結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理20141030

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理土木工程學(xué)院橋梁教研室 曹?chē)?guó)輝 課程的地位和任務(wù)地 位: 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程是土木工程、道路橋梁與渡河工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)主要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)習(xí)和掌握橋梁工程及道路人工構(gòu)造物設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。主要任務(wù)：討論鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、圬工結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的受力性能、計(jì)算方法和構(gòu)造要求等 ，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程（橋梁工程）打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 * 本課程在性質(zhì)上相當(dāng)于 各工程結(jié)構(gòu)“材料力學(xué)”，但它既與材料力學(xué)有不少相似之處，又有很多不同的地方。在學(xué)習(xí)本課程時(shí)要著重從它與材料力學(xué)的不同方面來(lái)掌握結(jié)構(gòu)的材料特點(diǎn)。課程的要求 掌握混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、圬工結(jié)構(gòu)的基本理論、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造原

2、則，達(dá)到具有進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和解決工程問(wèn)題的初步能力。緒論 主要內(nèi)容：介紹工程結(jié)構(gòu)基本概念；各工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍；學(xué)習(xí)本課程需注意的問(wèn)題。要求掌握各工程結(jié)構(gòu)的一般概念及特點(diǎn)了解本課程的主要內(nèi)容、要求和學(xué)習(xí)方法0.1 工程結(jié)構(gòu)基本概念結(jié)構(gòu)：構(gòu)造物的承重骨架組成部分的統(tǒng)稱(chēng) （例如，橋梁的橋跨、墩臺(tái)及基礎(chǔ)組成的承重體系） 按其使用建筑材料的種類(lèi)，可分為：結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)（包括素混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)）鋼結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)圬工結(jié)構(gòu)（磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和混凝土砌體結(jié)構(gòu)的總稱(chēng)）0.2 各工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：適用性強(qiáng)、 就地取材、耐久性好、耐火性好、整體性好、可模性好

3、缺點(diǎn)：自重大、抗裂性差、耗模板、施工受季節(jié)性影響、 隔熱隔聲性能差應(yīng)用： 房屋建筑、地下結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道、水利、港口等根據(jù)構(gòu)件的受力特征在混凝土構(gòu)件的適當(dāng)部位配置受力的普通鋼筋的結(jié)構(gòu)如何克服？0.2 各工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：抗裂性好、結(jié)構(gòu)剛度大、撓度小、自重輕、疲勞性能好 缺點(diǎn)：?jiǎn)蝺r(jià)高、施工機(jī)械設(shè)備要求高、工序多、設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜應(yīng)用： 房屋、鐵道、公路、橋梁、水利、通訊、海洋工程等為解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用階段容易開(kāi)裂問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)0.2 各工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍圬工結(jié)構(gòu) 用膠結(jié)材料將磚、天然石料等塊材按一定規(guī)則砌筑而成整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：就地取材、耐

4、久性好 缺點(diǎn)：自重大、施工機(jī)械化程度低應(yīng)用：中小跨徑的拱橋、橋墩（臺(tái)）、擋土墻、涵洞、道路護(hù)坡等0.2 各工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍鋼結(jié)構(gòu)由鋼廠軋制的型鋼或鋼板通過(guò)焊接或螺栓等連接組成的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 自重輕、彈性模量高、可靠性高、機(jī)械化程度高、施工效率高 應(yīng)用：大跨徑的鋼橋、城市人行天橋、高層建筑、鋼閘門(mén)、海洋鉆井采油平臺(tái)鋼屋架、除此以外還常用于鋼模板等臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)。0.3 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問(wèn)題先修課程有材料力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)及建筑材料，注意本課程與相關(guān)課程尤其是材料力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的異同點(diǎn)，正確運(yùn)用已有的力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。一些材料的強(qiáng)度和變形規(guī)律建立在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上，目前還缺乏完善的理論體系

5、。某些計(jì)算公式不能有嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)得出，只能由試驗(yàn)結(jié)果回歸而成。學(xué)習(xí)和應(yīng)用時(shí)要注意思維方式的轉(zhuǎn)變，要正確理解公式的本質(zhì)，特別注意公式的使用條件及適用范圍。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單靠理論分析還不夠，還要輔以一定的構(gòu)造措施，才能保證安全可靠。在學(xué)習(xí)本課程中要學(xué)會(huì)應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)范。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第一章 鋼筋混凝土的基本概念及材料的物理力學(xué)性能1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念1、混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以砼為主要材料制作的工程結(jié)構(gòu)無(wú)鋼筋或不配置受力鋼筋的砼制成的結(jié)構(gòu)。只用于承重壓應(yīng)力結(jié)構(gòu)，如道路表層和剛性基礎(chǔ)等根據(jù)構(gòu)件的受力特征在混凝土構(gòu)件的適當(dāng)部位配置受力的普通鋼筋的結(jié)構(gòu)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，再經(jīng)過(guò)

6、張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的砼制成的結(jié)構(gòu)1.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念2、素混凝土梁和配置鋼筋的梁對(duì)比荷載試驗(yàn)PPPP素混凝土梁承載力小，破壞突然鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預(yù)兆2、素混凝土梁和配置鋼筋的梁對(duì)比荷載試驗(yàn)PP鋼筋（加筋）+混凝土鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）拉壓性能均好抗壓性能好利用混凝土抗壓，鋼筋受拉（亦可受壓）2、素混凝土梁和配置鋼筋的梁對(duì)比荷載試驗(yàn)：PP由此得出鋼筋和混凝土結(jié)合的有效性： 大大提高結(jié)構(gòu)的承載力結(jié)構(gòu)的受力性能得到改善 混凝土和鋼筋之間有良好的工作性能，兩者可靠地結(jié)合在一起，可共同受力，共同變形 。 兩者的溫度線膨脹系數(shù)很接近，避免產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力破壞兩

