結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 重點(diǎn)2

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特征鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土兩種力學(xué)性質(zhì)不同的材料組成，具有可就地取材，耐久性好，剛度大可模性好等優(yōu)點(diǎn)，相當(dāng)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)而言，還具有較好的延展性和抗震性能。其缺點(diǎn)在于，由于混凝土抗拉強(qiáng)度太低，構(gòu)件容易開裂，跨越能力不大，且構(gòu)件尺寸大，自重大等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種橋梁，涵洞，擋土墻，路面，水工結(jié)構(gòu)和房屋結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)的安全性，適用性，耐久性是結(jié)構(gòu)可靠的標(biāo)志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的安全性包括結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(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，約束變形的作用。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指在偶然荷載（如地震、強(qiáng)風(fēng)）作用下或偶然事件（

2、如爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持穩(wěn)定性，不發(fā)生倒塌。結(jié)構(gòu)的適用性是指結(jié)構(gòu)在正常使用條件下具有良好的工作性能，如不發(fā)生影響正常使用的過大變形或局部損壞。結(jié)構(gòu)的的耐久性是指結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，具有足夠的耐久性，如不發(fā)生由于保護(hù)層碳化或裂縫寬度開展過大，導(dǎo)致鋼筋的銹蝕。_橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按公路橋涵的設(shè)計(jì)安全等級(jí)，一級(jí)，二級(jí)，三級(jí)，分別取用1.1、1.0、0.9，橋梁的抗震設(shè)計(jì)不考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)。鋼材的冷彎性能是指鋼材再冷加工（即在常溫下加工）產(chǎn)生塑性變變形時(shí)，對(duì)產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。鋼材的韌性 是指鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，也是表示鋼材抵抗沖

3、擊荷載的能力，它是強(qiáng)度與塑性的綜合體現(xiàn)，是衡量鋼材抵抗因低溫、應(yīng)力集中、沖擊荷載作用發(fā)生脆性斷裂的一項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。鋼材的可焊性 指在一定的工藝和結(jié)構(gòu)條件下，鋼材經(jīng)過焊接后能夠獲得良好的焊接接頭的性能。鋼材的疲勞破壞 剛才在持續(xù)的反復(fù)荷載作用下，其應(yīng)力雖遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服點(diǎn)時(shí)，也往往會(huì)使構(gòu)件發(fā)生突然破壞?；炷恋牧⒎襟w抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與強(qiáng)度等級(jí) 抗壓強(qiáng)度是混凝土的重要力學(xué)指標(biāo) 用邊長(zhǎng)為150mm的混凝土立方體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，由標(biāo)準(zhǔn)立方體試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度，稱為標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度公路橋規(guī)規(guī)定；用邊長(zhǎng)為150mm立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法加壓至試件破壞，測(cè)得的具有（

4、百分之95）保證率的抗壓強(qiáng)度稱為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值徐變 在荷載的長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形將隨時(shí)間而曾加，亦在應(yīng)力不變的情況下，混凝土的應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)。收縮 混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象，鋼筋與混凝土共同工作的原因 （1）混凝土和鋼筋之間有著良好的粘結(jié)力，使兩者能可靠地結(jié)合成一個(gè)整體，在荷載作用下能夠協(xié)調(diào)的共同變形，完成其結(jié)構(gòu)功能。（2）鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數(shù)也較接近，因此，當(dāng)溫度變化時(shí)，不致產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而破壞二者之間的粘結(jié)。（3）混凝土包在鋼筋的外圍，起著保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的作用，保證了鋼筋和混凝土的共同工作。保證鋼筋與混凝土間粘結(jié)作用的措施 （1）膠著力 （2）摩

5、擦力 （3）機(jī)械咬合力按照梁的破壞形式不同，可將其劃分為以下三種破壞形態(tài)。適筋梁為延性破壞:這種梁在破壞前，由于梁的裂縫開展較寬，撓度較大，給人以明顯的破壞預(yù)兆，屬于延性破壞。超筋梁為脆性破壞：由于梁在破壞前裂縫開展不寬，梁的撓度不大，梁是在沒有明顯預(yù)兆情況下由于受壓區(qū)混凝土突然壓碎而破壞，屬于脆性破壞少筋梁為脆性破壞：裂縫往往集中出現(xiàn)一條，且開展寬度較大，沿梁高向上延伸較高，即使受壓區(qū)混凝土?xí)簳r(shí)未壓碎，但由于裂縫寬度較大，也標(biāo)志梁的破壞。相對(duì)受壓區(qū)高度b：一級(jí)0.62二級(jí)0.56三級(jí)0.53（1.）bh0.該條件是為避免超筋（2）min或ASmin bho，該條件是為避免少筋雙筋矩形截面梁在

