巖土工程設計安全度-材料.ppt

注冊土木工程師（巖土）繼續(xù)教育： 巖土工程設計安全度,4 巖土工程材料,4 巖土工程材料,4.1 工程材料的基本性質 4.2 建筑鋼材 4.3 水泥 4.4 混凝土 4.5 鋼筋混凝土 4.6土工合成材料 4.7 可靠性設計中材料性能參數的選取,4 .0 材料性能與安全度,容許應力法 總安全系數法 概率極限狀態(tài)法,4 .0 材料性能與安全度,荷載（作用）和抗力是任何工程普遍存在的一對矛盾，為了確保工程安全，抗力對于荷載必須有一定的裕度，這就是安全度。,4 .0 材料性能與安全度,R：結構抗力 材料性能 幾何參數,4.1 工程材料的基本性質,決定材料性能的因素 材料的組成 材料的結構 材料的構造,4.1 工程材料的基本性質,材料的基本物理性質 ： 密度、孔隙率、與水有關的性質； 材料的基本力學性質 ： 強度 變形 脆性與韌性,4.1 工程材料的基本性質,材料的耐久性 材料在使用中，抵抗其自身和環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性能而不破壞、不變質的能力。 溫度、化學侵蝕、銹蝕、老化、蟲蛀。,4.2 建筑鋼材,基本成分： 鐵、碳、合金元素、雜質元素 主要性能 抗拉強度 、冷彎、沖擊韌性、硬度、耐疲勞性,4.2 建筑鋼材,鋼筋混凝土結構對鋼材性能的基本要求： 1）強度高 使用高強度的鋼筋可以節(jié)省鋼材用量。 2）塑性好 易于加工成型；鋼筋混凝土構件的塑性性能，構件破壞前的預兆明顯，對于保證人民生命和財產的安全十分重要。 3）可焊性好 鋼筋連接以焊接連接的質量較好，耗費的鋼材也較少，因此，要求鋼筋的可焊性要好，以保證混凝土結構構件的質量。 4）與混凝土的粘結錨固性能好 鋼筋和混凝土是兩種物理力學性能不同的材料，粘結力是它們共同工作的基礎。表面帶肋的鋼筋與混凝土的粘結錨固效果較好。,4.2 建筑鋼材,強度設計值的確定 以鋼材屈服強度（或屈服點）為依據而確定,4.2 建筑鋼材,強度設計值的確定 熱軋鋼筋 強度標準值：根據屈服強度確定 抗拉強度設計值、抗壓強度設計值的確定： 材料的分項系數取1.10 預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋 強度標準值：根據極限抗拉強度確定 條件屈服點：0.85 抗拉強度設計值：材料的分項系數取1.20,4.3 水泥,強度等級 42.5、42.5R、 52.5、52.5R、 62.5、62.5R 標準試件28d抗壓強度；3d強度要求；抗折強度要求,4.4 混凝土,混凝土材料的優(yōu)點 凝結前具有良好的塑性 與鋼筋牢固粘結 硬化后抗壓強度高 良好的耐久性 通過配比設計獲得所需性能 就地取材，經濟,4.4 混凝土,混凝土材料的缺點 自重大 抗拉強度低 容易開裂,4.4 混凝土,普通混凝土的主要技術性質 拌合物的和易性 強度 立方體抗壓強度（強度等級） 軸心抗壓強度 抗拉強度、劈裂抗拉強度 抗折（彎曲抗拉)強度,4.4 混凝土,普通混凝土的主要技術性質 變形性能 收縮 溫度變形 荷載作用下的變形 徐變（在長期荷載作用下產生的變形）,4.4 混凝土,普通混凝土的主要技術性質 混凝土的耐久性 抵抗環(huán)境介質作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結構的安全、正常使用的能力 包括抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、碳化、堿骨料反應 等,4.4 混凝土,混凝土材料的可靠性與質量控制 強度概率分布正態(tài)分布 保證率,4.4 混凝土,混凝土材料的可靠性與質量控制 質量控制 初步控制：材料檢驗、配合比調整 生產控制：材料計量；攪拌、運輸、澆注、養(yǎng)護等環(huán)節(jié) 合格控制：強度檢驗，分批驗收,4.5 鋼筋混凝土,鋼筋混凝土結構把鋼筋和混凝土這兩種材料結合在一起共同工作，使混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力，充分利用了兩種材料的性能 鋼筋與混凝土共同工作的基礎粘結力,4.5 鋼筋混凝土,鋼筋混凝土結構的性能 承載力 延性 耐久性 其它性能：整體性 經濟性 自重？ 抗裂？ 施工？,4.5 鋼筋混凝土,鋼筋混凝土結構設計方法,建立在彈性理論上的容許應力法,考慮材料塑性的破損階段法,極限狀態(tài)設計法 承載力 變形 裂縫,概率極限狀態(tài)設計法,經驗,隨機變量 概率 可靠指標,經驗 安全系數,半經驗半統(tǒng)計 定值法,4.6 土工合成材料,土工合成材料的性能 土工合成材料的功能與應用 過濾 排水 隔離 加筋 防滲 防護,4.7 可靠性設計中材料性能參數的選取,巖土工程材料的種類很多，性能特點也不相同。但有一個特點是共同的，那就是各種材料的性能參數都不是一個不變的常數。 材料和巖土的性能參數不是確定的常數，但其變化是在一定范圍內且有一定規(guī)律的，進行足夠數量的試驗，就可以在統(tǒng)計分析的基礎上得到參數的分布特性。 當試驗數據不充分時，材料性能的標準值也可采用有關標準的規(guī)定值，并根據工程經驗，經分析判斷確定。,4.7 可靠性設計中材料性能參數的選取,材料性能一般采用隨機變量概率模型描述。 通常符合正態(tài)分布或對數正態(tài)分布。 材料性能的各種統(tǒng)計參數和概率分布類型，應以試驗數據為基礎，運用參數估計和概率分布的假設檢驗方法確定。,4.7 可靠性設計中材料性能參數的選取,材料強度的標準值可按其概率分布的0.05分位值確定 材料強度設計值材料強度標準值/材料強度分項系數 材料彈性模量、泊松比等物理性能的標準值可按其概率分布的0.5分位值確定。,4.7 可靠性設計中材料性能參數的選取,當利用標準試件的試驗結果確定結構中實際的材料性能時，應當考慮實際結構與標準試件、實際工作條件與標準試驗條件的差別。 巖土性能指標和地基