第一篇:802-《結構設計原理》
適用專業代碼:081406、085213
適用專業名稱:橋梁與隧道工程
課程編號:802課程名稱:結構設計原理
一、考試的總體要求
考察學生對結構設計原理的基礎知識及概念的掌握程度:包括鋼筋混凝土、預應力混凝土、圬工、鋼結構及組合結構構件的受力特性及設計計算方法,對實際工程結構構件獨立進行設計驗算,運用基本原理和實驗研究解決工程實際問題的能力等。
二、考試內容及比例
1、鋼筋混凝土結構。要求掌握鋼筋混凝土結構的基本概念和受力構件的強度、剛度計算原理,熟悉極限狀態法設計的基本概念和現行公路混凝土橋涵設計規范,了解深梁的破壞形態及計算。試題比例約為25%。
2、預應力混凝土結構。要求掌握預應力混凝土結構的基本概念和受彎構件的設計與計算原理,熟悉部分預應力混凝土受彎構件受力特點及設計計算方法,了解其它預應力混凝土結構。試題比例約為25%。
3、圬工結構。要求掌握磚、石及混凝土結構的基本概念,熟悉受壓構件的強度計算,了解其它受力構的強度計算。試題比例約為5%。
4、鋼結構。熟悉鋼結構中材料與結構的基本特性、失效類型及控制措施,要求掌握鋼結構連接和基本構件的受力特性與設計計算方法,以及現行公路鋼結構橋梁設計規范的相關規定。試題比例約為30%。
5、鋼-混凝土組合結構。要求掌握鋼-混凝土組合結構基本概念、受力特性,熟悉鋼-混凝土組合結構的計算原理,了解鋼-混凝土組合結構的構造設計規定。試題比例約為15%。
三、試卷類型及比例
1、選擇題10%
2、簡答題30%
3、論述題30%
4、計算題30%
四、考試形式及時間
考試形式為閉卷筆試,考試時間為3小時左右。
五、主要教材及參考書目
1、《結構設計原理》(第二版)人民交通出版社,葉見曙等主編,2005.5.2、中華人民共和國行業標準.《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004),人民交通出版社,2004.3、中華人民共和國行業標準.《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》(JTJ 025-86),人民交通出版社,1986.4、中華人民共和國行業標準.公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004).北京: 人民交通出版社,2004.5、中華人民共和國行業標準.公路圬工橋涵設計規范(JTG D61-2005).北京: 人民交通出版社,2005.6、沈祖炎 等.鋼結構基本原理.北京:中國建筑工業出版社, 2008.7、聶建國 等.鋼-混凝土組合結構.北京:中國建筑工業出版社, 2005.
第二篇:結構設計原理小結
ec--混凝土彈性模量;
efc--混凝土疲勞變形模量;
es--鋼筋彈性模量;
c20--表示立方體強度標準值為20n/mm2的混凝土強度等級;
f'cu--邊長為150mm的施工階段混凝土立方體抗壓強度;
fcu,k--邊長為150mm的混凝土立方體抗壓強度標準值;
fck,fc--混凝土軸心抗壓強度標準值,設計值;
ftk,ft--混凝土軸心抗拉強度標準值,設計值;
f'ck,f'tk--施工階段的混凝土軸心抗壓,軸心抗壓拉強度標準值;
fyk,fptk--普通鋼筋,預應力鋼筋強度標準值;
fy,f'y--普通鋼筋的抗拉,抗壓強度設計值;
fpy,f'py--預應力鋼筋的抗拉,抗壓強度設計值。
第2.2.2條 作用,作用效應及承載力
n--軸向力設計值;
nk,nq--按荷載效應的標準組合,準永久組合計算的軸向力值;
np--后張法構件預應力鋼筋及非預應力鋼筋的合力;
np0--混凝土法向預應力等于零時預應力鋼筋及非預應力鋼筋的合力;
nu0--構件的載面軸心受壓或軸心受拉承載力設計值;
nux,nuy--軸向力作用于x軸,y軸的偏心受壓或偏心受拉承載力設計值;
m--彎矩設計值;
mk,mq--按荷載效應的標準組合,準永久組合計算的彎矩值;
mu--構件的正截面受彎承載力設計值;
mcr--受彎構件的正截面開裂彎矩值;
t--扭矩設計值;
v--剪力設計值;
vcs--構件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承載力設計值;
fl--局部荷載設計值或集中反力設計值;
σck,σcq--荷載效應的標準組合,準永久組合下抗裂驗算邊緣的混凝土法向應力;
σpc--由預加力產生的混凝土法向應力;
σtp,σcp--混凝土中的主拉應力,主壓應力;
σfc,max,σfc,min--疲勞驗算時受拉區或受壓區邊緣纖維混凝土的最大應力,最小應力;
σs,σp--正載面承載力計算中縱向普通鋼筋,預應力鋼筋的應力;
σsk--按荷載效應的標準組合計算的縱向受拉鋼筋應力或等效應力;
σcon--預應力鋼筋張拉控制應力;
σp0--預應力鋼筋合力點處混凝土法向應力等于零時的預應力鋼筋應力;
σpe--預應力鋼筋的有效預應力;
σl,σ'l--受拉區,受壓區預應力鋼筋在相應階段的預應力損失值;
τ--混凝土的剪應力;
ωmax--按荷載效應的標準組合并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度。
第2.2.3條 幾何參數
a,a'--縱向受拉鋼筋合力點,縱向受壓鋼筋合力點至截面近邊的距離;
as,a's--縱向非預應力受拉鋼筋合力點,縱向非預應力受壓鋼筋合力點至截面近邊的距離;
ap,a'p--受拉區縱向預應力鋼筋合力點,受壓區縱向預應力鋼筋合力點至截面近邊的距離;
b--矩形截面寬度,t形,i形截面的腹板寬度;
bf,b'f--t形或i形截面受拉區,受壓區的翼緣寬度;
d--鋼筋直徑或圓形截面的直徑;
c--混凝土保護層厚度;
e,e'--軸向力作用點至縱向受拉鋼筋合力點,縱向受壓鋼筋合力點的距離;
e0--軸向力對截面重心的偏心距;
ea--附加偏心距;
ei--初始偏心距;
h--截面高度;
h0--截面有效高度;
hf,h'f--t形或i形截面受拉區,受壓區的翼緣高度;
i--截面的回轉半徑;
rc--曲率半徑;
la--縱向受拉鋼筋的錨固長度;
l0--梁板的計算跨度或柱的計算長度;
