 布 置 。 3.1.2 受 彎 構(gòu) 件 的 鋼 筋 構(gòu) 造 梁 的 鋼 筋 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2、 梁 的 鋼 筋鋼 筋 與 鋼 筋 間 的 凈 距 ： 對(duì)于 綁 扎 鋼 筋 ， 當(dāng) 受 力 筋 為 三層 及 以 下 時(shí) ， 不 小 于 30mm，同 時(shí) 不 小 于 鋼 筋 直 徑 。 若 受力 筋 為 三 層 以 上 時(shí) 應(yīng) 不 小 于40mm及 1.25倍 的 鋼 筋 直 徑 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2、 梁 的 鋼 筋鋼 筋 與 鋼 筋 間 的 凈 距： 焊 接 鋼 筋 ， 水 平 方 向的 凈 距 同 樣 應(yīng) 不 小 于40mm及 1.25倍 的 鋼 筋直 徑 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2、 梁 的 鋼 筋構(gòu) 造 鋼 筋 ：包 括 架 立 鋼 筋 和 水 平 縱 向 鋼 筋架 立 鋼 筋 ：作 用 ： 為 固 定 箍 筋 并 與 受 力 鋼 筋 連 成 鋼 筋 骨 架 ，直 徑 ： 架 立 筋 的 直 徑 一 般 為 10 14mm。 對(duì) 于 焊 接 鋼 筋骨 架 ， 一 般 受 力 鋼 筋 均 較 大 ， 架 立 鋼 筋 也 稍 大 些 ， 通 常 取16 25mm。水 平 縱 向 鋼 筋 ：作 用 ： 在 梁 側(cè) 面 發(fā) 生 混 凝 土 裂 縫 后 ， 可 以 減 小 混 凝 土 裂縫 寬 度 ； 直 徑 和 面 積 ： 一 般 采 用 6mm 8mm光 圓 鋼 筋 。 梁 內(nèi) 縱向 水 平 鋼 筋 的 總 截 面 面 積 ， 取 （ 0.1 0.2%） bh。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2、 梁 的 鋼 筋抗 剪 鋼 筋 ：梁 內(nèi) 還 有 箍 筋 、 彎 起 鋼 筋 和 斜 筋 ， 這 些 鋼 筋 的 作 用 主要 是 抵 抗 剪 力 ， 箍 筋 的 直 徑 不 宜 小 于 8mm和 1/4主 筋 直徑 。 箍 筋 直 徑 ： 不 宜 小 于 8mm和 主 鋼 筋 直 徑 的 1/4。箍 筋 形 式 ： 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理通 過 一 個(gè) 鋼 筋 混 凝 土 簡 支 梁 的 試 驗(yàn) ， 對(duì) 其 在 荷 載 作 用下 正 截 面 受 力 和 變 形 的 變 化 規(guī) 律 進(jìn) 行 分 析 和 研 究 。重 點(diǎn) ：3.2.1 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 受 力 全 過 程3.2.2 受 彎 構(gòu) 件 破 壞 形 態(tài)3.2 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 受 力 全 過 程 和 破 壞 形 態(tài) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理荷 載 -撓 度 曲 線由 試 驗(yàn) 測 得 數(shù) 據(jù) 繪 制 荷 載 -撓 度 曲 線 ， 以 彎 矩 為 縱 軸 ，以 跨 中 撓 度 為 橫 軸 。 荷 載 -撓 度 曲 線 上 有 兩 個(gè) 明 顯 轉(zhuǎn) 折 點(diǎn) ，以 此 將 梁 的 受 力 和 變 形 全 過 程 分 為 三 個(gè) 階 段 。第 階 段 ： 沒 有 裂 縫 ；第 階 段 ： 帶 裂 縫 工 作 ；第 階 段 ： 裂 縫 急 劇 開 展 ，縱 向 鋼 筋 應(yīng) 力 維 持 在 屈 服強(qiáng) 度 不 變 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.2.2 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 破 壞 狀 態(tài)兩 種 破 壞 性 質(zhì) ：延 性 破 壞 和 脆 性 破 壞對(duì) 于 配 筋 合 適 的 RC梁 ， 破壞 階 段 （ III） 承 載 力 基 本保 持 不 變 ， 變 形 可 以 持 續(xù)很 長 ， 表 明 在 完 