6、截面受拉去配置有縱向受拉鋼筋，又在受壓區(qū)配置縱向受壓鋼筋的矩形截面受彎構(gòu)件，稱為雙筋矩形截面受彎構(gòu)件。雙筋矩形截面使用一下情況：當(dāng)矩形截面承受的彎矩較大時(shí)，截面尺寸受到限制，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)又不可能提高，以致用單筋截面無法滿足xbho的條件時(shí)，即需再受壓區(qū)配置鋼筋來幫助混凝土受承擔(dān)壓力。當(dāng)截面既承受正面彎矩又可與彎矩時(shí)，截面上下均需要配置受力鋼筋。用配置受壓鋼筋來幫助混凝土受壓以提高構(gòu)件承載能力，是不經(jīng)濟(jì)的，所以，一般情況下構(gòu)件不易采用雙筋截面。斜截面受剪破壞形態(tài)：斜壓破壞：特征：著荷載的增加，梁腹被一系列平行的斜裂縫分割成許多傾斜的受壓柱體，這些柱體最后在彎矩和剪力的復(fù)合作用下被壓碎，因此斜

7、壓破壞又稱腹板壓壞。剪壓破壞：特點(diǎn)：若構(gòu)件內(nèi)剪力鋼筋用量適當(dāng)，當(dāng)荷載增加到一定數(shù)值后，構(gòu)件上陸續(xù)存現(xiàn)若干斜裂縫，其中延伸較長(zhǎng)，擴(kuò)展較寬的一條裂縫，稱為臨界斜裂縫。斜裂縫末端混凝土截面既受剪、又受壓，稱之為剪壓區(qū)。斜拉破壞；特征：斜裂縫一出現(xiàn)，就很快形成臨界斜裂縫，并迅速延伸到集中荷載的作用點(diǎn)處，使梁斜向被拉斷而破壞。軸心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋沿截面四周均勻?qū)ΨQ布置，偏心受壓軸心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面四周均勻?qū)ΨQ布置，偏心受壓柱的縱向受力鋼筋放置在彎矩作用方向的兩對(duì)邊，圓柱中縱向受力鋼筋沿周邊均勻布置?？v向受力鋼筋直徑d不應(yīng)小于12mm，以保證鋼筋骨架的剛度?？v向受力鋼筋的凈距不應(yīng)小于5

8、0mm，也不應(yīng)大于35mm。對(duì)水平澆筑的預(yù)制構(gòu)件，其縱向鋼筋的最小凈距可按受彎構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定采用。柱內(nèi)縱向受力鋼筋不應(yīng)少于4根，圓形截面不少于6根。當(dāng)8時(shí)，說明承載力的降低可忽略。偏心受壓構(gòu)件的破壞特征大偏心當(dāng)軸向壓力偏心距較大，且受拉鋼筋配置不太多是，就發(fā)生這種類型的破壞。小偏心當(dāng)構(gòu)件的軸向壓力的偏心距較小，或偏心距雖然較大但配置的受拉鋼筋過多時(shí)，就發(fā)生這種類型的破壞。純扭構(gòu)件的怕破壞特征：（1）少筋破壞 脆性破壞（2）適筋破壞 延性破壞（3）超筋破壞 脆性破壞（4）部分超筋破壞 具有一定的脆性破壞抗扭縱筋應(yīng)均勻布置在箍筋的內(nèi)側(cè)?？古たv筋間距不應(yīng)大于300mm 數(shù)量不少于4根，布置在矩形截面