s--沿構件軸線方向上橫向鋼筋的間距,螺旋筋的間距或箍筋的間距;
x--混凝土受壓區高度;
第三篇:結構設計原理-2007答案
試題名稱:404結構設計原理(A)
2007年碩士研究生入學考試試題
試題名稱:404結構設計原理(A)
一、名詞解釋(每小題6分, 共54分)
1.混凝土在荷載長期作用下產生隨時間而增長的變形稱為徐變,當應力≤0.5R0a時,為線性徐變
2.結構的安全性,適用性,耐久性這三者總稱為可靠性
3.將鋼筋和受壓區混凝土兩種材料組成的實際截面換算成一種抗壓性能相同的假想材料組成的勻質截面為換算截面
4.超過這種極限狀態而導致的破壞,是指允許結構物發生局部損壞,而對已發生就不破壞結構的其余部分,應該具有適當的可靠度,能繼續承受降低了的設計荷載。
5.構件的受力表面上僅有部分面積承受壓力時,稱為局部承壓。
6.砌體是由不同形狀和尺寸的磚、石及混凝土塊材通過砂漿等膠結料按一定的砌筑規則砌筑而成的滿足構件既定尺寸和形狀的受力整體。
7.當配筋率超過一定值,受壓區混凝土壓碎,受拉鋼筋未屈服的梁。
8.按正常使用極限狀態設計時受彎構件預應力度λ是由預加力大小確定的消壓彎矩M0與外荷載彎矩M的比值
9.梁高與跨徑相差不大的梁;計算時除了考慮彎曲變形外,還須考慮剪切變形的影響
10、鋼筋與混凝土由于受變形差(相對滑移)沿鋼筋與混凝土接觸面上產生的剪應力。
二、簡答題(每小題10分, 共40分)
1、答:內部因素:混凝土強度,滲透性,混凝土強度標號,水泥品種,等級,用量,外加劑用量。外部因素:溫度,CO2含量,考慮問題:凍融破壞,堿集料,侵蝕性介質腐蝕(SO+,H+,海水,鹽類結晶型腐蝕),機械磨損,混凝土炭化,鋼筋銹蝕等。
2、答:應考慮的因素:大氣侵蝕因素,其他環境因素作用,及保證鋼筋和混凝土有良好的粘結性。
3、答:不能再增加荷載,因為裂縫截面出的受拉鋼筋已經屈服,因此其拉力保持為常值;裂縫截面出受拉區大部分混凝土已經推出工作,受壓區混凝土壓應力曲線圖形比較豐滿,有上升端曲線,也有下江段曲線;由于裂縫開展使得截面內力臂略有增加,故截面彎矩也
略有增加;彎矩—曲率關系為接近與水平直線的曲線,截面承載能力沒有明顯變化。
4、答:受拉區施加預應力對受力性能的影響:減小構件豎向剪應力和主拉應力,提高結構的剛度,減小重復荷載的應力幅值。
受壓區施加預應力對受力性能的影響:對跨度較大的構件,為滿足運輸、安裝過程中的受力要求,有時需在使用階段的受壓區設置預應力鋼筋。不利影響:抗裂性和承載能力均下降。
5、答:鋼材破壞的兩種形式:塑性破壞和脆性破壞。
對結構安全的影響:塑性破壞由于變形過大,超過了鋼材可能的應變能力而產生,由于有較大的塑性變形發生且變形持續時間較長,容易即使發現而采取措施給予補救,對結構安全影響小;脆性破壞是突然發生的沒有明顯的預兆,因而無法及時察覺和采取補救措施,一旦發生則可能導致整個結構發生破壞,與塑性破壞相比較,其后果嚴重,危險性較大。
6、全預應力混凝土簡支受彎構件的主要設計步驟:
(1)根據設計要求,參照已有設計的圖紙和資料,選定構件的截面型式與相應尺
寸。
(2)根據結構可能出現的荷載組合,計算控制截面最大的設計彎矩和剪力。
(3)根據正截面抗彎要求和已初定的混凝土截面尺寸,估算預應力鋼筋的數量并
進行合理布置
試題名稱:404結構設計原理(A)
(4)計算主梁截面幾何特性
(5)計算預應力筋的張拉控制應力,估算各項合理損失并計算各階段相應的有效
預應力
(6)進行施工和使用階段的應力驗算
(7)進行正截面、斜截面強度驗算
(8)進行主梁的變形計算
(9)進行錨端局部承受計算與錨固區設計
7、。
8、。
三、敘述題
3、答:鋼筋混凝土受彎構件縱向受拉鋼筋的彎起位置的確定,應考慮正截面抗彎強度、斜截面抗彎強度和斜截面抗剪強度三方面的問題。其中正截面抗彎強度通過計算滿足Mj?Mu保證安全;斜截面抗彎強度通過構造保證其安全性,即彎起點距鋼筋充分利用點的距離?0.5h0;斜截面抗剪通過計算滿足Qj?Qu保證其受力的安全性。
4、答:復合應力狀態下的混凝土強度有二向應力狀態、三向應力狀態、法向應力和剪應力復合后的強度。(5分)
在二向應力狀態中雙向受拉兩應力相互影響不大,雙向受壓混凝土強度要比單向受強度提高27%,拉壓復合時混凝土的強度將會降低。法向應力和剪應力復合狀態下,由于剪應力的存在,混凝土的抗壓強度將低于單軸向抗壓強度。三向應受壓狀態下,混凝土的抗壓強度將大為提高,比單向受強度提高6~7倍。(5分)
在設計中采用受壓柱中配置箍筋和鋼管混凝土柱以及抗剪鋼筋與預應力筋等滿足這些特性。(5分)
5、答:受彎構件中,箍筋主要幫助混凝土抗剪,抑制裂縫開展和延伸,固定縱向鋼筋并與其組成骨架。形式主要有:雙肢開口式、雙肢封閉式、四肢封閉式。
受壓構件中,有普通箍筋和螺旋箍筋,普通箍筋的主要作用是防止縱向鋼筋局部壓屈,并與縱向鋼筋形成鋼筋骨架便于施工,螺旋箍筋的作用是使截面核心混凝土成為約束混凝土,從而提高構件的強度和延性。
受扭構件中,箍筋的作用是直接抵抗主拉應力,限制裂縫的開展,其形式必須采取封閉式。
6、答: 因為軸心受壓構件的承載力雖然主要由混凝土負擔,但設置縱向鋼筋一方面可以協助混凝土受壓以減少構件截面尺寸,另一方面可以承受可能存在的不大的彎矩,防止構件的突然脆性破壞。
要求對配筋率不易過大,因為隨著荷載持續時間的增長,混凝土壓應力增大,鋼筋壓應力增大,一開始變化快,以后逐步趨于穩定,其中,混凝土的壓應力變化幅度較小,鋼筋應力變化幅度大,在發生混凝土徐變時,混凝土與鋼筋之間仍有粘結力,兩者的變形不能協調,造成實際上混凝土受拉而鋼筋受壓,若縱向鋼筋配筋率過大,可能使混凝土的拉應力達到其抗拉強度后而拉裂,會出現若干與軸線垂直的貫通裂縫,故在設計中全部受壓鋼筋配筋率不易超過3—5%,若很小時縱筋對構件承載力影響很小,接近素混凝土,徐變使混凝土的應力降低很多,縱筋將起不到防止脆性破壞的緩沖作用,同時為了承受可能存在的較小彎矩,以及混凝土收縮,溫變引起的拉應力規定不小于0.2%。
第四篇:結構設計原理 小結
一鋼筋砼結構:筋或鋼筋骨架的砼制成的結構。由配置受力的普通鋼2.土的變形將隨時間而增加,徐變:在荷載的長期作用下,混凝亦即在應力不變的情況下,間繼續增長。3.混凝土的應變隨時用下產生的應力大小②加荷時砼的徐變影響因素:①砼在長期荷載作齡期③砼的組成成分和配合比④養護及使用條件下的溫度與濕度
