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結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)課件緒論
《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》主要討論各種工程結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件的受力性能、計(jì)算方法和構(gòu)造設(shè)計(jì)原理,它是學(xué)習(xí)和掌握橋梁工程和其它道路人工構(gòu)造物設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。.主要內(nèi)容選擇結(jié)構(gòu)的材料類型;選擇截面形式;擬定截面尺寸;進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)算(強(qiáng)度條件、剛度、穩(wěn)定性、抗裂性)
主要任務(wù)研究掌握基本構(gòu)件的受力性能、構(gòu)造設(shè)計(jì)、計(jì)算方法。
鋼筋砼結(jié)構(gòu)由鋼筋和砼兩種材料組成共同受力的結(jié)構(gòu)。砼抗壓強(qiáng)度高,抗拉強(qiáng)度低,為抗壓強(qiáng)度的1/8~1/20;破壞時(shí)有明顯的脆性性質(zhì)。素砼主要用于以受壓為主的基礎(chǔ)、柱墩和一些非承重結(jié)構(gòu)。
1.按受力分:受彎構(gòu)件(梁、板)受壓構(gòu)件(墩、臺(tái)、拱、壓桿等)受拉構(gòu)件(索、拉桿)受剪構(gòu)件(無(wú)純受剪構(gòu)件)受扭構(gòu)件(無(wú)純受扭構(gòu)件)(一)基本構(gòu)件分類:
2按構(gòu)件材料類型分:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)磚石、素混凝土結(jié)構(gòu)(自重大)鋼結(jié)構(gòu)(跨徑大的橋)木結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)1、結(jié)構(gòu)的組成:由若干個(gè)單元所組成的結(jié)構(gòu)骨架。2、基本(單元)構(gòu)件板:提供活動(dòng)面,直接承受并傳遞荷載;梁:板的支撐構(gòu)件,承受板傳來(lái)的荷載并傳遞;柱:承受樓面體系(梁、板)傳來(lái)的荷載并傳遞;墻:承受樓面體系(梁、板)傳來(lái)的荷載并傳遞;基礎(chǔ):將柱及墻等傳來(lái)的上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基;索:懸掛構(gòu)件或結(jié)構(gòu)體系的主要傳力單元;桿:組成空間構(gòu)件,如屋架等。
就地取材;造價(jià)低;耐久性、耐火性好;適應(yīng)性好。
自重大;施工受季節(jié)影響大;有裂縫存在;不適合用高強(qiáng)材料。
(二)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu):1.使用范圍:中小跨徑梁、板,墩臺(tái),拱,塔。
2.優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)
就地取材;造價(jià)低;耐久性、耐火性好;適應(yīng)性好。
自重大;施工受季節(jié)影響大;有裂縫存在;不適合用高強(qiáng)材料。
(二)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu):1.使用范圍:中小跨徑梁、板,墩臺(tái),拱,塔。
2.優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(三)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu):
使用高強(qiáng)材料;重量輕;跨徑大;剛度大;耐久性、耐火性好。
工藝復(fù)雜、需要備多(設(shè)計(jì)、計(jì)算、施工)。1.使用范圍:跨徑>50m的橋梁2.優(yōu)缺點(diǎn):缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(四)砌體結(jié)構(gòu):材料來(lái)源廣泛;施工簡(jiǎn)便。
自重大(自重);費(fèi)工費(fèi)時(shí)。1.使用范圍:以受壓為主的構(gòu)件(墩臺(tái)、護(hù)坡)。