7、者的粘結(jié)力，混凝土：1.010-51.5 10-5，鋼筋： 1.2 10-5 。 混凝土包裹在鋼筋的外部，可使鋼筋免于腐蝕或高溫軟化 。3、混凝土和鋼筋共同工作的原因1.2 混凝土混凝土的強(qiáng)度單軸應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度 立方體抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度1.2.1 混凝土的強(qiáng)度 雙向受壓雙向受拉一向受拉、一向受壓重復(fù)荷載下的疲勞強(qiáng)度均由試驗(yàn)方法得到三向受壓強(qiáng)度指標(biāo)的確定強(qiáng)度隨機(jī)變量強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定的具有一定保證率（95%）的統(tǒng)計(jì)特征值：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=強(qiáng)度平均值-1.645均方差概率密度材料強(qiáng)度強(qiáng)度平均值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu承壓板試塊摩擦力

8、不涂潤(rùn)滑劑涂潤(rùn)滑劑強(qiáng)度大于我國(guó)規(guī)范的方法：不涂潤(rùn)滑劑壓力試件裂縫發(fā)展擴(kuò)張整個(gè)體系解體，喪失承載力另影響強(qiáng)度的因素還有：齡期、加載速率、試塊尺寸等衡量砼強(qiáng)度的主要指標(biāo)立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu 規(guī)范規(guī)定用邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室（溫度202，相對(duì)濕度不小于95%）養(yǎng)護(hù)28天后，以大約每秒0.50.25N/mm2的速度在試驗(yàn)機(jī)上加壓至破壞，所測(cè)得的單軸抗壓強(qiáng)度(以MPa為單位)，用符號(hào)fcu表示。立方體抗壓強(qiáng)度是區(qū)分混凝土強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu 標(biāo)準(zhǔn)試塊：150150 150非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100100 100 換算系數(shù) 0.95 200200 200 換算系數(shù) 1.05混

9、凝土強(qiáng)度等級(jí)按砼立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的強(qiáng)度級(jí)別，采用符號(hào)C與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（以N/mm2）表示。14個(gè)等級(jí)：C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60, C65, C70, C75, C80.軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c（棱柱體抗壓強(qiáng)度）* 棱柱體試件的受力狀態(tài)更接近于實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受力情況，故棱柱體抗壓強(qiáng)度是實(shí)際受壓構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度的取值依據(jù)。 軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c（棱柱體抗壓強(qiáng)度）承壓板試塊標(biāo)準(zhǔn)試塊：150150 300非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100100 300 換算系數(shù) 0.95 200200 400 換算系數(shù)1.05*考慮到承壓板對(duì)試件的約束

10、，立方體抗壓強(qiáng)度大于棱柱體抗壓強(qiáng)度，且有：fc=0.76fcu (試驗(yàn)結(jié)果) ?？估瓘?qiáng)度f(wàn)ct直接測(cè)試方法（直接受拉試驗(yàn)）間接測(cè)試方法(彎折，劈裂試驗(yàn))試驗(yàn)方法 混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多，為抗壓強(qiáng)度1/8 1/18。誤差大、影響因素多常采用抗拉強(qiáng)度f(wàn)ct直接受拉試驗(yàn)100100150150500 試驗(yàn)結(jié)果：ft=0.395fcu 0.55 慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，尺寸效應(yīng)，加荷速度等的影響，取ft=0.348fcu 0.55抗拉強(qiáng)度f(wàn)ct劈裂試驗(yàn) 我國(guó)根據(jù)100mm立方體的劈裂與抗壓試驗(yàn)結(jié)果有： fts=0.19fcu 3/4ddftsFFFF復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度1.01.01.2

11、1.2-0.2-0.22/fc1/fc拉壓/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0單軸抗拉強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度雙向正應(yīng)力下的強(qiáng)度曲線法向應(yīng)力和剪應(yīng)力下的強(qiáng)度曲線復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度三向受壓時(shí)的混凝土強(qiáng)度1=fcc1=fcc2= 3= fLfL-側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試驗(yàn)有側(cè)向約束時(shí)的抗壓強(qiáng)度無(wú)側(cè)向約束時(shí)圓柱體的單軸抗壓強(qiáng)度工程應(yīng)用：密配螺旋箍筋、鋼管砼側(cè)壓力效應(yīng)系數(shù)1.2.1 混凝土的變形混凝土的變形 受力變形 非受力變形（體積變形） 混凝土一次短期加荷的變形 混凝土長(zhǎng)期作用的變形 多次重復(fù)荷載作用下的變形 收縮變形 溫度引起的變形 單調(diào)、短期加荷的變形標(biāo)準(zhǔn)棱柱體短時(shí)加載試