全 破 壞 以前 具 有 很 好 的 變 形 能 力 ，有 明 顯 的 預(yù) 兆 ， 這 種 破 壞稱 為 “ 延 性 破 壞 ” 無 明 顯 變 形 或 其 它 征 兆 的稱 為 “ 脆 性 破 壞 ” 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理隨 著 鋼 筋 和 混 凝 土 的 配 比 變 化 ， 將 對(duì) 其 受 力 性 能 和 破 壞形 態(tài) 有 很 大 影 響 ， 依 鋼 筋 混 凝 土 梁 受 彎 構(gòu) 件 的 配 筋 情 況 及破 壞 性 分 為 ：1、 適 筋 破 壞 適 筋 梁2、 超 筋 破 壞 超 筋 梁3、 少 筋 破 壞 少 筋 梁3.2.2 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 破 壞 狀 態(tài) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1） 適 筋 破 壞 形 態(tài) （ minmax）3.2.2 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 破 壞 狀 態(tài)受 拉 鋼 筋 先 屈 服 ， 受 壓 區(qū) 混 凝 土 后 壓 壞 ， 破 壞 前有 明 顯 預(yù) 兆 由 于 鋼 筋 要 經(jīng) 歷 較 大 的 塑 性 變 形 ，隨 之 引 起 裂 縫 急 劇 開 展 和 梁 撓 度 的 激 增 ， 為 “ 塑 性破 壞 ” 。 破 壞 前 可 吸 收 較 大 的 應(yīng) 變 能 。 破 壞 始 自 受 拉 區(qū) 鋼筋 的 屈 服 ， 屬 于 延 性 破 壞 類 型 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2） 超 筋 破 壞 形 態(tài) （ max）3.2.2 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 破 壞 狀 態(tài)超 筋 梁 破 壞 始 自 混 凝 土 受 壓 區(qū) 先 壓 碎 ， 即 縱 向 受拉 鋼 筋 沒 有 達(dá) 到 屈 服 ， 壓 區(qū) 混 凝 土 就 壓 壞 ， 表 現(xiàn) 為沒 有 明 顯 預(yù) 兆 的 受 壓 脆 性 破 壞 的 特 征 。超 筋 梁 雖 配 置 過 多 的 受 拉 鋼 筋 ， 但 梁 破 壞 時(shí) 其 應(yīng) 力 低 于 屈 服 強(qiáng) 度 ， 不 能 充 分 發(fā) 揮 作 用 ， 造 成 鋼 材 浪費(fèi) 。 不 僅 不 經(jīng) 濟(jì) ， 且 破 壞 前 沒 有 預(yù) 兆 ， 故 設(shè) 計(jì) 中 不允 許 采 用 超 筋 梁 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3） 少 筋 破 壞 形 態(tài) （ y,受 壓 區(qū) 高 度xc b h0。超 筋 破 壞 是 壓 區(qū) 混 凝 土 先達(dá) 到 極 限 壓 應(yīng) 變 ， 而 受 拉 區(qū) 鋼筋 拉 應(yīng) 變 s b h0。結(jié) 論 ： 界 限 破 壞 是 適 筋 破壞 和 超 筋 破 壞 的 界 限 點(diǎn) ， 只 要保 證 受 壓 區(qū) 高 度 小 于 界 限 受 壓區(qū) 高 度 ， 即 可 避 免 超 筋 破 壞 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理公 路 橋 梁 工 程 受 彎 構(gòu) 件 相 對(duì) 界 限 受 壓 區(qū) 高 度 b值3.3.3 相 對(duì) 界 限 受 壓 區(qū) 高 度 b注 ： 截 面 受 拉 區(qū) 內(nèi) 配 置 不 同 種 類 鋼 筋 的 受 彎 構(gòu) 件 ， 其 b值 應(yīng) 選用 相 應(yīng) 于 各 種 鋼 筋 的 較 小 者 ； 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.3 受 彎 構(gòu) 件 正 截 面 承 載 力 計(jì) 算 的 基 本 原 則在 試 驗(yàn) 基 礎(chǔ) 上 ， 總 結(jié) 變 形 和 破 壞 規(guī) 律 ， 提 出 相 關(guān) 的 計(jì) 算方 法 。