4.化學過程中體積隨時間推移而減小收縮:在混凝土凝結和硬化的物理的現象
5.部分超過某一特定狀態而不能滿足極限狀態:當整個結構或結構的一設計規定的某一功能要求時,則此特定狀態成為該功能的極限狀態。6.構構件達到最大承載能力,承載力極限狀態:對應于結構或結或不適于繼續承載的變形或變位的狀態。個結構或結構的一部分作為剛體失①整去平衡如滑動傾覆②結構構件或連接處因超過材料強度而破壞勞破壞)(包括疲繼續承載③結構轉變成機動體系④或因過度的塑性變形而不能結構或結構構件喪失穩定如柱的屈壓失穩7.結構構件達到正常使用或耐久性能正常使用極限狀態:對應于結構或的某項限值的狀態。或外觀的變形②影響正常使用或耐①影響正常使用久性的局部損壞③影響正常使用的振動④影響正常使用的其他特定狀態
8.定的條件下,完成預定功能的概率可靠度:結構在規定時間內,在規9.全等級②砼構件破壞類型可靠度指標與什么有關:①結構安
一、1.來協助混凝土承擔壓力的截面雙筋截面 名詞解釋:在截面受壓區配置鋼筋
2.My=Mu界限破壞/平衡破壞:當ρ增大到使 混凝土壓碎幾乎同時發生。時,受拉鋼筋屈服與受壓區3.界限破壞 梁的受拉區鋼筋達到屈服應變/平衡破壞:當鋼筋混凝土
εy緣也同時達到其極限壓應變而開始屈服時,受壓區混凝土邊而破壞
εcu1.四章相對界限受壓區高度 ξb: 1.力剪跨比:-名詞解釋 受彎構件斜截面破壞形態和抗剪能σ與剪應力剪跨比τ的相對比值,m反映了梁內正應是影響力的主要因素,2.配箍率: 六七章1.考慮縱向撓曲影響偏心距增大系數η:-名詞
向力偏心距增大系數(二階效應)偏心受壓構件的軸2.構件計算中,穩定系數φ:附加效應使構件承載力降低的計算考慮構建長細比增大的鋼筋混凝土軸心受壓系數成為軸心受壓構件的穩定系數。九章1.-名詞
境、耐久性:指混凝土結構在自然環下,使用環境及材料內部因素的作用需要花費大量資金加固處理而保持
在設計要求的目標使用期內,不
安全、使用功能和外觀要求的能力二篇1.-名詞 凝土或鋼筋混凝土中引入內部應力,預應力混凝土:
是事先人為地在混且其數值和分布恰好能將使用荷載產生的應力抵消到一個合適程度的配筋混凝土2.混凝土的方法先張法:先張拉鋼筋,后澆筑構件
3.混凝土結硬后,后張法:先先澆筑構件混凝土,待錨固的方法
再張拉預應力鋼筋并4.隨著張拉、預應力損失:預應力鋼筋的預應力低的現象 錨固過程和時間推移而降
一章1.-簡答題的材料,鋼筋和混凝土兩種力學性能不同作的理由????能結合在一起有效的共同工答:1:混凝土和鋼筋之間有著良好的粘結力,個整體,使兩者能可靠的結合成一同變形,完成其結構功能在荷載作用下能夠很好的共
2也較為接近,鋼筋(:鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數度,混凝土(1.0*10-5~1.2*10-51.2*10-5)/)攝氏,因此,溫度應力而破壞兩者之間的粘結,當溫度變化時,不致產生較大的3保護鋼筋免遭銹蝕的作用,:包圍在鋼筋外面的混凝土,起著 筋和混凝土的共同作用保證了鋼
三章1.-簡答題
筋,其作用是什么?鋼筋混凝土梁和板內配置哪些鋼在板的受拉區的主鋼筋答:主鋼筋:沿板的跨度方向布置
分布鋼筋: 鋼筋垂直于板受力鋼筋的分布時也起著固定受力鋼筋位置、作用:使主鋼筋受力更均勻同凝土收縮和溫度應力的作用。分擔混 縱向受拉鋼筋彎起鋼筋: 斜鋼筋:: 梁內箍筋
且在構造上起著固定縱向鋼筋位置:作用:幫助混凝土抗剪而的作用并與縱向鋼筋、架立鋼筋等組成骨架,架立鋼筋 設置的縱向鋼筋:為構成鋼筋骨架用而附加 抗裂鋼筋后,可以減小混凝土裂縫寬度:在梁側面發生混凝土裂縫2.<=x<=在雙筋截面中,為什么要求2a’s 筋答:A’s2aξb h0 ?達到抗壓強度設計值’s <=x因為為了保證受壓鋼f’sd梁情況x<=ξb h0為了防止出現超筋3些基本假定?.受彎構件正截面承載力計算有哪
抗拉強度答:平截面假定材料應力應變的應力不考慮混凝土的 4.為哪幾個階段?每個階段的特點適筋梁正截面破壞受力全過程分答:Ⅰ彈性工作階段Ⅱ塑性變形階段 Ⅲ破壞階段Ⅰ階段
有裂縫:梁混凝土全截面工作,梁沒
Ⅱ階段上,力隨荷載的增加而增加,拉區混凝土退出工作,:出現裂縫,再有裂縫的界面
鋼筋拉應Ⅲ階段筋的拉應力一般仍維持在屈服強度:鋼筋的拉應變增加很快但鋼不變,裂縫急劇開展,中和軸繼續上升,不斷增大混凝土受壓區不斷縮小,壓應力5.答:如何判斷
度中和軸在受壓翼板內,T形的種類
受壓區高果中和軸在梁肋部,受壓區高度x<=h’f則為第一類T形截面,如x>h6.’f則為第二類T形截面答:混凝土結構的優缺點 優點:混凝土可模型較好,結構造型靈活,形狀的構件,可以根據需要澆筑成各種好,缺點:自重較大,抗裂性較差,結構整體性、耐久性較四章修補困難1.-簡答 么情況下發生?斜截面破壞形態有幾類?各在什
答:
大(斜拉破壞,m>3)
往往發生于剪跨比較減壓破壞,剪跨比為下易發生1<=m<=3情況斜壓破壞,剪跨比較小(m<1)2.素有哪些?影響斜截面受剪承載力的主要因答:剪跨比m,混凝土抗壓強度fcu,縱向鋼筋配筋率配箍率和箍筋強度
3.上、下限,實質是什么斜截面抗剪承載力為什么要規定載力公式的使用條件?)?(即抗剪承答:時,當梁的截面尺寸較小而剪力過大 就可能在梁的肋部產生過大的主壓應力,板壓壞)使梁發生斜壓破壞(或梁肋小尺寸。所以要設置上限值即截面最
鋼筋混凝土梁出現斜裂縫后,處原來由混凝土承受的拉力全部傳斜裂縫給箍筋承擔,使箍筋的拉應力突然增大,應力很快達到其屈服強度,為了不至于斜裂縫一出現,地抑制斜裂縫發展,甚至箍筋被拉斷不能有效箍筋而導致發生斜拉破壞就要設置下限值4.彎矩包絡圖?兩者之間的關系如什么叫材料抵抗彎矩圖?什么叫何?答:材料抵抗彎矩圖
:是沿梁長各正截面按實際配置的總受拉鋼筋面積能產生的抵抗彎矩圖,面所具有的抗彎承載力即表示各正截 彎矩包絡圖矩組合設計值:是沿梁長度各截面上彎標表示該截面上作用的最大設計彎Md的分布圖,其縱坐矩關系
圖,保證了梁段內任一截面不會發生:抵抗彎矩圖外包了彎矩包絡正截面破壞餓斜截面抗彎破壞,梁的抵抗彎矩圖應覆蓋計算彎矩包采用絡圖的原則可以解決縱向鋼筋在彎