12、驗(yàn)混凝土受壓時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線峰點(diǎn)C臨界點(diǎn)B拐點(diǎn)D收斂點(diǎn)Efc00比例極限AcuF0.30.5fc 0.750.9fc砼軸心受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線的主要影響因素砼的強(qiáng)度： 強(qiáng)度 延性應(yīng)變速率： 速率 max cu橫向約束 ： 配箍率增加，間距加密 0 ，cu測(cè)試技術(shù)和試驗(yàn)條件混凝土的彈性模量ccccep01原點(diǎn)切線模量（彈性模量）變形模量（割線模量、彈塑性模量）切線模量混凝土的彈性模量的試驗(yàn)方法（150150300標(biāo)準(zhǔn)試件）c/fcc0.5510次此線和原點(diǎn)切線基本平行，取其斜率作為Ec統(tǒng)計(jì)分析，得經(jīng)驗(yàn)公式混凝土的泊松比與剪切模量2、混凝土剪切模量1、泊松比c混凝土橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值。隨應(yīng)力增

13、大而增大。當(dāng)規(guī)范取由彈性理論求出：把代入得G = 0.417Ec規(guī)范取 G = 0.4Ec 長(zhǎng)期荷載作用下的變形 -徐變 徐變： 混凝土在受到荷載作用后，在荷載(應(yīng)力) 不變的情況下，變形(應(yīng)變)隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象。161284369121518212427Acecr徐變ce彈性變形ch收縮ceaeerBCD(104)t (月)0徐變的時(shí)間：6個(gè)月完成大部分；一年趨于穩(wěn)定，三年完成。（建筑物維修期一年） 長(zhǎng)期荷載作用下的變形 -徐變徐變的原因：膠凝體的粘性流動(dòng)（應(yīng)力不大時(shí)）混凝土內(nèi)部微裂縫的不斷發(fā)展（應(yīng)力較大時(shí)）長(zhǎng)期荷載作用下的變形 -徐變徐變的影響因素：內(nèi)在因素 混凝土的組成和配比。骨料

14、的剛度越大，體積比越大，徐變就越?。凰冶仍叫?，徐變也越小。 環(huán)境影響?zhàn)B護(hù)條件和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，徐變就越小；受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。應(yīng)力條件 初應(yīng)力水平ci /fc 和加荷時(shí)混凝土的齡期 t0，是影響徐變的主要因素。長(zhǎng)期荷載作用下的變形 -徐變徐變的性質(zhì)線性徐變：初應(yīng)力 c0.5fc 徐變與初應(yīng)力呈正比，徐變系數(shù)為常數(shù)。非線性徐變：初應(yīng)力 c 0.5fc徐變最終仍收斂，但徐變系數(shù)隨ci的增大而增大。 徐變將不收斂。 當(dāng)c 0.8fc ，徐變發(fā)展最終導(dǎo)致破壞?；炷恋拈L(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度?；炷恋氖湛s凝結(jié)硬化過(guò)程中混凝土體積縮小的現(xiàn)象。蒸汽養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)0

15、51015200.10.20.30.4收縮(103)時(shí)間 (月)兩周可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成50% ，兩年后趨于穩(wěn)定，收縮應(yīng)變終極值約為(25)10-4混凝土的收縮收縮的原因：硬化初期水泥石在水化過(guò)程凝固結(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生體積變化后期主要是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)引起的干縮混凝土的收縮收縮的因素： 水泥品種：等級(jí)越高，收縮越大 水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大 骨料：骨料越硬，收縮越小養(yǎng)護(hù)條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積的比值等1.3 鋼筋1.3.1 鋼筋的強(qiáng)度與變形彎折試驗(yàn) 鋼筋力學(xué)性能屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度伸長(zhǎng)率冷彎性能單向拉伸試驗(yàn)強(qiáng)度變形 鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有明顯流幅的

16、鋼筋（軟鋼）無(wú)明顯流幅的鋼筋（硬鋼）ABBCDE上屈服點(diǎn)不穩(wěn)定極限強(qiáng)度，出現(xiàn)頸縮BC段為屈服平臺(tái)CD段為強(qiáng)化段0.2%0.2標(biāo)距單向拉伸試驗(yàn)下屈服點(diǎn)比例極限o強(qiáng)度指標(biāo)* 明顯流幅的鋼筋：下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，因?yàn)?，鋼筋屈服后?huì)產(chǎn)生大的塑性變形，鋼筋混凝土構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫，以至不能使用 。* 無(wú)明顯流幅的鋼筋：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度，隨著冶金系統(tǒng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量的提高，在相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定屈服強(qiáng)度0.2不得小于極限抗拉強(qiáng)度的85%（0.85b）。因此，實(shí)際應(yīng)用中可取極限抗拉強(qiáng)度b的85%作為條件屈服點(diǎn) 。極限強(qiáng)度作為安全儲(chǔ)

17、備，是檢驗(yàn)鋼筋質(zhì)量的另一強(qiáng)度指標(biāo)。變形指標(biāo)*伸長(zhǎng)率：鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)與原長(zhǎng)的比值，反映衡量鋼筋塑性性能的一個(gè)指標(biāo)，伸長(zhǎng)率越大，塑性越好。*冷彎性能：是檢驗(yàn)鋼筋塑性的另一種方法，可反映鋼材脆化的傾向。將直徑為d的鋼筋繞過(guò)直徑為D的鋼輥彎成一定角度，而不發(fā)生斷裂、裂縫或起層。 1.3.2 鋼筋的成分、級(jí)別和品種按化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼（含碳量在0.8%以下）低碳鋼：含碳量0.25%中碳鋼：含碳 0.25%0.6%高碳鋼：含碳量0.65%1.4%普通低合金鋼 (合金元素總含量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2.02.5矩形梁的高跨比1/101/18梁的截面尺寸與

18、構(gòu)造要求：（2）T形截面梁高寬比h/b一般取2.54.0（此處b為肋寬）。T形截面梁的高跨比h/L=1/111/16。 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)。 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?；靖拍?、配筋率 構(gòu)件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）?；靖拍?、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