重 點(diǎn) ：3.3.1 基 本 假 定3.3.2 壓 區(qū) 混 凝 土 等 效 矩 形 應(yīng) 力 圖 形3.3.3 相 對(duì) 界 限 受 壓 區(qū) 高 度 b3.3.4 最 小 配 筋 率 min 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.3.4 最 小 配 筋 率 minl 作 用 ： 為 了 避 免 少 筋 梁 破 壞 ， 須 確 定 鋼 筋 混 凝 土 受 彎 構(gòu)件 的 最 小 配 筋 率 minl 最 小 配 筋 率 是 少 筋 梁 與 適 筋 梁 的 界 限 ， 當(dāng) 梁 的 配 筋 率 由逐 漸 減 小 ， 梁 的 工 作 特 性 逐 漸 接 近 素 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 。 故 以梁 的 正 截 面 承 載 力 等 于 同 等 截 面 的 素 混 凝 土 梁 正 截 面 開裂 彎 矩 的 原 則 確 定 最 小 配 筋 率 min。l 計(jì) 算 結(jié) 構(gòu) 參 見 教 材 附 表 1-9 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理只 配 置 受 壓 鋼 筋 的 鋼 筋 混 凝 土 受 彎 構(gòu) 件 ， 是 單 筋 截 面 。重 點(diǎn) ：3.4.1 基 本 公 式 及 適 用 條 件3.4.2 計(jì) 算 方 法3.4 單 筋 矩 形 截 面 受 彎 構(gòu) 件 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理依 據(jù) 第 2章 鋼 筋 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 基 本 原 則 ， 受 彎 構(gòu)件 基 本 組 合 效 應(yīng) 計(jì) 算 值 0Md不 應(yīng) 超 過 截 面 的 承 載 能 力 Mu，即 0Md 2as時(shí) ， 受壓 鋼 筋 應(yīng) 變 更 大 ， 鋼 筋 早 已 屈 服 ， 故 公 路 橋 規(guī) 規(guī) 定取 ， 需 滿 足 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.5 雙 筋 矩 形 截 面 受 彎 構(gòu) 件重 點(diǎn) ：3.5.1 受 壓 鋼 筋 的 應(yīng) 力3.5.2 基 本 公 式 及 適 用 條 件3.5.3 計(jì) 算 方 法 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.5.2 基 本 計(jì) 算 公 式 及 適 用 條 件力 平 衡 公 式 ： ssdssdcd AfAfbxf 對(duì) 受 拉 鋼 筋 合 力 T作 用 點(diǎn) 取 矩 ， 力 矩 平 衡 公 式 ：)()2( 000 sssdcdud ahAfxhbxfMM 對(duì) 受 壓 鋼 筋 合 力 T作 用 點(diǎn) 取 矩 ， 力 矩 平 衡 公 式 ：)()2( 00 sssdscdud ahAfaxbxfMM 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.5.2 基 本 計(jì) 算 公 式 及 適 用 條 件l 適 用 條 件1、 防 止 超 筋 脆 性 破 壞 0hx b2、 保 證 受 壓 鋼 筋 達(dá) 到 抗 壓 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) 值 ，sA cdf2 sx 3、 若 ， 則 取 ， 對(duì) 受 壓 區(qū) 鋼 筋 全 力 作 用 點(diǎn) 取矩 ， 可 得 ： 2 sx 2 sx )( 0 sssdu ahAfM 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、 若 ， 則 取 ， 對(duì) 受 壓 區(qū) 鋼 筋 全 力 作 用 點(diǎn) 取矩 ， 可 得 ： 2 sx 2 sx )( 0 sssdu ahAfM 4、 雙 筋 截 面 的 配 筋 率 一 般 均 能 大 于 min， 所 以 往 往 不 必 再 予計(jì) 算 。 