起鋼筋彎起點是否可以彎起的問題。六七章-簡答 1.軸心受壓構件設計時,縱向受力鋼筋和箍筋的作用分別是什么? 答:縱向受力鋼筋:①協助混凝土承擔壓力,可減小構件截面尺寸②承受可能存在的不大的彎矩 ③ 防止構件的突然脆性破壞,箍筋:防止縱向鋼筋局部壓屈,并與縱向鋼筋形成鋼筋骨架,便于施工 2.進行螺旋筋柱正截面受壓承載力計算時,有哪些限制條件?為什么要做出這些限制條件? 答:滿足0.9(fcd A cor+kfsdAs0+f’sdA’s)<=1.35υ(fcdA+f’cdA’s)否則保護層會過早剝落P1353.寫出橋梁工程中,矩形截面大、小偏心受壓構件承載力的計算公式 P146~147 二篇-簡答 1.公路橋規規定的先(后)張預應力混凝土梁中預應力損失為幾項? 答:先張:鋼筋與臺座間的溫差引起的應力損失 后張:預應力筋與管道壁間摩擦引起的應力損失 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失
先后:鋼筋與臺座間的溫度差引起的應力損失,混凝土彈性壓縮引起的應力損失,鋼筋松弛引起的應力損失,混凝土收縮和徐變引起的應力損失 2.預應力混凝土結構的優缺點? 答:優點:提高了構件的抗裂度和剛度,可以節省材料,減少自重,可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應力,結構質量安全可靠,預應力可作為結構構件連接的手段,促進了橋梁結構新體系與施工方法的發展 缺點:工藝較復雜,對施工質量要求甚高,需要有專門設備,如張拉機具、灌漿設備等。預應力上拱度不易控制,預應力混凝土結構的開工費較大,對于跨徑小、構件數量少的工程,成本較高
第五篇:結構設計原理 總結
結構:一般把構造物的承重骨架組成部分統稱為結構
常用的結構一般可分為:混凝土結構 鋼結構 圬工結構 木結構
鋼筋混凝土結構:是由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝土制成的結構 混凝土:是用水泥,砂子,石子三種材料經水拌合凝固硬化后制成的人工材料 鋼筋混凝土的產生:將鋼筋和混凝土結合在一起共同工作,混凝土承受壓力,鋼筋承受拉力,將可以充分發揮各自的優勢。鋼筋分類:按加工方式不同分為 熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、冷拔鋼絲,冷加工方法有 冷軋、冷拉、冷拔,預應力鋼筋分為 高強鋼筋、鋼絞線、高高強鋼絲及鋼絲束 徐變:在荷載的長期作用下,混凝土的變形將隨時間而增加,亦即在應力不變的情況下,混凝土的應變隨時間繼續增長,這種現象被稱為徐變。
徐舒:鋼筋在一定拉應力值下,將其長度固定不變,則鋼筋中的應力將隨時間延長而降低 混凝土立方體抗壓強度:以變長是150mm立方體標準試件中在20攝氏度正負2度,強度和溫度95%以上潮濕空氣中養護28d,依照標準制作方法和實驗方法測得的抗壓強度值。混凝土軸心抗壓強度:按照立方體試件相同條件下制作和試驗方法所得的棱柱體試件的抗壓強度值 混凝土抗拉強度:用兩端預埋鋼筋的混凝土棱柱體做試件,試驗時用試驗機夾具夾緊兩外伸的鋼筋施加拉力,破壞在沒有鋼筋中部截面被拉斷,其平均應力。混凝土劈裂抗拉強度:由立方體或圓柱體的劈裂試驗測定的抗拉強度
設計:在預定的作用及材料性能條件下,確定構建按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和構造要求目標可靠指標:用作公路橋梁結構設計依據的可靠指標
可靠性:結構在規定的時間(設計基準期)內,在規定的條件(結構設計時所確定的正常設計、正常施工和正常使用條件)下,完成預定功能的能力,安全性、適用性、耐久性稱為結構的可靠性可靠度:結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能的概率。設計基準期:進行結構可靠性分析時,考慮持久設計狀況下各項變量與時間關系所采用的基準時間參數極限狀態:當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態而不能滿足設計規定的某一功能要求時,則此特定狀態稱為該結構的極限狀態
結構抗力:結構構件承受內力和變形的能力。它是結構材料性能扣幾何參數等的函數 作用:施加在結構上的集中力或分布力,或引起結構外加變形或約束變形的原因,它分為直接作用和間接作用作用標準值:結構或結構構件設計時,采用的各種作用的基本代表值 可變作用準永久值:在設計基準期間,可變作用超越的總時間約為設計基準期一半的作用值 可變作用頻遇值:在設計基準期間,可變作用超越的總時間為規定的較小比率或超越次數為規定次數的作用值梁內鋼筋組成:縱向受拉鋼筋(主鋼筋)、彎起鋼筋或斜鋼筋、箍筋、架立鋼筋和水平縱向鋼筋綁扎鋼筋骨架:將縱向鋼筋與橫向鋼筋通過綁扎而成的空間鋼筋骨架一般用于整體現澆
焊接鋼筋骨架:先將縱向受拉鋼筋(主鋼筋)彎起鋼筋或斜筋和架立鋼筋焊接成平面骨架,然后用箍筋將數片焊接的平面骨架組成空間骨架。
塑性破壞(延性破壞):結構或構件在破壞前有明顯變形或其他征兆 脆性破壞:結構或構件在破壞前無明顯變形或其他征兆
配筋率:所有配置的鋼筋截面面積與規定的混凝土截面面積的比值
腹筋:把箍筋和彎起(斜)鋼筋統稱為梁的腹筋
剪跨比:剪跨比是一個無量綱常數,用來表示,此處M和V分別為剪彎區段中某個豎直截面的彎矩和剪力,h0為截面有效高度。廣義剪跨比:m=M/Vh0 狹義剪跨比:m=a/h0 配箍率:=Asv/bsv,Asv表示斜截面內配置在延梁長方向上一個箍筋間距sv范圍內的箍筋各肢總截面積b表示截面寬度sv表示延梁長方向的箍筋的間距 剪壓破壞:隨著荷載的增大梁的剪彎區段內陸續出現幾條斜裂縫,其中一條發展成為臨界斜裂縫,它出現后梁承受的荷載還能繼續增加,而斜裂縫伸展至荷載墊板下直到斜裂縫頂端的混凝土在正應力剪應力及荷載引起的豎向局部正應力的共同作用下被壓酥而破壞
斜截面投影長度:自縱向構件與斜裂縫低端而橡膠至斜裂縫頂端距離水平投影長度 充分利用點:在結構中鋼筋的長度被充分利用的點
彎矩包絡圖:沿梁長度各截面上彎矩組合設計值Md的分布圖,其縱坐標表示該截面上作用的最大設計彎矩