19、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(jiàn)書(shū)后附表18）。 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(zhǎng)短邊之比大于或等于2時(shí)，受力以短邊方向?yàn)橹鳎Q(chēng)為單向板；反之稱(chēng)為雙向板3.1.2 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造板的鋼筋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)造梁的鋼筋焊接鋼筋3.1.2 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造梁的鋼筋主筋：直徑為1432mm，最大不超過(guò)40mm。因?yàn)殇摻钸^(guò)粗不僅焊接、彎折困難，而且對(duì)抗裂不利。當(dāng)

20、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34層。焊接鋼筋，層數(shù)一般不超過(guò)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(chēng)布置。 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。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。構(gòu)造鋼筋：包括架立鋼筋和水平縱向鋼筋架

21、立鋼筋：作用：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1014mm。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1625mm。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6mm8mm光圓鋼筋。梁內(nèi)縱向水平鋼筋的總面積，?。?.10.2%）bh?？辜翡摻睿毫簝?nèi)還有箍筋、彎起鋼筋和斜筋，這些鋼筋的主要作用是抵抗剪力，箍筋的直徑不宜小于8mm和1/4主筋直徑。箍筋形式：通過(guò)鋼筋混凝土簡(jiǎn)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(guò)程3.2.2 受彎構(gòu)件破壞形

22、態(tài)3.2 受彎構(gòu)件正截面受力全過(guò)程和破壞形態(tài)荷載-撓度曲線由試驗(yàn)測(cè)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(guò)程分為三個(gè)階段。第階段：沒(méi)有裂縫；第階段：帶裂縫工作；第階段：裂縫急劇開(kāi)展，縱向鋼筋屈服。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)增長(zhǎng)，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(chēng)為“延性破壞”無(wú)明顯變形或其它征兆的稱(chēng)為“脆性破壞”隨著鋼筋和混凝土的配比變化，對(duì)其受力性能和破壞形態(tài)有很大影響，鋼筋混凝

23、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)適筋破壞形態(tài)（minmax）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(kāi)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)鋼筋屈服，屬于延性破壞類(lèi)型。超筋破壞形態(tài)（max）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(méi)有達(dá)到屈服，壓區(qū)混凝土就壓壞，表現(xiàn)為沒(méi)有明顯預(yù)兆的受壓脆性破壞的特征。超筋梁雖配置過(guò)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)

24、濟(jì)，且破壞前沒(méi)有預(yù)兆，故設(shè)計(jì)中不允許采用超筋梁。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。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(lèi)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。 3.3.4 最小配筋率min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min最小配筋率是少筋梁與適筋梁的界限，當(dāng)梁的配筋率逐漸減小，梁的工作特性逐漸接近素混凝土結(jié)

25、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(kāi)裂彎矩的原則確定最小配筋率min。參見(jiàn)教材附表1-9只配置受拉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(guò)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(mǎn)足3.5.2 基本計(jì)算公式及適用條件力平衡公式：對(duì)受拉鋼筋合力T作用點(diǎn)取矩，力矩平衡公式：對(duì)受壓鋼筋合力T作用點(diǎn)取矩，力矩平衡公式：適用條件1、防止超筋脆性破壞2、保證受壓鋼筋 達(dá)到

26、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ，3、若 ，則取 ，對(duì)受壓區(qū)鋼筋全力作用點(diǎn)取矩，可得：3、若 ，則取 ，對(duì)受壓區(qū)鋼筋全力作用點(diǎn)取矩，可得：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。適用條件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(jiǎn)化采有效翼緣寬度bf，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。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(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑的1/3，

27、；2）相鄰兩梁的平均間距3） 3.6.1 基本計(jì)算公式及適用條件第一類(lèi)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(mǎn)足x xb。對(duì)第一類(lèi)T形截面，該適用條件一般能滿(mǎn)足。為防止少筋脆性破壞，受拉鋼筋面積應(yīng)滿(mǎn)足Asminbh0，b為T(mén)形截面的腹板寬度。第二類(lèi)T形截面受壓區(qū)合力分為兩部分：第二類(lèi)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(mǎn)足 b為防止少筋脆性破壞，截面總配筋面積應(yīng)滿(mǎn)足： Asminbh0，對(duì)于第二類(lèi)T形截面，該條件一般能滿(mǎn)足。第四章 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

28、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。實(shí)際工程中斜截面破壞狀態(tài) 概念剪跨比是一個(gè)無(wú)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(wú)腹筋簡(jiǎn)支梁斜截面破壞狀態(tài)狹義剪跨比：適用情況：集中荷載作用下試驗(yàn)研究表明，隨著剪跨比m的變化，無(wú)腹筋簡(jiǎn)支梁斜截面破壞形態(tài)分為三類(lèi)：1、斜拉破壞；2、剪壓破壞；3、斜壓破壞。三類(lèi)破壞形態(tài)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

29、壞引起的，稱(chēng)為斜拉破壞。1、斜拉破壞（m3）剪彎段出現(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(guò)拱作用傳遞到支座，承載力沒(méi)有很快喪失，荷載可繼續(xù)增加，并出現(xiàn)其他斜裂縫。2、剪壓破壞（1m3）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。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(méi)有主裂縫。3、斜壓破壞（m3）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。無(wú)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；