2.優(yōu)缺點(diǎn):缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(五)鋼結(jié)構(gòu):自重輕;易建特大跨徑橋梁;材質(zhì)均勻;彈性模量大;是理想的彈性材料;施工方便,速度快。材料價(jià)格高;需經(jīng)常維修;耐火性差(鋼材在500℃~600℃軟化)。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)本課程特點(diǎn)1、是原理課,應(yīng)突出原理和概念2、基本構(gòu)件由不同材料組成,在了解共性特點(diǎn)的同時(shí),應(yīng)注意由于組成材料不同而導(dǎo)致的計(jì)算方法的不同3、強(qiáng)調(diào)不同材料構(gòu)件的計(jì)算原理和方法4、涉及內(nèi)容多,系統(tǒng)性差5、公式多、公式的條件多6、簡(jiǎn)化、近似和經(jīng)驗(yàn)處理多學(xué)習(xí)方法注意本課程與相關(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)題混凝土結(jié)構(gòu)理論大都建立在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上,目前還缺乏完善的理論體系。很多公式不能有嚴(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,才能保證安全可靠注意理論聯(lián)系實(shí)際,積累一定的感性認(rèn)識(shí),對(duì)學(xué)習(xí)本課程十分有益本課與材力、結(jié)力之間的區(qū)別:A.鋼筋和砼兩種材料組成的構(gòu)件是非均勻、非連續(xù)、非彈性的材料。因此計(jì)算中常用到半經(jīng)驗(yàn)、半理論的修正系數(shù)。B.設(shè)計(jì)的綜合性:材力、結(jié)力側(cè)重于構(gòu)件的應(yīng)力(或內(nèi)力)和變形的計(jì)算,它們的答案往往是唯一的?;炷两Y(jié)構(gòu)所要解決的不僅是承載力和變形計(jì)算問(wèn)題,更主要的是構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),包括材料選擇、結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件類型和配筋構(gòu)造等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問(wèn)題,不僅要考慮結(jié)構(gòu)受力的合理性,還要考慮使用要求、材料、造價(jià)、施工制造等方面問(wèn)題。因此,本課程的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)的多方案性,答案常常不是唯一的。而且設(shè)計(jì)工作通常也不是一次就成功的。設(shè)計(jì)原則:安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀?;炷两Y(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問(wèn)題1、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)并注意擴(kuò)大知識(shí)面?;炷两Y(jié)構(gòu)的基本理論相當(dāng)于鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土的材料力學(xué),它是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的,因此除了課堂學(xué)習(xí)以外,還要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié),以進(jìn)一步理解學(xué)習(xí)內(nèi)容和訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的基本技能。2、突出重點(diǎn)并注意難點(diǎn)的學(xué)習(xí)。本課程的內(nèi)容多、符號(hào)多、計(jì)算公式多、構(gòu)造規(guī)定也多,學(xué)習(xí)時(shí)要遵循教學(xué)大綱的要求,貫徹“少而精”的原則,突出重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。3、深刻理解重要的概念,熟練掌握設(shè)計(jì)計(jì)算的基本功,切記死記硬背。要求熟練掌握、深刻理解一些重要的概念并在今后的學(xué)習(xí)中不斷的深入理解。1932澳大利亞503m悉尼鋼拱橋1977美國(guó)518.2mNewRiver橋360m廣州丫髻沙特大橋三跨連續(xù)自錨式中承式鋼管混凝土拱橋。以高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼鉸線作為系桿,拱座基礎(chǔ)只有較小水平推力。主拱采用中承式雙肋懸鏈線無(wú)鉸拱,矢跨比為1/4.5。每片拱肋由6750鋼管混凝土組成,由橫向平聯(lián)板、腹桿連接成為鋼管混凝土桁架。邊拱采用上承式雙肋懸鏈線半拱,每片拱肋由鋼筋混凝土單箱單室截面組成。轉(zhuǎn)體施工法。1990四川旺蒼115米東河橋
下承式鋼管混凝土預(yù)應(yīng)力系桿拱橋,矢度1/6。兩片拱肋間用直徑800mm橫撐連接以保持其穩(wěn)定性?;钶d作用下拱腳的水平推力由系桿及橋墩共同承擔(dān)。鋼管拱肋實(shí)際上是一種復(fù)合材料,在破壞荷載作用下,鋼管不僅起縱筋的作用,而且對(duì)混凝土起螺旋箍筋的作用,以提高構(gòu)件的承載能力。在施工階段,鋼管起著勁性骨架的作用。世界上跨徑最大的石拱橋。橋?qū)?m,雙肋石拱橋,腹拱為9孔1
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