抵抗彎矩圖:以各截面實際的縱向受拉鋼筋所能承受的彎矩為縱坐標,以相應的截面位置為橫坐標,所作出的彎矩圖形。即表示各正截面所具有的抗彎承載能力。
鋼筋混凝土構件抗扭性能的兩個重要衡量指標:1構件的開裂扭矩2構件的破壞扭矩 軸心受壓構件:當構件受到位于截面形心的軸向壓力作用時的構件
縱向穩定系數? :考慮構件長細比增大的附加效應使構件承載力降低的計算系數。
長細比:桿件的計算長度與桿件截面的回轉半徑之比
偏心受壓構件:當軸向壓力N的作用線偏離受壓構件的軸線時。
壓彎構件:截面上同時承受軸心壓力和彎矩的構件。
界限破壞:受拉鋼筋達到屈服應變時,受壓區混凝土也剛好達到極限壓應變而壓碎。
對稱配筋:截面的兩側所用鋼筋的等級和數量均相同的配筋。
受拉構件:當縱向拉力作用線與構件截面形心軸線重合時成為受拉構件
換算截面:將鋼筋和混土兩種材料組成的實際截面換算成為一種拉壓性能相同的假想材料組成的勻質截面裂縫寬度的影響因素:1混凝土強度等級2鋼筋保護層厚度3受拉鋼筋應力4鋼筋直徑5受拉鋼筋配筋率6鋼筋外形7直接作用性質8構件受力性質
預拱度:施工時預設的反向撓度撓度:結構構件的軸線或中面由于彎曲引起垂直于軸線或中面方向的線位移抗彎剛度:構件截面抵抗彎曲變形的能力
混凝土結構耐久性:混凝土結構在自然環境、使用環境及材料內部因素的作用下,在設計要求的目標使用期內,不需要花費大量資金加固處理而保持安全、使用功能和外觀要求的能力。影響混凝土結構耐久性的主要因素:1混凝土凍融破壞2混凝土的堿骨料反應3侵蝕性介質的腐蝕4機械磨損5混凝土的碳化6鋼筋銹蝕
預應力混凝土結構:事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內部應力,且其數值和分布恰好能將使用荷載產生的內力抵消到一個合適程度的混凝土。
預應力度:由預加應力大小確定的消壓彎矩M0與外荷載產生的彎矩Ms的比值。
預應力損失:混凝土的收縮和徐變,使預應力混凝土構件縮短,因而將引起預應力鋼筋中的預拉應力下降,成為預應力損失消壓彎矩:也就是構件抗裂邊緣預壓應力抵消到0時的彎矩 先張法:先張法是先張拉鋼筋,后澆筑構件混凝土的方法。先張法所用的預應力鋼筋,一般可用高強鋼絲、直徑較小的鋼鉸線和小直徑的冷拉鋼筋
后張法:先澆筑混凝土后張拉鋼筋的方法。張拉鋼筋的同時,構件混凝土受到預壓 A類部分預應力混凝土:允許出現拉應力且加以限制不允許開裂,拉而有限
B類部分預應力混凝土:允許出現裂縫,裂縫寬度不超過規定值,裂而有限 部分預應力混凝土:介于全預應力混凝土與普通鋼筋混凝土之間的結構,根據要求施加適量的預應力,配置普通鋼筋以保證承載力要求
無粘結預應力混凝土梁:配置主筋為無粘結預應力鋼筋的后張法預應力混凝土梁
無粘結預應力鋼筋:由單根或多跟剛強鋼絲、鋼絞線或鋼筋,沿其全長涂有專用仿佛油脂涂料層和有外包層,使之與周圍混凝土不建立粘結力,張拉時可沿縱向發生相對滑動
部分預應力混凝土受彎構件的設計內容:以確定所需的預應力鋼筋、非預應力鋼筋的面積及其布置為主要計算目標的截面設計,對初步設計的梁進行承載能力極限狀態計算(截面復核)和正常使用極限狀態計算(截面驗算)
鋼筋和混凝土兩種有效結合原因:1混凝土和鋼筋之間有著良好的粘結力,使兩者能可靠地結合成一個整體,在和在作用下能夠很好的共同變形,完成其結構功能2他們的溫度線膨脹系數比較接近,當溫度變化時,不致產生較大的溫度應力而破壞兩者之間的粘結3包圍在鋼筋外面的混凝土起著保護鋼筋避免銹蝕的作用,保證了鋼筋與混凝土的共同作用鋼筋混凝土的優缺點:優點1在鋼筋混凝土結構中,混凝土強度是隨時間而不斷增長的,同時鋼筋被混凝土所包裹而不致銹蝕,所以鋼筋混凝土結構的耐久性較好,其剛度較大,在使用荷載用下的變形較小2可以整體現澆也可以預制裝配,并且可以根據需要澆制成各種構件形狀和截面尺寸3鋼筋混凝土結構所用材料中砂石所占的比例較大,砂石易就地取材,可以降低建筑成本。缺點:1自重大2抗裂性能差,帶裂縫工作3施工受氣候條件影響,建造期長4費較多的模具和木料5加固和改建較困難,隔熱和隔聲性能較差三個狀況:1持久狀況:橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續時間很長的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的設計2短暫狀況:橋涵施工過程中承受臨時性(或荷載)的狀況,該狀況對應的是橋梁的施工階段,一般只進行承載能力極限狀態設計3偶然狀況:在橋涵使用過程中偶然出現的狀況。(可能遇到地震等作用的狀況。只進行承載能力極限狀態設計作用分類:1永久作用:在結構使用期內,其量值不隨時間變化,或其變化與平均值相比可忽略不計的作用(結構重力 土的重力 土側壓力 水的浮力 基礎變位作用)2可變作用:在結構使用期內,其量值隨時間變化,且其變化值與平均值相比較不可忽略的作用(汽車荷載 汽車沖擊力 汽車離心力 汽車引起的土側壓力 人群荷載 汽車制動力 風力 流水壓力 冰壓力 溫度作用 支座摩阻力)3偶然作用:在結構使用期間出現的概率小,一旦出現其值很大且持續時間很短的作用(地震作用 船舶或漂流物的撞擊作用 汽車撞擊作用)受彎正截面破壞形態:1適筋梁破壞(塑性破壞):a破壞特征:受拉區鋼筋先達到屈服強度,后壓區凝土被壓碎而破壞b破壞性質:梁破壞前產生較大的撓度和塑性變形,有明顯破壞預兆,屬塑性破壞。c承載能力:取決于配筋率、鋼筋的強度等級和混凝土的強度等級。2超筋梁破壞(脆性破壞)a破壞特征:破壞時壓區混凝土被壓碎,而拉區鋼筋應力未達到屈服強度b破壞性質:裂縫比較密寬度較細,破壞前沒有明顯征兆c承載能力:取決于混凝土的抗壓強度3少筋梁破壞(脆性):a破壞特征:拉區混凝土一開裂.受拉鋼筋到屈服強度梁很快破壞b破壞性質:梁破壞前出現一條集中裂縫,寬度較大但很突然,屬脆性破壞。c承載能力:取決于混凝土的抗拉強度單筋矩形截面四個基本假定:1平截面假定2受壓區混凝土應力圖形采用等效矩形,其壓力強度取fcd 3不考慮截面受拉混凝土的抗拉強度4.受拉區鋼筋應力取fsd斜截面破壞形態:1斜拉破壞(脆性破壞):a產生條件:一般發生在剪跨比較大(m >3)的無腹筋梁b破壞特征:當斜裂縫一出現,很快形成一條主要斜裂縫(臨界斜裂縫),并迅速延伸至荷載作用點,使梁斜向被拉斷成兩部分。