30、3、剪壓破壞界于受拉破壞和受壓破壞之間。4.1.2無(wú)腹筋簡(jiǎn)支梁斜截面破壞狀態(tài)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(jiǎn)支梁斜裂縫出現(xiàn)后的受力狀態(tài) 對(duì)箍筋的數(shù)量般用配箍率sv表示，即 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4.3 受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力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。對(duì)于因箍筋配置過(guò)多而產(chǎn)生的斜壓破壞，采用限制截面最小尺寸的辦法來(lái)預(yù)防。對(duì)于因箍筋配置過(guò)少而產(chǎn)生的斜拉破壞，采

31、用滿(mǎn)足箍筋配置的構(gòu)造要求。梁的斜截面抗剪能力變化幅度較大，必須通過(guò)計(jì)算，使構(gòu)件滿(mǎn)足斜截面的抗剪承載力，以防止剪壓破壞。公路橋規(guī)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。 Vu = Vc + Vsv + Vsb (4-3)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)，因此用Vcs來(lái)表達(dá)混凝土和箍筋的綜合抗剪承載能力 即 Vcs = 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公路橋規(guī)公式根據(jù)國(guó)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)

32、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適用條件若不滿(mǎn)足？則應(yīng)加大截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)2、下限值按構(gòu)造要求配置箍筋試驗(yàn)表明，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(kāi)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(mǎn)足構(gòu)造要求。滿(mǎn)足構(gòu)造要求后，是否需要增加箍筋，以下式做判斷： 適用條件梁：板：滿(mǎn)足，構(gòu)造配置箍筋不滿(mǎn)足，進(jìn)行承載力計(jì)算配置箍筋4.3.2等高度

33、簡(jiǎn)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。（kN）（4-6）2、確定按構(gòu)造配置箍筋的范圍l1在剪力包絡(luò)圖中，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 。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。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(lái)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.

34、4V 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 ：4、箍筋設(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。5、彎起鋼筋設(shè)計(jì)計(jì)算以后每一排彎起鋼筋時(shí)取用前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)處，由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力值。5、計(jì)算彎起鋼筋面積Asbi5、彎起鋼筋設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定（1）根數(shù)限制：在梁的支點(diǎn)處，至少應(yīng)有兩根并且不少于總數(shù)1/5的下層受拉鋼筋通過(guò)。5、彎起鋼筋設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定（2）彎起鋼筋的起彎點(diǎn)第一排彎起鋼筋的

35、末端彎折點(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處；以后各排彎起鋼筋的末端彎折點(diǎn)應(yīng)落在或超過(guò)前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面。 5、彎起鋼筋設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定（3）要求彎起鋼筋一般與梁縱軸成45。彎起鋼筋以圓弧彎折，圓弧半徑不宜小于20倍鋼筋直徑。由于其計(jì)算較為復(fù)雜，且需要通過(guò)試算才能找出最不利的斜截面位置，所以，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，對(duì)斜截面的抗彎承載力通常都是通過(guò)構(gòu)造規(guī)定來(lái)避免斜截面的受彎破壞。4.4 受彎構(gòu)件的斜截面抗彎承載力構(gòu)造規(guī)定：滿(mǎn)足具體起彎點(diǎn)的位置，即在鋼筋強(qiáng)度的截面（稱(chēng)為充分利用點(diǎn)）以外不小于h0/2處起彎則不必再進(jìn)行斜截面抗彎承載力計(jì)算。4.4 受彎構(gòu)件的斜截面抗彎承載力第五章受扭構(gòu)件承載力計(jì)算內(nèi)容： 5.0 概述

36、5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞特征5.2 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算素混凝土構(gòu)件的抗扭承載力低，且具有明顯的脆性破壞特征，因此，通常在構(gòu)件內(nèi)布置抗扭鋼筋，用以改善構(gòu)件的受力性能。一般都是配置抗扭附加縱筋和附加箍筋來(lái)承擔(dān)主拉應(yīng)力，且應(yīng)盡量靠近構(gòu)件表面布置。5.0 概述鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的破壞狀態(tài)與箍筋和縱筋的數(shù)量及其比例有關(guān)。1、當(dāng)箍筋及縱筋數(shù)量適當(dāng)時(shí)，構(gòu)件長(zhǎng)邊斜裂縫中一條發(fā)展為臨界斜裂縫，與這條臨界斜裂縫相交的箍筋和縱筋的首先達(dá)到屈服，之后構(gòu)件產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，之后以扭曲破壞面上混凝土壓碎破壞。這種破壞與受彎構(gòu)件適筋梁的正截面破壞類(lèi)似，稱(chēng)為適筋受扭破壞。5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞

37、特征2、當(dāng)箍筋和縱筋或其中之一配置過(guò)少時(shí)，混凝土開(kāi)裂后，鋼筋迅速屈服，破壞特征與素混凝土構(gòu)件相似，有脆性破壞，稱(chēng)為少筋受扭破壞。3、當(dāng)箍筋和縱筋配置過(guò)多時(shí)，破壞前出現(xiàn)多條密集的螺旋形裂縫，構(gòu)件破壞時(shí)裂縫寬度不大。構(gòu)件的破壞是因裂縫間的混凝土被壓碎而引起。破壞時(shí)，箍筋和縱筋均未達(dá)到屈服強(qiáng)度，扭轉(zhuǎn)變形不明顯，屬脆性破壞，這種破壞稱(chēng)為完全超筋受扭破壞。5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞特征4、當(dāng)箍筋和縱筋配比率相差較大的情況，構(gòu)件破壞時(shí)配筋率較小的箍筋或縱筋的應(yīng)力首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，隨后混凝土被壓碎。這種破壞仍具有一定的塑性破壞特征，稱(chēng)部分超筋受扭破壞。5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞特征對(duì)比適筋、部分