3.5.2 基 本 計(jì) 算 公 式 及 適 用 條 件適 用 條 件 ： 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6 T形 截 面 受 彎 構(gòu) 件 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6 T形 截 面 受 彎 構(gòu) 件受 壓 翼 板 的 有 效 寬 度 bf翼 緣 處 的 壓 應(yīng) 力 與 腹 板 處 受 壓區(qū) 壓 應(yīng) 力 相 比 ， 存 在 滯 后 現(xiàn) 象 ， 隨距 腹 板 距 離 越 遠(yuǎn) ， 滯 后 程 度 越 大 ，受 壓 翼 緣 壓 應(yīng) 力 的 分 布 是 不 均 勻 的。 計(jì) 算 上 為 簡 化 采 有 效 翼 緣 寬 度 b f， 認(rèn) 為 在 bf范 圍 內(nèi) 壓 應(yīng) 力 為 均 勻 分布 ， bf范 圍 以 外 部 分 的 翼 緣 則 不 考慮 ， 有 效 翼 緣 寬 度 即 為 翼 緣 計(jì) 算 寬度 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6 T形 截 面 受 彎 構(gòu) 件受 壓 翼 板 的 有 效 寬 度 bf 公 路 橋 規(guī) 規(guī) 定 ， T形 界 面 內(nèi) 梁 的 受 壓 翼 板 有 效 寬 度取 下 列 三 者 中 的 最 小 值 。1） 簡 支 梁 計(jì) 算 跨 徑 的 1/3， ；2） 相 鄰 兩 梁 的 平 均 間 距3） 。， 取 （。 當(dāng) )1263/1/122 fhhhfh hhbbhhbb 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6.1 基 本 計(jì) 算 公 式 及 適 用 條 件 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6.1 基 本 計(jì) 算 公 式 及 適 用 條 件第 一 類 T形 截 面 ：計(jì) 算 公 式 與 寬 度 等 于 bf的 矩 形 截 面 相 同適 用 條 件 ：為 防 止 超 筋 脆 性 破 壞 ， 相 對(duì) 受 壓 區(qū) 高 度 應(yīng) 滿 足 x x b。 對(duì) 第一 類 T形 截 面 ， 該 適 用 條 件 一 般 能 滿 足 。為 防 止 少 筋 脆 性 破 壞 ， 受 拉 鋼 筋 面 積 應(yīng) 滿 足 Asminbh0， b為 T形 截 面 的 腹 板 寬 度 。 )2( )2(00 00 xhAfMMM xhxbfMMM Afxbf ssdud fcdud ssdfcd 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6.1 基 本 計(jì) 算 公 式 及 適 用 條 件第 二 類 T形 截 面 ：受 壓 區(qū) 合 力 分 為 兩 部 分 ： ssdffcdcd Afhbbfbxf )( )2()()2( 000 fffcdcdud hhhbbfxhbxfMM 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6.1 基 本 計(jì) 算 公 式 及 適 用 條 件第 二 類 T形 截 面 ：受 壓 區(qū) 合 力 分 為 兩 部 分 ：適 用 條 件 ：為 防 止 超 筋 脆 性 破 壞 ， 相 對(duì) 受 壓 區(qū) 高 度 應(yīng) 滿 足 b為 防 止 少 筋 脆 性 破 壞 ， 截 面 總 配 筋 面 積 應(yīng) 滿 足 ： Asminbh0， 對(duì) 于 第 二 類 T形 截 面 ， 該 條 件 一 般 能 滿 足 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4 受 彎 構(gòu) 件 斜 截 面 承 載 力 計(jì) 算重 點(diǎn) ： 4.1 受 彎 構(gòu) 件 斜 截 面 的 受 力 特 點(diǎn) 和 破 壞 形 態(tài) ；4.2 影 響 受 彎 構(gòu) 件 斜 截 面 抗 剪 能 力 的 主 要 因 素 ；4.3 受 彎 構(gòu) 件 的 斜 截 面 抗 剪 承 載 力 ；4.4 受 彎 構(gòu) 件 的 斜 截 面 抗 彎 承 載 力 ；4.5 全 梁 承 載 力 校 核 與 構(gòu) 造 要 求 ； 4.6 連 續(xù) 梁 的 斜 截 面 抗 彎 承 載 力 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理實(shí) 際 工 程 中 斜 截 面 破 壞 狀 態(tài) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理概 念 剪 跨 比是 一 個(gè) 無 量 綱 常 數(shù) ， 包 括 廣 義 剪 跨 比 和 狹 義 剪 跨 比 。