破壞面較整齊,無壓碎痕跡,同時,沿縱向鋼筋往往伴隨產生水平撕裂裂縫。這種破壞即為斜拉破壞。c抗剪能力:斜拉破壞主要是由于主拉應力超過混凝土的抗拉強度,因此梁的受剪承載力很低,破壞荷載等于或略高于主要斜縫出現的荷載。2 剪壓破壞a產生條件:一般發生在剪跨比適中即1≤m≤3的無腹筋梁b破壞特征:梁在剪彎區段內出現斜裂縫,隨著荷載的增大,陸續出現幾條斜裂縫,其中一條發展成為臨界斜裂縫。臨界斜裂縫出現后,梁還能繼續增加荷載,斜裂縫延伸至荷載墊板下,直到斜裂縫頂端的混凝土在正應力和剪應力共同作用下被壓碎而破壞,這種破壞稱為剪壓破壞。c抗剪能力:主要與混凝土強度有關,其受剪承載力比斜拉破壞高。3斜壓破壞:a當剪跨比較小(m<1)b破壞特征:在加載點和支座之間出現一條斜裂縫,然后出現若干條大體相平行的斜裂縫.梁腹被分割成若干個傾斜的小柱體。隨著荷載增大,梁腹發生類似混凝土棱柱體被壓壞的情況,即破壞時斜裂縫多而密,但沒有主裂縫,故稱為斜壓破壞。c抗剪能力:斜截面受剪承載力主要取決于構件截面尺寸和混凝土抗壓強度,受剪承載力比剪壓破壞高。
矩形截面純扭構件的破壞特征:1少筋破壞—一開裂,鋼筋馬上屈服,結構立即破壞2適筋破壞—縱筋、箍筋先屈服,混凝土受壓面壓碎3超筋破壞—縱筋、箍筋未屈服,混凝土受壓面先壓碎4部分超筋破壞—縱筋一部分鋼筋先屈服,混凝土受壓面被壓碎變角度空間桁架模型基本假定:1混凝土只承受壓力具有螺旋形裂縫2縱筋和箍筋只承受拉力3忽略核心混凝土和鋼筋銷栓作用斜彎曲破壞理論基本假定:1通過扭曲裂面的縱向鋼筋、箍筋在構件破壞時均已達到其屈服強度2受壓區高度近似地取為兩倍的保護層厚度,假定受壓區的合力近似地作用于受壓區的形心3混凝土的抗扭能力忽略不計,扭矩全部由抗扭縱筋和箍筋承擔4抗扭縱筋沿構件核心周邊對稱、均勻布置,抗扭箍筋沿構件軸線方向等距離布置,且均錨固可靠。彎剪扭構件的破壞類型 1彎型破壞 :彎矩作用比扭矩顯著,構件破壞時體現為先是與螺旋形裂縫相交的縱筋和箍筋受拉達到屈服強度,最終截面上邊緣的混凝土受壓破壞 2扭型破壞:扭矩作用顯著,頂部縱筋先于構件底部縱筋達到受拉屈服強度,破壞面始于構件頂面發展到兩個側面 3剪扭型破壞:剪力和扭矩都較大 ,破壞時與螺旋形裂縫相交的鋼筋受拉并達到屈服強度,受壓區靠近另一側面 受拉破壞—大偏心受壓破壞(塑性破壞)產生條件:相對偏心距較大,且受拉鋼筋配置得不太多時。破壞特征:部分受拉、部分受壓,受拉鋼筋應力先達到屈服強度,隨后混凝土被壓碎,受壓鋼筋達屈服強度。構件的承載力取決于受拉鋼筋的強度和數量受壓破壞—小偏心受壓破壞(脆性破壞)產生條件:1偏心距很小2偏心距較小,或偏心距較大而受拉鋼筋較多3偏心距很小,但離縱向壓力較遠一側鋼筋數量少,而靠近縱向力N一側鋼筋較多時。破壞特征:一般是靠近縱向力一側的混凝土首先達到極限壓應變而壓碎,該側的鋼筋達到屈服強度,遠離縱向力一側的鋼筋不論受拉還是受壓,一般達不到屈服強度。構件的承載力取決于受壓區混凝土強度和受壓鋼筋強度受彎構件產生裂縫的原因:1由作用效應引起的裂縫,(彎矩剪力扭矩以及拉力等)主要通過設計計算進行驗算和構造措施加以控制2由外加變形或約束變形引起的裂縫,如混凝土收縮、溫度變化、基礎不均勻沉降等外加變形或約束變形引起開裂,主要通過采用構造措施和施工工藝加以控制3 筋銹蝕裂縫:由于保護層混凝土碳化,冬季施工時摻氯鹽過多導致鋼筋銹蝕所至。計算裂縫寬度的三種理論:1粘結滑移理論:裂縫控制主要取決于鋼筋和混凝土之間的粘結性能2無滑移理論:表面裂縫寬度是由鋼筋至構件表面的應變梯度控制的,即裂縫寬度隨著離鋼筋距離的增大而增大,鋼筋的混凝土保護層厚度是影響裂縫寬度的主要因素3綜合理論:考慮了混凝土保護層厚度對裂縫寬度的影響,也考慮了鋼筋和砼之間可能出現的滑移。受彎構件變形(撓度)演算的原因:撓度過大,損壞使用功能:如簡支梁跨中撓度過大,將使梁端部轉角大,引起行車對該處產生沖擊,破壞伸縮縫和橋面;連續梁的撓度過大,將使橋面不平順,行車時引起顛簸和沖擊等問題。預應力混凝土結構優缺點:優點1提高了構件的抗裂度和剛度2節約材料,降低造價3結構質量安全可靠4增強結構耐久性5能促進橋梁新體系的發展 缺點1工藝較復雜,對質量要求高2需要有一定的專門設備3預應力反拱不易控制4設計要求高預應力混凝土結構的三種概念:1預加應力的目的是將混凝變變脆性為彈性材料2施加預應力的目的是使高強度鋼筋和混凝土能夠共同工作3預加應力的目的是實現荷載平衡鋼筋預應力損失的估算:1預應力筋與管道壁間摩擦引起的應力損失2錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失3鋼筋與臺座間的溫差引起的應力損失4混凝土彈性壓縮引起的應力損失5鋼筋松弛引起的應力損失6混凝土收縮和徐變引起的應力損失預拱度的設置:預應力混凝土受彎構件由預加應力產生的長期反拱值大于按荷載短期效應組合計算的長期撓度時,可不設預拱度;當預加應力的長期反拱小于按荷載短期組合計算的長期撓度時應設預拱度,預拱度值按該項荷載的撓度值與預加應力長期反拱值之差采用,即設置預拱度時,按最大的預拱值沿順橋向做成平順的曲線部分預應力鋼筋的特點:1充分發揮預應力鋼筋的作用,利用普通鋼筋的作用,節省預應力鋼筋與錨具2改善結構性能,允許在使用期間出現裂縫,擴大了應用范圍;3設計人員可以根據結構使用要求來選擇預應力度的高低 結構:一般把構造物的承重骨架組成部分統稱為結構 常用的結構一般可分為:混凝土結構 鋼結構 圬工結構 木結構
鋼筋混凝土結構:是由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝土制成的結構 混凝土:是用水泥,砂子,石子三種材料經水拌合凝固硬化后制成的人工材料 鋼筋混凝土的產生:將鋼筋和混凝土結合在一起共同工作,混凝土承受壓力,鋼筋承受拉力,將可以充分發揮各自的優勢。鋼筋分類:按加工方式不同分為 熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、冷拔鋼絲,冷加工方法有 冷軋、冷拉、冷拔,預應力鋼筋分為 高強鋼筋、鋼絞線、高高強鋼絲及鋼絲束 徐變:在荷載的長期作用下,混凝土的變形將隨時間而增加,亦即在應力不變的情況下,混凝土的應變隨時間繼續增長,這種現象被稱為徐變。