38、超筋、完全超筋以及素混凝土受扭構(gòu)件的扭矩T與扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線。5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞特征對(duì)比結(jié)論：適筋構(gòu)件的塑性變形比較充分，部分超筋次之，而超筋構(gòu)件和素混凝土構(gòu)件的塑性變形很小。因此，為了保證受扭構(gòu)件具有一定的塑性，應(yīng)避免發(fā)生少筋和完全超筋的脆性破壞。由純扭構(gòu)件的破壞特征得：構(gòu)件的受扭性能和極限承載力不僅與配筋量有關(guān)，還與封閉箍筋和受扭縱筋的相對(duì)數(shù)量有關(guān)。用配筋強(qiáng)度比有關(guān)來(lái)衡量。5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞特征配筋強(qiáng)度比5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞特征Ast-對(duì)稱(chēng)布置的全部受扭縱筋截面面積Asv-受扭箍筋單肢截面面積 Ucor-截面核心部分的周長(zhǎng)，取箍筋內(nèi)表皮間的距離，即2

39、(bcor+hcor)規(guī)范中0.6 1.7，通常設(shè)計(jì)取 =1.01.25.2 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的極限扭矩計(jì)算扭矩設(shè)計(jì)值構(gòu)件承擔(dān)的極限扭矩截面核芯部分的面積，為箍筋內(nèi)皮所包圍的面積，為bcorhcor配筋強(qiáng)度比，取0.61.7，常用區(qū)間為1.01.21、抗扭配筋的上限值當(dāng)抗扭鋼筋配置過(guò)多，會(huì)出現(xiàn)混凝土被壓碎面抗扭鋼筋未屈服的脆性破壞，橋規(guī)中通過(guò)規(guī)定截面最小尺寸限制截面應(yīng)力，間接地限制抗扭鋼筋的配筋率不致過(guò)大。極限扭矩計(jì)算公式適用條件2、抗扭配筋的下限值當(dāng)扭矩小于素混凝土梁的開(kāi)裂扭矩時(shí)，即可按照構(gòu)造配置抗扭鋼筋。極限扭矩計(jì)算公式適用條件即純扭構(gòu)件的極限扭矩的計(jì)算公式適用范圍是：5.2 鋼筋混凝土

40、純扭構(gòu)件的極限扭矩計(jì)算滿(mǎn)足上式后，截面尺寸合理，且需按照極限扭矩的計(jì)算公式配置抗扭鋼筋。3、抗扭配筋的最小配筋率為了防止構(gòu)件開(kāi)裂后鋼筋迅速屈服的脆性破壞，需限定最小配筋率，包括最小箍筋配筋率和最小縱筋配筋率。極限扭矩計(jì)算公式適用條件5 受扭構(gòu)件承載力計(jì)算內(nèi)容： 5.0 概述5.1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞特征5.2 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算5.3 彎剪扭共同作用下矩形截面構(gòu)件的承載力計(jì)算5.4 復(fù)雜截面受扭構(gòu)件的承載力計(jì)算計(jì)算原則在彎剪扭共同作用下，三種承載力相互影響，承載力計(jì)算復(fù)雜。橋規(guī)采用部分相關(guān)，部分疊加的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，即對(duì)混凝土抗力部分考慮相關(guān)性的影響，對(duì)鋼筋的抗力部分采用疊加的

41、方法。5.3 彎剪扭共同作用下矩形截面構(gòu)件的承載力計(jì)算試驗(yàn)表明：在剪力和扭矩共同作用下，在受壓區(qū)承受剪切和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的雙重作用，將降低構(gòu)件內(nèi)混凝土的抗剪和抗扭能力。因此，引入剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù)t，進(jìn)行剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算。5.3.1 剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算5.3.1 剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算所給出的剪扭構(gòu)件承載力計(jì)算公式，是經(jīng)適筋梁的塑性破壞為基礎(chǔ)建立的，因此上述公式需滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定的截面尺寸最小配筋率的限制條件5.3.1 剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算截面尺寸要求5.3.1 剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算當(dāng)符合下列條件時(shí)：不進(jìn)行構(gòu)件抗扭承載力計(jì)算，僅按構(gòu)造要求配置抗扭鋼筋最小配筋率限制5.3.1 剪扭構(gòu)件的

42、承載力計(jì)算剪扭構(gòu)件配箍率滿(mǎn)足：最小配筋率限制5.3.1 剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算剪扭構(gòu)件縱筋配筋率應(yīng)滿(mǎn)足：計(jì)算方法縱筋計(jì)算：應(yīng)分別按受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力和剪扭構(gòu)件抗扭承載力要求，計(jì)算所需的縱筋截面面積；箍筋計(jì)算：應(yīng)分別按剪扭構(gòu)件的抗剪和抗扭承載力計(jì)算，所得的箍筋截面面積疊加后統(tǒng)一布置。5.3.3 彎剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算復(fù)雜截面受扭構(gòu)件的承載力計(jì)算，原則上仍可采用矩形截面受扭構(gòu)件承載力計(jì)算公式彎剪扭共同作用時(shí)，也同樣適用具體做法是將復(fù)雜截面劃分為若干個(gè)矩形截面，分別按矩形截面進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，各分塊矩形截面所承擔(dān)的扭矩設(shè)計(jì)值，按其受扭塑性抵抗矩與截面總的受扭塑性抵抗矩之比進(jìn)行分配。5.4 復(fù)雜截面受