9、的四個(gè)角落處，其直徑不應(yīng)小于10mm 縱筋末端應(yīng)按抗拉留有足夠的錨固長(zhǎng)度。架立鋼筋和梁肋兩側(cè)縱向抗裂分布筋若有可靠的錨固，也有充當(dāng)抗扭鋼筋。在抗彎鋼筋一邊，可選用較大直徑的鋼筋來滿足抵抗彎距和扭矩的需要。預(yù)應(yīng)力混凝土的概念所謂預(yù)應(yīng)力混凝土，就是事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的盈利抵消到一個(gè)合適程度的混凝土。如對(duì)混凝土或鋼筋混凝土梁的受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力，使之建立一種人為的應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，能有利于抵消使用荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而使混凝土構(gòu)件在使用荷載作用下不致開裂，或推遲開裂，或者使裂縫寬度減小。這種預(yù)先給混凝土引入內(nèi)部應(yīng)

10、力的結(jié)構(gòu)，稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。1、 預(yù)加應(yīng)力的方法先張法和后張法2、 對(duì)混凝土材料的要求強(qiáng)度搞 收縮、徐變小 快硬、早強(qiáng) 彈性模量高 選用混凝土強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度不宜低于C40。梁的三種破壞形式1.適筋梁延性破壞 配筋率適當(dāng)?shù)匿摻罨炷练Q為適筋梁。 適筋梁的破壞特征是 破壞始于受拉鋼筋屈 服。在受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)之前，受壓區(qū)混凝土外邊緣的應(yīng)變尚未達(dá)到混凝土的極限壓應(yīng)變，此時(shí)混凝土尚未被壓碎。荷載稍增，鋼筋的屈服使得構(gòu)件產(chǎn)生較大的塑性伸長(zhǎng)，隨之引起受拉去混凝土裂縫急劇開展，受壓區(qū)逐漸縮小，直到受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗壓強(qiáng)度后，構(gòu)件即遭到破壞。這種梁在破壞前由于梁的裂縫開

11、展較寬，撓度較大，給人以明顯的破壞預(yù)兆，屬于延性破壞。2.超筋梁脆性破壞 配筋率過高的鋼筋混凝土稱為超筋梁。 其破壞特征是破壞始于受壓區(qū)混凝土被壓碎。在鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋配置多到一定限度是，鋼筋抗拉能力過強(qiáng)，而荷載的增加，使受壓區(qū)混凝土應(yīng)力首先達(dá)到抗壓強(qiáng)度，混凝土即被壓碎，導(dǎo)致梁的破壞。此時(shí)鋼筋仍處于彈性工作階段，鋼筋應(yīng)力低于屈服點(diǎn)。由于梁在破壞前裂縫開展不寬，梁的撓度不大，梁是在沒有明顯預(yù)兆情況下由于受壓區(qū)混凝土突然壓碎而破壞，屬于脆性破壞。3.少筋梁脆性破壞 配筋率過低的鋼筋混凝土稱為少筋梁。 少筋梁在開始加荷載時(shí)，作用在截面上的拉力主要由受拉區(qū)混凝土來承擔(dān)。當(dāng)截面出現(xiàn)第一條裂縫后，拉力幾乎

12、全部轉(zhuǎn)由鋼筋來承擔(dān)，使裂縫處的鋼筋應(yīng)力突然增大，由于鋼筋配置過少，就使鋼筋即刻達(dá)到和超過屈服點(diǎn)并進(jìn)入鋼筋的強(qiáng)化階段。此時(shí)，裂縫往往集中出現(xiàn)一條，且開展寬度較大，沿梁高向上延伸較高，即使受壓區(qū)混凝土?xí)何磯核椋捎诹芽p寬度較大，也標(biāo)志著梁的破壞。故少筋梁也屬脆性破壞。相對(duì)界限受壓區(qū)高度相對(duì)界限受壓區(qū)高度C50及以下R235(一級(jí))0.62HRB335(二級(jí))0.56HRB400(三級(jí))0.531.2. 3 4. 5.6. 7. 采用雙筋的兩種情況：1.當(dāng)矩形截面承受的彎矩較大，截面尺寸受到限制，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)又不可能提高，以致用單筋截面無法滿足的條件時(shí)，即需在受壓區(qū)配置鋼筋來幫助混凝土受承擔(dān)應(yīng)