徐舒:鋼筋在一定拉應力值下,將其長度固定不變,則鋼筋中的應力將隨時間延長而降低 混凝土立方體抗壓強度:以變長是150mm立方體標準試件中在20攝氏度正負2度,強度和溫度95%以上潮濕空氣中養護28d,依照標準制作方法和實驗方法測得的抗壓強度值。混凝土軸心抗壓強度:按照立方體試件相同條件下制作和試驗方法所得的棱柱體試件的抗壓強度值 混凝土抗拉強度:用兩端預埋鋼筋的混凝土棱柱體做試件,試驗時用試驗機夾具夾緊兩外伸的鋼筋施加拉力,破壞在沒有鋼筋中部截面被拉斷,其平均應力。
混凝土劈裂抗拉強度:由立方體或圓柱體的劈裂試驗測定的抗拉強度
設計:在預定的作用及材料性能條件下,確定構建按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和構造要求目標可靠指標:用作公路橋梁結構設計依據的可靠指標
可靠性:結構在規定的時間(設計基準期)內,在規定的條件(結構設計時所確定的正常設計、正常施工和正常使用條件)下,完成預定功能的能力,安全性、適用性、耐久性稱為結構的可靠性可靠度:結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能的概率。設計基準期:進行結構可靠性分析時,考慮持久設計狀況下各項變量與時間關系所采用的基準時間參數極限狀態:當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態而不能滿足設計規定的某一功能要求時,則此特定狀態稱為該結構的極限狀態
結構抗力:結構構件承受內力和變形的能力。它是結構材料性能扣幾何參數等的函數
作用:施加在結構上的集中力或分布力,或引起結構外加變形或約束變形的原因,它分為直接作用和間接作用作用標準值:結構或結構構件設計時,采用的各種作用的基本代表值 可變作用準永久值:在設計基準期間,可變作用超越的總時間約為設計基準期一半的作用值 可變作用頻遇值:在設計基準期間,可變作用超越的總時間為規定的較小比率或超越次數為規定次數的作用值梁內鋼筋組成:縱向受拉鋼筋(主鋼筋)、彎起鋼筋或斜鋼筋、箍筋、架立鋼筋和水平縱向鋼筋綁扎鋼筋骨架:將縱向鋼筋與橫向鋼筋通過綁扎而成的空間鋼筋骨架一般用于整體現澆
焊接鋼筋骨架:先將縱向受拉鋼筋(主鋼筋)彎起鋼筋或斜筋和架立鋼筋焊接成平面骨架,然后用箍筋將數片焊接的平面骨架組成空間骨架。塑性破壞(延性破壞):結構或構件在破壞前有明顯變形或其他征兆 脆性破壞:結構或構件在破壞前無明顯變形或其他征兆
配筋率:所有配置的鋼筋截面面積與規定的混凝土截面面積的比值 腹筋:把箍筋和彎起(斜)鋼筋統稱為梁的腹筋
剪跨比:剪跨比是一個無量綱常數,用來表示,此處M和V分別為剪彎區段中某個豎直截面的彎矩和剪力,h0為截面有效高度。廣義剪跨比:m=M/Vh0 狹義剪跨比:m=a/h0 配箍率:=Asv/bsv,Asv表示斜截面內配置在延梁長方向上一個箍筋間距sv范圍內的箍筋各肢總截面積b表示截面寬度sv表示延梁長方向的箍筋的間距
剪壓破壞:隨著荷載的增大梁的剪彎區段內陸續出現幾條斜裂縫,其中一條發展成為臨界斜裂縫,它出現后梁承受的荷載還能繼續增加,而斜裂縫伸展至荷載墊板下直到斜裂縫頂端的混凝土在正應力剪應力及荷載引起的豎向局部正應力的共同作用下被壓酥而破壞 斜截面投影長度:自縱向構件與斜裂縫低端而橡膠至斜裂縫頂端距離水平投影長度 充分利用點:在結構中鋼筋的長度被充分利用的點
彎矩包絡圖:沿梁長度各截面上彎矩組合設計值Md的分布圖,其縱坐標表示該截面上作用的最大設計彎矩
抵抗彎矩圖:以各截面實際的縱向受拉鋼筋所能承受的彎矩為縱坐標,以相應的截面位置為橫坐標,所作出的彎矩圖形。即表示各正截面所具有的抗彎承載能力。
鋼筋混凝土構件抗扭性能的兩個重要衡量指標:1構件的開裂扭矩2構件的破壞扭矩 軸心受壓構件:當構件受到位于截面形心的軸向壓力作用時的構件
縱向穩定系數? :考慮構件長細比增大的附加效應使構件承載力降低的計算系數。
長細比:桿件的計算長度與桿件截面的回轉半徑之比
偏心受壓構件:當軸向壓力N的作用線偏離受壓構件的軸線時。壓彎構件:截面上同時承受軸心壓力和彎矩的構件。
界限破壞:受拉鋼筋達到屈服應變時,受壓區混凝土也剛好達到極限壓應變而壓碎。
對稱配筋:截面的兩側所用鋼筋的等級和數量均相同的配筋。
受拉構件:當縱向拉力作用線與構件截面形心軸線重合時成為受拉構件 換算截面:將鋼筋和混土兩種材料組成的實際截面換算成為一種拉壓性能相同的假想材料組成的勻質截面裂縫寬度的影響因素:1混凝土強度等級2鋼筋保護層厚度3受拉鋼筋應力4鋼筋直徑5受拉鋼筋配筋率6鋼筋外形7直接作用性質8構件受力性質 預拱度:施工時預設的反向撓度撓度:結構構件的軸線或中面由于彎曲引起垂直于軸線或中面方向的線位移抗彎剛度:構件截面抵抗彎曲變形的能力
混凝土結構耐久性:混凝土結構在自然環境、使用環境及材料內部因素的作用下,在設計要求的目標使用期內,不需要花費大量資金加固處理而保持安全、使用功能和外觀要求的能力。影響混凝土結構耐久性的主要因素:1混凝土凍融破壞2混凝土的堿骨料反應3侵蝕性介質的腐蝕4機械磨損5混凝土的碳化6鋼筋銹蝕 預應力混凝土結構:事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內部應力,且其數值和分布恰好能將使用荷載產生的內力抵消到一個合適程度的混凝土。
預應力度:由預加應力大小確定的消壓彎矩M0與外荷載產生的彎矩Ms的比值。預應力損失:混凝土的收縮和徐變,使預應力混凝土構件縮短,因而將引起預應力鋼筋中的預拉應力下降,成為預應力損失消壓彎矩:也就是構件抗裂邊緣預壓應力抵消到0時的彎矩 先張法:先張法是先張拉鋼筋,后澆筑構件混凝土的方法。先張法所用的預應力鋼筋,一般可用高強鋼絲、直徑較小的鋼鉸線和小直徑的冷拉鋼筋
后張法:先澆筑混凝土后張拉鋼筋的方法。張拉鋼筋的同時,構件混凝土受到預壓 A類部分預應力混凝土:允許出現拉應力且加以限制不允許開裂,拉而有限
B類部分預應力混凝土:允許出現裂縫,裂縫寬度不超過規定值,裂而有限 部分預應力混凝土:介于全預應力混凝土與普通鋼筋混凝土之間的結構,根據要求施加適量的預應力,配置普通鋼筋以保證承載力要求