廣 義 剪 跨 比 ：4.1.2 無 腹 筋 簡 支 梁 斜 截 面 破 壞 狀 態(tài) 0VhMm 狹 義 剪 跨 比 ：適 用 情 況 ： 集 中 荷 載 作 用 下00 hahVMm C C 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理三 類 破 壞 形 態(tài)試 驗(yàn) 研 究 表 明 ， 隨 著 剪 跨 比 m的 變 化 ， 無 腹 筋 簡 支 梁 斜截 面 破 壞 形 態(tài) 分 為 三 類 ：1、 斜 拉 破 壞 ；2、 剪 壓 破 壞 ；3、 斜 壓 破 壞 ；4.1.2 無 腹 筋 簡 支 梁 斜 截 面 破 壞 狀 態(tài) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1、 斜 拉 破 壞 （ m 3）剪 跨 段 產(chǎn) 生 斜 裂 縫 ， 出 現(xiàn) 裂 縫 ， 就 很 快 形 成 臨 界 斜 裂縫 （ 主 要 斜 裂 縫 ） ， 承 載 力 急 劇 下 降 ， 脆 性 性 質(zhì) 顯 著 。破 壞 時(shí) 由 于 混 凝 土 （ 斜 向 ） 拉 壞 引 起 的 ， 稱 為 斜 拉 破壞 。 4.1.2 無 腹 筋 簡 支 梁 斜 截 面 破 壞 狀 態(tài) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2、 剪 壓 破 壞 （ 1m3）剪 彎 段 陸 續(xù) 出 現(xiàn) 斜 裂 縫 ， 其 中 一 條 發(fā) 展 成 為 臨 界 斜 裂 縫， 此 時(shí) 部 分 荷 載 可 通 過 拱 作 用 傳 遞 到 支 座 ， 承 載 力 沒 有 很快 喪 失 ， 荷 載 可 繼 續(xù) 增 加 ， 并 出 現(xiàn) 其 他 斜 裂 縫 。4.1.2 無 腹 筋 簡 支 梁 斜 截 面 破 壞 狀 態(tài)最 后 ， 拱 頂 處 混 凝土 在 剪 應(yīng) 力 和 壓 應(yīng) 力的 共 同 作 用 下 ， 達(dá) 到混 凝 土 的 復(fù) 合 受 力 下 的 強(qiáng) 度 而 破 壞 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、 斜 壓 破 壞 （ m 3）裂 縫 發(fā) 展 ： 首 先 是 荷 載 作 用 點(diǎn) 和 支 座 之 間 出 現(xiàn) 一 條 斜 裂縫 ， 后 出 現(xiàn) 若 干 平 行 斜 裂 縫 ， 最 終 裂 縫 發(fā) 展 多 而 密 ， 但 沒有 主 裂 縫 。4.1.2 無 腹 筋 簡 支 梁 斜 截 面 破 壞 狀 態(tài)最 后 拱 上 混 凝 土 在斜 向 壓 應(yīng) 力 的 作 用 下受 壓 破 壞 。 斜 壓 破 壞承 載 力 ， 取 決 于 混 凝 土 的 抗 壓 強(qiáng) 度 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理無 腹 筋 梁 的 破 壞 都 是 脆 性 破 壞1、 斜 拉 破 壞 是 受 拉 脆 性 破 壞 ，脆 性 破 壞 性 質(zhì) 最 明 顯 ；2、 斜 壓 破 壞 是 受 壓 脆 性 破 壞 ；3、 剪 壓 破 壞 界 于 受 拉 破 壞 和 受壓 破 壞 之 間 。4.1.2 無 腹 筋 簡 支 梁 斜 截 面 破 壞 狀 態(tài) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理l 結(jié) 論 ：1、 配 置 腹 筋 可 有 效 提 高 梁 的 抗 剪 承載 力 ；2、 其 中 箍 筋 出 現(xiàn) 斜 裂 縫 后 產(chǎn) 生 作 用；3、 彎 起 鋼 筋 在 與 臨 界 斜 裂 縫 相 交 后才 能 發(fā) 揮 作 用 。4.1.3 有 腹 筋 簡 支 梁 斜 裂 縫 出 現(xiàn) 后 的 受 力 狀 態(tài) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理l 對(duì) 箍 筋 的 數(shù) 量 般 用 配 箍 率 sv表 示 ， 即 vsvvsvsv bSnAbSA 1由 于 梁 斜 截 面 破 壞 屬 于 脆 性破 壞 ， 為 了 提 高 斜 截 面 延 性 ，不 宜 采 用 高 強(qiáng) 鋼 筋 作 箍 筋 。