13、力。2.當(dāng)截面既承受正向彎矩又可能承受負(fù)向彎矩時(shí)，截面上、下均需要配置受力鋼筋。用配置受壓鋼筋來幫助混凝土受壓以提高構(gòu)件承載能力是不經(jīng)濟(jì)的，所以，一般情況下構(gòu)件不宜才用雙筋截面。箍筋、彎起鋼筋統(tǒng)稱腹箍或剪力鋼筋。有箍筋、彎起鋼筋、縱筋的梁，稱為有腹筋梁； 無箍筋、彎起鋼筋，但有縱筋的梁，稱為無腹筋梁。梁的截面破壞形態(tài)：1.斜壓破壞2.剪壓破壞3.斜拉破壞。配筋構(gòu)造:軸心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面四周均勻?qū)ΨQ布置，偏心受壓柱的縱向受力鋼筋放置在彎矩作用方向的兩對(duì)邊，圓柱中縱向受力鋼筋沿周邊均勻布置。 縱向受力鋼筋直徑d不應(yīng)小于12mm，以保證鋼筋骨架的剛度。縱向受力鋼筋的凈距不應(yīng)小于50mm

14、，也不應(yīng)大于350mm。對(duì)水平澆筑的預(yù)制構(gòu)件，其縱向鋼筋的最小凈距可按受彎構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定采用。柱內(nèi)縱向受力鋼筋不應(yīng)少于4根，圓形截面不少于6根。 軸心受壓構(gòu)件，偏心受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的配筋率不小于0.5%，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50及以上時(shí)不小于0.6%；一側(cè)鋼筋的配筋率不小于0.2%。構(gòu)件的全部縱向鋼筋配筋率不超過5%。當(dāng)時(shí)，柱子稱為短柱，偏心受壓構(gòu)件的破壞：1.受拉破壞大偏心受壓構(gòu)件 當(dāng)軸向壓力偏心距e。較大，且受拉鋼筋配置不太多時(shí)，發(fā)生受拉破壞。2.受壓破壞小偏心受壓構(gòu)件 當(dāng)軸向壓力偏心距e。較小，或偏心距雖然較大但配置的受拉鋼筋過多時(shí)，發(fā)生受壓破壞。 當(dāng)時(shí)，為大偏心受壓破壞，當(dāng)時(shí)，為小

15、偏心受壓破壞。 當(dāng)，為小偏心受壓破壞，當(dāng)一般為大偏心受壓破壞。鋼筋混凝土矩形截面受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)分為：1.少筋破壞2.適筋破壞3.超筋破壞4.部分超筋破壞抗扭鋼筋的構(gòu)造要求：抗扭縱筋間距不大于300mm，數(shù)量不少于4根，布置在矩形截面的四個(gè)角處，其直徑不小于10mm；縱筋末端應(yīng)按抗拉留有足夠的錨固長(zhǎng)度。架立鋼筋和梁肋兩側(cè)縱向抗裂分布筋若有可靠的錨固，也可以充當(dāng)抗扭配筋。在抗彎鋼筋一邊，可選用較大直徑的鋼筋來滿足抵抗彎矩和扭矩的需要。預(yù)應(yīng)力混凝土就是事先人為地在混泥土或鋼筋混泥土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到一個(gè)合適程度的混泥土。如對(duì)混泥土或鋼筋混泥土梁的受拉區(qū)

16、預(yù)先施加壓應(yīng)力，使之建立一種人為的應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，能有利于抵消使用荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而使混凝土構(gòu)件在使用荷載作用下不致開裂，或推遲開裂，或者使裂縫寬度減小。這種預(yù)先給混凝土引入內(nèi)部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，稱為預(yù)應(yīng)力混泥土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土的分類：1級(jí)全預(yù)應(yīng)力 在全部荷載最不利組合作用下，截面上混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力。2級(jí)有限預(yù)應(yīng)力 在全部荷載最不利組合作用下，截面上混凝土允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但不超過其抗拉強(qiáng)度，在長(zhǎng)期持續(xù)荷載作用下，混泥土不出現(xiàn)拉應(yīng)力。3級(jí)部分預(yù)應(yīng)力 在全部荷載最不利組合作用下，構(gòu)件截面上混泥土允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫的寬度不超過規(guī)定容許值。4級(jí)普通鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)。根據(jù)張拉預(yù)應(yīng)力筋與澆筑構(gòu)件混凝土的先后次序，可分為先張法和后張法兩種。（達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所用的混凝土的要求：1.強(qiáng)度高2.收縮、徐變小3.快硬、早強(qiáng)4.彈性模量高。（預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度不宜低于C