43、扭構(gòu)件的承載力計(jì)算第六章 軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算內(nèi)容： 6.0 概述6.1 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件普通箍筋柱螺旋筋柱焊接環(huán)柱6.1 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件普通箍筋受壓短柱試驗(yàn)中，起初，荷載較小時(shí)，砼和鋼筋處于彈性階段，二者的應(yīng)力基本按彈性模量的比值分配。隨著荷載加大，砼的塑性變形開(kāi)始發(fā)展，柱子的變形越來(lái)越大。最終，柱子以砼保護(hù)層剝落，縱筋向外彎曲，砼被壓碎而破壞。破壞特征，混凝土的應(yīng)力達(dá)到軸心極限抗壓強(qiáng)度極限值，鋼筋早已達(dá)到屈服強(qiáng)度。6.1 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件普通箍筋受壓長(zhǎng)柱試驗(yàn)中，構(gòu)件因失穩(wěn)破壞破壞時(shí)柱子側(cè)身?yè)隙仍龃螅粋?cè)混凝土被壓碎，另一側(cè)出現(xiàn)橫向

44、裂縫。與同等條件的短柱相比，長(zhǎng)柱的破壞荷載較小，一般采用縱向穩(wěn)定系數(shù)來(lái)表示長(zhǎng)柱承載力降低程度。穩(wěn)定系數(shù) 計(jì)算穩(wěn)定系數(shù) 與長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)。計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比后，由附表1-10，確定穩(wěn)定系數(shù)的數(shù)值。長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算：l0 /i28 i截面最小回轉(zhuǎn)半徑， ，l0構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度，I、A構(gòu)件毛截面的慣性矩、面積長(zhǎng)細(xì)比簡(jiǎn)化計(jì)算矩形截面， l0 /b8 （b 矩形截面短邊）圓形截面，l0 /d7 （d圓形截面直徑）在引入穩(wěn)定系數(shù)后，提出普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力為6.1 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件與雙筋截面中符號(hào)意義不同，指的是縱筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和全部縱筋的截面面積當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于3%時(shí)，應(yīng)扣除鋼筋所占的混凝土面積，即

45、A=An=A-As縱向鋼筋：直徑：1232mm，根為4，縱筋之間凈距50mm，凈保護(hù)層采用受彎構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定；最小配筋率：全截面0.5%,一側(cè)0.2%，參照附表1-9復(fù)合箍筋：沿箍筋設(shè)置的縱向鋼筋離角筋間距大于150mm或15倍箍筋直徑（取較大者）范圍，則應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。6.1 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件構(gòu)造要求要求布置復(fù)合箍筋的理由：箍筋主要靠折角點(diǎn)來(lái)約束縱筋，縱筋離折角點(diǎn)越遠(yuǎn)，箍筋對(duì)縱筋的約束越弱?？v筋位置超過(guò)此范圍，應(yīng)設(shè)復(fù)合箍筋。6.1 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件-構(gòu)造要求換算截面面積：即一圈螺旋箍筋的體積除以螺旋箍筋的間距式中：dcor表示構(gòu)件截面的核心直徑； As01表示單根螺旋箍筋的截面面

46、積； S表示沿構(gòu)件軸線方向螺旋箍筋的間距。6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件螺旋箍筋的作用只能提高核心混凝土的抗壓強(qiáng)度，不能增加柱的穩(wěn)定性，即對(duì)長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不是全部受壓，螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮。規(guī)范規(guī)定：對(duì)長(zhǎng)細(xì)比l0/d大于12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用，承載力按普通箍筋柱進(jìn)行計(jì)算。6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件承載力承擔(dān)比例：為了保證正常使用條件下，保護(hù)層不剝落，按螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力的1.5倍長(zhǎng)細(xì)比要求：對(duì)長(zhǎng)細(xì)比l0/d大于12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。箍筋最小配置量：為保證由一定約束效果，

47、螺旋箍筋的換算面積As0不得小于全部縱筋A(yù)s 面積的25%6.2 螺旋箍筋構(gòu)造規(guī)定縱筋最小配筋率要求：螺旋箍筋柱的縱向鋼筋應(yīng)沿圓周均勻分布，其截面積應(yīng)不小于箍筋圈內(nèi)核心截面積的0.5%。常用的配筋率在0.8% 1.2%之間； 構(gòu)件核心截面積：應(yīng)不小于構(gòu)件整個(gè)截面面積的2/3。 直徑：不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的1/4，且不小于8mm，一般采用（812）mm。間距：螺旋箍筋的間距s不應(yīng)大于dcor/5，且不大于80mm，同時(shí)為方便施工，s也不應(yīng)小于40mm。6.2 螺旋箍筋構(gòu)造規(guī)定 當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面上受到軸力和彎矩的共同作用或受到偏心力的作用時(shí)，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件稱(chēng)為偏心受力構(gòu)件。當(dāng)偏心力為壓力時(shí)，稱(chēng)為偏心受

