結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課件

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理王文煒東南大學(xué)交通學(xué)院橋梁工程系2019年9月第一章緒論Introduction教材：《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》第二版，葉見曙主編，人民交通出版社，2019年參考書目：《混凝土結(jié)構(gòu)-第2版》，葉列平，趙作周主編，清華大學(xué)出版社，2019《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD62-2019《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ50010-2019《PrestressedConcrete》，EdwardG.Nawy著，李英民縮編，重慶大學(xué)出版社，2019

總論主要內(nèi)容：總論、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及材料物理力學(xué)性能，4學(xué)時(shí)結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)計(jì)算原則，2學(xué)時(shí)受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算，18學(xué)時(shí)受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算，10學(xué)時(shí)受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算，14學(xué)時(shí)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形，4學(xué)時(shí)局部承壓，2學(xué)時(shí)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念，4學(xué)時(shí)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，14學(xué)時(shí)部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，4學(xué)時(shí)

總論本課程的教學(xué)目的：學(xué)會(huì)解決工程中的問題：尤其是工程綜合問題學(xué)會(huì)分析工程中的問題：學(xué)會(huì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)工程中的問題：創(chuàng)新和發(fā)展學(xué)會(huì)研究工程中的問題：理論研究Inquiry：putforwardyourownopinionStudy:solvetheproblembyyourselfConclusion:thatnotexistbefore總論本課程的指導(dǎo)思想：注重建立工程概念注重培養(yǎng)綜合能力注重提煉科學(xué)知識(shí)注重激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)從理論轉(zhuǎn)向?qū)嶋H，從簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)向綜合理論分析與工程概念相結(jié)合科學(xué)方法與工程創(chuàng)新相結(jié)合培養(yǎng)土木工程師的基本素質(zhì)總論如何學(xué)好本課程目的Aims概念Concept模型Model綜合Synthetic問題Problems理解Understanding分析Analysis應(yīng)用Applications總論《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》主要討論土木基礎(chǔ)設(shè)施工程中各種工程結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件受力性能、計(jì)算方法和構(gòu)造設(shè)計(jì)原理包括：

混凝土結(jié)構(gòu)（ConcreteStructures

）鋼結(jié)構(gòu)（SteelStructures）圬工結(jié)構(gòu)（MasonryStructures

）木結(jié)構(gòu)（TimberStructures

）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)

總論構(gòu)造物材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)鋼材混凝土FRP木材石材受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件受拉構(gòu)件受扭構(gòu)件橋跨墩臺(tái)基礎(chǔ)塔柱總論總論0.1各種工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍1.混凝土結(jié)構(gòu)（ConcreteStructures）主要以混凝土材料，并配以鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼管、鋼骨等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)。素混凝土結(jié)構(gòu)

鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

FRP-混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

纖維混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

鋼-混凝土結(jié)構(gòu)總論素混凝土結(jié)構(gòu)（PlainConcreteStructures）

以普通混凝土材料制作的結(jié)構(gòu)。主要用于承受壓力而不承受拉力的結(jié)構(gòu)，如重力堤壩、支墩、基礎(chǔ)、擋土墻、地坪、水泥混凝土路面、飛機(jī)場(chǎng)跑道及砌塊等。

返回總論鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（ReinforcedConcreteStructures）

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土兩種材料組成的。鋼筋是一種抗拉性能很好的材料；混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于房屋建筑、地下結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道、水利、港口工程中。返回總論預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（PrestressedConcreteStructures）

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是為解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用階段容易開裂問題而發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)。由高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度混凝土兩種材料組成的。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于房屋建筑、地下結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道、水利、港口工程中。返回總論鋼管混凝土（ConcreteFilledSteelTube）總論鋼管混凝土（ConcreteFilledSteelTube）參考書目：《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)：理論與實(shí)踐》第2版，韓林海著，科學(xué)出版社，2019《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算與應(yīng)用》，蔡紹懷編著，中國建筑工業(yè)出版社，1989返回總論鋼骨混凝土（SteelReinforcedConcrete）（EncasedConcrete）返回總論FRP-混凝土（FiberReinforcedPolymerConcrete）總論FRP-混凝土（FiberReinforcedPolymerConcrete）總論FRP-混凝土（FiberReinforcedPolymerConcrete）CFRP殼-混凝土主梁混凝土橋面板總論FRP-混凝土（FiberReinforcedPolymerConcrete）參考書目《FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)及應(yīng)用》，王文煒編著，中國建筑工業(yè)出版社，2019《FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)》，騰錦光著，中國建筑工業(yè)出版社，2019返回鋼-混凝土組合板鋼-混凝土組合梁鋼-混凝土組合（混合）結(jié)構(gòu)（SteelConcreteComposite（Hybrid）Structures）總論鋼-混凝土組合（混合）結(jié)構(gòu)（SteelConcreteComposite（Hybrid）Structures）返回總論纖維混凝土（FiberConcrete

）總論總論返回總論0.1各種工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍1.混凝土結(jié)構(gòu)（ConcreteStructures）主要以混凝土材料，并配以鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼管、鋼骨等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)。素混凝土結(jié)構(gòu)

鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

FRP-混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

纖維混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

鋼-混凝土結(jié)構(gòu)總論混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展1824年英國人阿斯普?。↗.Aspdin）發(fā)明硅酸鹽水泥1849年法國人朗波（L.Lambot）制造了第一只鋼筋混凝土小船1872年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋混凝土結(jié)構(gòu)開始應(yīng)用于土木工程距今僅150多年與磚石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)的歷史并不長，但發(fā)展非常迅速，目前混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為土木工程中最主要的結(jié)構(gòu)，而且高性能混凝土和新型混凝土結(jié)構(gòu)還在不斷發(fā)展?？傉摶炷两Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)⑴材料利用合理⑵耐久性和耐火性好，維護(hù)費(fèi)用低⑶可模性好⑷成本低總論0.1各種工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及使用范圍混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)⑴自重大⑵抗裂性差⑶混凝土一旦破壞，其修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難⑷施工復(fù)雜，工序多討論思考題：鋼材與混凝土結(jié)構(gòu)的組合形式和作用？為什么要加不同形式的鋼材？不同形式的鋼材，作用有什么不同？你有哪些新的想法？總論2.鋼結(jié)構(gòu)（SteelStructures）鋼結(jié)構(gòu)是由鋼廠軋制的型鋼或鋼板通過焊接或螺栓等連接組成的結(jié)構(gòu)。輕質(zhì)高強(qiáng)、質(zhì)地均勻生產(chǎn)、安裝工業(yè)化程度高，施工周期短密閉性能好抗震及抗動(dòng)力荷載性能好具有一定的耐熱性鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性較差

總論鋼結(jié)構(gòu)主要有：廠房鋼結(jié)構(gòu)

輕型鋼結(jié)構(gòu)大跨度鋼結(jié)構(gòu)

橋梁鋼結(jié)構(gòu)高層鋼結(jié)構(gòu)以及其和其他結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用。總論返回總論總論返回總論返回圖：1932澳大利亞503m悉尼鋼拱橋圖：1977美國518.2mNewRiver橋總論返回總論總論3.圬工結(jié)構(gòu)（SteelStructures）

圬工結(jié)構(gòu)是用膠結(jié)材料將磚、天然石料等塊材按照一定規(guī)則砌筑而成的整體結(jié)構(gòu)。便于就地取材、造價(jià)低施工復(fù)雜、質(zhì)量不易控制耐久性能好抗震性能差自重大

趙州橋（公元591-605年）又稱安濟(jì)橋，位于中國河北省趙縣城南。是現(xiàn)存最早，并且保存良好的拱橋。

單孔空腹圓弧石拱橋，長64.4m，凈跨37.20m，矢高7.23m。主拱圈上兩側(cè)各開兩個(gè)小拱，以宣泄洪水，減輕自重。該橋制作精良，結(jié)構(gòu)獨(dú)創(chuàng)，造型勻稱美麗，雕刻細(xì)致生動(dòng)，列代都予重視和保護(hù)，1991年列為世界文化遺產(chǎn)。

烏巢河橋位于湖南省鳳凰縣沱江源頭的烏巢河峽谷的縣道上。烏巢河大橋全長241m，該橋因地制宜，就地取材，綜合應(yīng)用和發(fā)展了中國近20多年來建設(shè)石拱橋的經(jīng)驗(yàn)，建成橋?qū)?m、主跨為120m的雙肋石拱橋。主拱圈由兩條分離式矩形石肋和8條鋼筋混凝土橫系梁組成。拱軸線為m=1.543懸鏈線，拱矢度1/5，拱肋為等高變寬度。采用20MPa的小石子混凝土砌100kPa的塊石；肋寬2.5m，高1.6m。該橋結(jié)構(gòu)輕盈，造型美觀，是目前世界上最大跨徑石拱橋記錄的保持者，于1990年建成通車。

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。

組合桁架橋—鋼桁架腹桿+上下混凝土翼緣板

Boulonnais橋(法國，2019年完成)44.5m+3*77m+93.5m+5*110+93.5m+3*77m+44.5m,15跨連續(xù)

4m預(yù)制節(jié)段梁，懸臂施工

鋼管桁架腹桿的構(gòu)造

組合剛構(gòu)橋—鋼箱梁+混凝土墩

阿古耶橋（日本）

3跨連續(xù)剛構(gòu)橋

36m＋36m＋36

鋼板梁與混凝土固結(jié)

總論圖：萬縣長江大橋是勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋，主跨420m。于1991年底建成，是京九（龍）鐵路和合（肥）九（江）鐵路的“天塹通途”，為雙層雙線鐵路、公路兩用橋，鐵路橋長7675米，公路橋長4460米，其中江上正橋長1806米，10個(gè)橋墩，11孔鋼梁，不論長度和跨度為160米的普通鋼桁梁外，主航道為三孔剛性桁、柔性拱，桁高16米，跨度為180米，中間一孔最大夸度達(dá)216米，最大知高32米。

目前九江大橋不僅是中國，而且是世界最長的鐵路、公路兩用的鋼桁梁大橋，既是我國南北交通的大動(dòng)脈，又是九江最引人注目的新旅游景點(diǎn)

總論圖：九江大橋香港汀九橋：汀九橋是世界上第一座多跨連續(xù)斜拉橋，該橋三橋五塔，主跨為（475m+448m）的結(jié)合梁，橋面為雙向3車道車行道，由兩塊橋面板組成，中間設(shè)置5.5m寬的伸縮縫。橋塔為獨(dú)柱型，三索面成扇形布置。

總論

總論東海大橋跨越杭州灣北部海域，連接上海南匯區(qū)蘆潮港鎮(zhèn)與浙江嵊泗崎嶇列島的小洋山島，是上海洋山國際深水港的重要配套工程，大