4、 配 箍 率 和 箍 筋 強(qiáng) 度 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3 受 彎 構(gòu) 件 的 斜 截 面 抗 剪 承 載 力l 梁 的 斜 截 面 破 壞 形 態(tài) 主 要 有 斜 壓 破 壞 、 剪 壓 破 壞 和 斜 拉破 壞 三 種 形 態(tài) ， 在 設(shè) 計(jì) 中 都 應(yīng) 避 免 。l 對(duì) 于 因 箍 筋 配 置 過 多 而 產(chǎn) 生 的 斜 壓 破 壞 ， 采 用 限 制 截 面最 小 尺 寸 的 辦 法 來 預(yù) 防 ，l 對(duì) 于 因 箍 筋 配 置 過 少 而 產(chǎn) 生 的 斜 拉 破 壞 ， 采 用 滿 足 箍 筋配 置 的 構(gòu) 造 要 求 。 l 對(duì) 于 剪 壓 破 壞 ， 梁 的 斜 截 面 抗 剪 能 力 變 化 幅 度 較 大 ， 必須 通 過 計(jì) 算 ， 使 構(gòu) 件 滿 足 斜 截 面 的 抗 剪 承 載 力 ， 以 防 止剪 壓 破 壞 。l 公 路 橋 規(guī) 的 基 本 公 式 就 是 根 據(jù) 剪 壓 破 壞 形 態(tài) 的 受 力特 征 而 建 立 的 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Vu = Vc + Vsv + Vsb (4-3)在 有 腹 筋 梁 中 ， 式 （ 4-3） 中 的 混 凝 土 抗 剪 力 Vc與 箍 筋承 受 剪 力 Vsv是 緊 密 相 關(guān) 的 ， 因 此 用 Vcs來 表 達(dá) 混 凝 土 和 箍筋 的 綜 合 抗 剪 承 載 能 力 即 V cs = Vc + Vsv 則 Vu = Vcs + Vsb =綜 合 抗 剪 承 載 力 +彎 起 鋼 筋 提 供 的 剪 力 (4-4)4.3.1 基 本 公 式 及 適 用 條 件 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 公 路 橋 規(guī) 公 式根 據(jù) 國 內(nèi) 外 有 關(guān) 試 驗(yàn) 資 料 ，對(duì) 配 置 箍 筋 和 彎 起 鋼 筋 的 鋼筋 混 凝 土 梁 ， 其 斜 截 面 抗 剪承 載 力 按 下 列 公 式 進(jìn) 行 驗(yàn) 算（ 半 經(jīng) 驗(yàn) 半 理 論 公 式 ）4.3.1 基 本 公 式 及 適 用 條 件 ssbsdsb svsvkcucs sbcsd AfV ffPbhV VVV sin1075.0 )6.02(1045.0 3 ,033210 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理適 用 條 件 ：1、 上 限 值 最 小 截 面 尺 寸設(shè) 定 上 限 值 的 目 的 在 于 防 止 斜 壓 破 壞 。斜 壓 破 壞 中 ， 以 混 凝 土 壓 壞 為 極 限 狀 態(tài) ， 梁 的 抗 剪 承 載力 取 決 于 混 凝 土 的 抗 壓 強(qiáng) 度 及 梁 的 截 面 尺 寸 。因 此 ， 公 路 橋 規(guī) 規(guī) 定 了 截 面 尺 寸 的 限 制 條 件 ， 即 截面 尺 寸 應(yīng) 滿 足 ：4.3.1 基 本 公 式 及 適 用 條 件 0,30 )1051.0( bhfV kcud 若 不 滿 足 ？ 則 應(yīng) 加 大 截 面 尺 寸 或 提 高 混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí) 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理適 用 條 件 ： 2、 下 限 值 按 構(gòu) 造 要 求 配 置 箍 筋試 驗(yàn) 表 明 ， 出 現(xiàn) 裂 縫 后 若 箍 筋 數(shù) 量 太 少 ， 一 旦 出 現(xiàn) 斜 裂 縫 ，箍 筋 迅 速 屈 服 ， 從 而 導(dǎo) 致 斜 裂 縫 急 劇 開 展 ， 導(dǎo) 致 斜 拉 破 壞 。為 了 防 止 梁 截 面 發(fā) 生 斜 拉 破 壞 ， 需 保 證 箍 筋 必 須 滿 足 構(gòu) 造 要求 。 