48、壓構(gòu)件。 7.0 概述偏心距：壓力N的作用點(diǎn)離構(gòu)件截面形心的距離e0相對(duì)偏心距：e0 /h7.0 概述偏心矩1、偏心距e0=0時(shí)，軸心受壓構(gòu)件2、當(dāng)e0時(shí)，即N=0時(shí)，受彎構(gòu)件3、偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于軸心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件之間。偏心受壓構(gòu)件截面上配有縱向受力鋼筋和箍筋。其中縱筋兩類(lèi)，受壓區(qū)鋼筋用As表示；受拉區(qū)鋼筋用As表示。7.0 概述截面鋼筋配置鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的破壞，在保證鋼筋和混凝土之間的握裹力時(shí)，均由受壓區(qū)混凝土壓碎造成的。當(dāng)荷載偏心矩和配筋情況不同時(shí)，混凝土壓碎情況不同。根據(jù)壓碎情況將偏心受壓構(gòu)件分成：大偏心受壓構(gòu)件；小偏心受壓構(gòu)件；7.0 概述破壞形態(tài)“受拉

49、破壞”（大偏心）和“受壓破壞”（小偏心）可知：（1）兩者的根本區(qū)別在于：遠(yuǎn)側(cè)的鋼筋是否受拉且屈服；（2）前者遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受拉屈服，破壞前有預(yù)兆，屬“延性破壞”；（3）后者遠(yuǎn)側(cè)鋼筋不能受拉屈服，破壞時(shí)取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度且無(wú)預(yù)兆，屬“脆性破壞”；（4）存在界限破壞（類(lèi)似受彎構(gòu)件正截面）：遠(yuǎn)側(cè)鋼筋屈服的同時(shí)，近側(cè)混凝土壓碎。7.0 概述大、小偏心受壓構(gòu)件界限7.0 概述大、小偏心受壓構(gòu)件界限大、小偏心受壓構(gòu)件的分界線：受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)變恰好達(dá)到混凝土的極限壓應(yīng)變，這種界限破壞形式與受彎構(gòu)件相似，因此，用受壓區(qū)界限高度b，來(lái)判別兩種偏心受壓形態(tài)；b的取值，參見(jiàn)教材53頁(yè)，表

50、3-2。7.0 概述大、小偏心受壓構(gòu)件界限圖中a點(diǎn)表示純彎構(gòu)件的情況，c點(diǎn)代表軸心受壓構(gòu)件的情況。曲線上任一點(diǎn)d的坐標(biāo)代表截面承載力的一種M和N的組合。 如任意點(diǎn)e位于圖中曲線的內(nèi)側(cè)，即未達(dá)到承載能力極限狀態(tài)，構(gòu)件安全；反之，承載力不足。 7.0 概述偏心受壓構(gòu)件的M-N曲線7.0 概述縱向彎曲影響鋼筋混凝土受壓構(gòu)件在隨偏心力后，將產(chǎn)生縱向彎曲變形，即側(cè)向變形。對(duì)于短柱，側(cè)身?yè)隙刃?，一般可忽略影響。?duì)于長(zhǎng)柱，因側(cè)向變形的存在，截面所受彎矩不再是 ，而是把 稱(chēng)為初始彎矩或一階彎矩，把 稱(chēng)為附加彎矩或二階彎矩。 7.0 概述縱向彎曲影響公路橋規(guī)規(guī)定，對(duì)下列情況應(yīng)考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的變形對(duì)軸向

51、力偏心距乘以偏心距增大系數(shù)。即：偏心受壓構(gòu)件控制截面的實(shí)際彎矩應(yīng)為：7.0 概述縱向彎曲影響稱(chēng)為偏心受壓構(gòu)件考慮縱向撓曲影響的軸向力偏心距增大系數(shù)。具體的計(jì)算表達(dá)式：1：荷載偏心率對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，1=0.2+2.7e0/h0 1.02：長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù) ，2 = 1.15 0.01l0 / h 1.01、構(gòu)件截面符合平截面假定；2、不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度，拉力全由鋼筋承擔(dān)；3、極限狀態(tài)下，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd，并以等效矩形應(yīng)力圖計(jì)算，矩形應(yīng)力圖的高度取x=x0；受壓邊鋼筋的應(yīng)力取鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值4、受壓混凝土的極限壓應(yīng)變5、受拉邊或受壓較小區(qū)的鋼筋應(yīng)

52、變：7.0 概述基本假定5、受拉邊或受壓較小區(qū)的鋼筋應(yīng)變：當(dāng) 時(shí)，構(gòu)件屬于大偏心受壓構(gòu)件，取 。當(dāng) 時(shí)，屬于小偏心受壓構(gòu)件，計(jì)算如下：7.0 概述基本假定7.1-1 基本公式大偏心受壓，為保證受壓鋼筋能達(dá)到屈服強(qiáng)度，必須滿(mǎn)足：7.1-1 基本公式適用條件即，同雙筋截面相似，取 ，則混凝土的壓力作用點(diǎn)和受壓鋼筋合力作用點(diǎn)作用位置重合。7.1-1 基本公式小偏心受壓，當(dāng)偏心矩很小時(shí)，全截面受壓，若 過(guò)多， 過(guò)少，則鋼筋 可能達(dá)到受壓屈服強(qiáng)度，從而導(dǎo)致離偏心受力較遠(yuǎn)一側(cè)的混凝土被壓壞。因此，當(dāng)軸力作用點(diǎn)在 和 之間時(shí)，尚應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：對(duì)稱(chēng)配筋是指截面的兩側(cè)用相同鋼筋等級(jí)和數(shù)量的配筋，即As=As，fsd=fsd ，as=as 。對(duì)稱(chēng)配筋截面設(shè)計(jì)也要先判別破壞類(lèi)型，由于對(duì)稱(chēng)配筋的上述特點(diǎn)，式(7-4)變?yōu)椋?當(dāng)b時(shí)，按大偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，當(dāng)b時(shí)，按小偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。7.1-1 對(duì)稱(chēng)配