滿 足 構(gòu) 造 要 求 后 ， 是 否 需 要 增 加 箍 筋 ， 以 下 式 做 判 斷 ： 4.3.1 基 本 公 式 及 適 用 條 件 kNbhfV tdd 0230 105.0 梁 ： kNbhfV tdd 0230 10625.0 板 ： 滿 足 ， 依 構(gòu) 造 配 置箍 筋不 滿 足 ， 進(jìn) 行 承 載力 計(jì) 算 配 置 箍 筋 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.2 等 高 度 簡 支 梁 腹 筋 的 初 步 設(shè) 計(jì)1、 檢 驗(yàn) 截 面 尺 寸 根 據(jù) 已 知 條 件 及 支 座 中 心處 的 最 大 剪 力 值 dVV 00 由 式 （ 4-6） 對(duì) 由 正 截面 承 載 能 力 確 定 的 截 面 尺寸 ， 作 進(jìn) 一 步 檢 查 。 0,30 )1051.0( bhfV kcud （ kN） （ 4-6） 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.2 等 高 度 簡 支 梁 腹 筋 的 初 步 設(shè) 計(jì)2、 確 定 按 構(gòu) 造 配 置 箍 筋 的范 圍 l1 在 剪 力 包 絡(luò) 圖 中 ， 凡 是剪 力 小 于 該 值 的 截 面 都 按構(gòu) 造 配 箍 筋 ， 從 而 得 到 構(gòu) 造 配 筋 區(qū) 段 l1 。 0230 )105.0( bhfV tdd 先 繪 出 梁 的 剪 力 包 絡(luò) 圖； 由 式 （ 4-7） 得 到 構(gòu) 造 配筋 的 最 大 剪 力 值 。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.2 等 高 度 簡 支 梁 腹 筋 的 初 步 設(shè) 計(jì)3、 剪 力 分 配 比 例 公 路 橋 規(guī) 規(guī) 定 ： 最大 剪 力 計(jì) 算 值 取 用 距 支 座中 心 （ 梁 高 的 一 半 ） 處 截面 的 數(shù) 量 （ 記 作 V）在 支 點(diǎn) 和 按 構(gòu) 造 配 置 箍筋 區(qū) 段 之 間 的 計(jì) 算 剪 力 包 絡(luò)圖 的 計(jì) 算 剪 力 值 ， 由 混 凝 土、 箍 筋 和 彎 起 鋼 筋 來 承 擔(dān) 。 其 中 混 凝 土 和 箍 筋 共 同承 擔(dān) 60%， 即 0.6V； 彎 起 鋼 筋 （ 按 45 彎 起 ） 承 擔(dān)40%， 即 0.4V VV VVsbcs 4.06.0 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4、 箍 筋 設(shè) 計(jì) 則 配 箍 率 為 ：根 據(jù) 剪 力 分 配 比 例 ， 令 混 凝 土 和 箍 筋 的 共 同 抗 剪 能力 Vcs 0.6V， 即 ： 當(dāng) 選 擇 箍 筋 的 直 徑 和 肢 數(shù) 后 ， 可 確 定 箍 筋 的 間 距 ： svsvkcu ffpbhV ,0331 )6.02()1045.0(6.0 4.3.2 等 高 度 簡 支 梁 腹 筋 的 初 步 設(shè) 計(jì) min12031,6 )()6.02( 1078.1 svvsvvsvsvkcusv bSnAbSAbhVffp 2 20,62321 )6.02)(1056.0( V bhfAfpS svsvkcuv 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.2 等 高 度 簡 支 梁 腹 筋 的 初 步 設(shè) 計(jì)5、 彎 起 鋼 筋 設(shè) 計(jì)首 先 確 定 第 i排 彎 起鋼 筋 承 擔(dān) 的 計(jì) 算 剪力 值 Vsbi計(jì) 算 第 一 排 彎 起 鋼筋 時(shí)（ 從 支 座 向 跨 中 計(jì)算 ） ， 取 用 距 支 座中 心 h/2處 由 彎 起 鋼 筋 承 擔(dān) 的 那 部 分剪 力 值 0.4V。 青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.2 等 高 度 簡 支 梁 腹 筋 的 初 步 設(shè) 計(jì)5、 彎 起 鋼 筋 設(shè) 計(jì)計(jì) 算 以 后 每 一 排 彎起 鋼 筋 時(shí)取 用 前 一