無粘結預應力混凝土梁:配置主筋為無粘結預應力鋼筋的后張法預應力混凝土梁
無粘結預應力鋼筋:由單根或多跟剛強鋼絲、鋼絞線或鋼筋,沿其全長涂有專用仿佛油脂涂料層和有外包層,使之與周圍混凝土不建立粘結力,張拉時可沿縱向發生相對滑動 部分預應力混凝土受彎構件的設計內容:以確定所需的預應力鋼筋、非預應力鋼筋的面積及其布置為主要計算目標的截面設計,對初步設計的梁進行承載能力極限狀態計算(截面復核)和正常使用極限狀態計算(截面驗算)
鋼筋和混凝土兩種有效結合原因:1混凝土和鋼筋之間有著良好的粘結力,使兩者能可靠地結合成一個整體,在和在作用下能夠很好的共同變形,完成其結構功能2他們的溫度線膨脹系數比較接近,當溫度變化時,不致產生較大的溫度應力而破壞兩者之間的粘結3包圍在鋼筋外面的混凝土起著保護鋼筋避免銹蝕的作用,保證了鋼筋與混凝土的共同作用鋼筋混凝土的優缺點:優點1在鋼筋混凝土結構中,混凝土強度是隨時間而不斷增長的,同時鋼筋被混凝土所包裹而不致銹蝕,所以鋼筋混凝土結構的耐久性較好,其剛度較大,在使用荷載用下的變形較小2可以整體現澆也可以預制裝配,并且可以根據需要澆制成各種構件形狀和截面尺寸3鋼筋混凝土結構所用材料中砂石所占的比例較大,砂石易就地取材,可以降低建筑成本。缺點:1自重大2抗裂性能差,帶裂縫工作3施工受氣候條件影響,建造期長4費較多的模具和木料5加固和改建較困難,隔熱和隔聲性能較差三個狀況:1持久狀況:橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續時間很長的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的設計2短暫狀況:橋涵施工過程中承受臨時性(或荷載)的狀況,該狀況對應的是橋梁的施工階段,一般只進行承載能力極限狀態設計3偶然狀況:在橋涵使用過程中偶然出現的狀況。(可能遇到地震等作用的狀況。只進行承載能力極限狀態設計作用分類:1永久作用:在結構使用期內,其量值不隨時間變化,或其變化與平均值相比可忽略不計的作用(結構重力 土的重力 土側壓力 水的浮力 基礎變位作用)2可變作用:在結構使用期內,其量值隨時間變化,且其變化值與平均值相比較不可忽略的作用(汽車荷載 汽車沖擊力 汽車離心力 汽車引起的土側壓力 人群荷載 汽車制動力 風力 流水壓力 冰壓力 溫度作用 支座摩阻力)3偶然作用:在結構使用期間出現的概率小,一旦出現其值很大且持續時間很短的作用(地震作用 船舶或漂流物的撞擊作用 汽車撞擊作用)受彎正截面破壞形態:1適筋梁破壞(塑性破壞):a破壞特征:受拉區鋼筋先達到屈服強度,后壓區凝土被壓碎而破壞b破壞性質:梁破壞前產生較大的撓度和塑性變形,有明顯破壞預兆,屬塑性破壞。c承載能力:取決于配筋率、鋼筋的強度等級和混凝土的強度等級。2超筋梁破壞(脆性破壞)a破壞特征:破壞時壓區混凝土被壓碎,而拉區鋼筋應力未達到屈服強度b破壞性質:裂縫比較密寬度較細,破壞前沒有明顯征兆c承載能力:取決于混凝土的抗壓強度3少筋梁破壞(脆性):a破壞特征:拉區混凝土一開裂.受拉鋼筋到屈服強度梁很快破壞b破壞性質:梁破壞前出現一條集中裂縫,寬度較大但很突然,屬脆性破壞。c承載能力:取決于混凝土的抗拉強度單筋矩形截面四個基本假定:1平截面假定2受壓區混凝土應力圖形采用等效矩形,其壓力強度取fcd 3不考慮截面受拉混凝土的抗拉強度4.受拉區鋼筋應力取fsd斜截面破壞形態:1斜拉破壞(脆性破壞):a產生條件:一般發生在剪跨比較大(m >3)的無腹筋梁b破壞特征:當斜裂縫一出現,很快形成一條主要斜裂縫(臨界斜裂縫),并迅速延伸至荷載作用點,使梁斜向被拉斷成兩部分。破壞面較整齊,無壓碎痕跡,同時,沿縱向鋼筋往往伴隨產生水平撕裂裂縫。這種破壞即為斜拉破壞。c抗剪能力:斜拉破壞主要是由于主拉應力超過混凝土的抗拉強度,因此梁的受剪承載力很低,破壞荷載等于或略高于主要斜縫出現的荷載。2 剪壓破壞a產生條件:一般發生在剪跨比適中即1≤m≤3的無腹筋梁b破壞特征:梁在剪彎區段內出現斜裂縫,隨著荷載的增大,陸續出現幾條斜裂縫,其中一條發展成為臨界斜裂縫。臨界斜裂縫出現后,梁還能繼續增加荷載,斜裂縫延伸至荷載墊板下,直到斜裂縫頂端的混凝土在正應力和剪應力共同作用下被壓碎而破壞,這種破壞稱為剪壓破壞。c抗剪能力:主要與混凝土強度有關,其受剪承載力比斜拉破壞高。3斜壓破壞:a當剪跨比較小(m<1)b破壞特征:在加載點和支座之間出現一條斜裂縫,然后出現若干條大體相平行的斜裂縫.梁腹被分割成若干個傾斜的小柱體。隨著荷載增大,梁腹發生類似混凝土棱柱體被壓壞的情況,即破壞時斜裂縫多而密,但沒有主裂縫,故稱為斜壓破壞。c抗剪能力:斜截面受剪承載力主要取決于構件截面尺寸和混凝土抗壓強度,受剪承載力比剪壓破壞高。
矩形截面純扭構件的破壞特征:1少筋破壞—一開裂,鋼筋馬上屈服,結構立即破壞2適筋破壞—縱筋、箍筋先屈服,混凝土受壓面壓碎3超筋破壞—縱筋、箍筋未屈服,混凝土受壓面先壓碎4部分超筋破壞—縱筋一部分鋼筋先屈服,混凝土受壓面被壓碎變角度空間桁架模型基本假定:1混凝土只承受壓力具有螺旋形裂縫2縱筋和箍筋只承受拉力3忽略核心混凝土和鋼筋銷栓作用斜彎曲破壞理論基本假定:1通過扭曲裂面的縱向鋼筋、箍筋在構件破壞時均已達到其屈服強度2受壓區高度近似地取為兩倍的保護層厚度,假定受壓區的合力近似地作用于受壓區的形心3混凝土的抗扭能力忽略不計,扭矩全部由抗扭縱筋和箍筋承擔4抗扭縱筋沿構件核心周邊對稱、均勻布置,抗扭箍筋沿構件軸線方向等距離布置,且均錨固可靠。彎剪扭構件的破壞類型 1彎型破壞 :彎矩作用比扭矩顯著,構件破壞時體現為先是與螺旋形裂縫相交的縱筋和箍筋受拉達到屈服強度,最終截面上邊緣的混凝土受壓破壞 2扭型破壞:扭矩作用顯著,頂部縱筋先于構件底部縱筋達到受拉屈服強度,破壞面始于構件頂面發展到兩個側面 3剪扭型破壞:剪力和扭矩都較大 ,破壞時與螺旋形裂縫相交的鋼筋受拉并達到屈服強度,受壓區靠近另一側面 受拉破壞—大偏心受壓破壞(塑性破壞)產生條件:相對偏心距較大,且受拉鋼筋配置得不太多時。破壞特征:部分受拉、部分受壓,受拉鋼筋應力先達到屈服強度,隨后混凝土被壓碎,受壓鋼筋達屈服強度。構件的承載力取決于受拉鋼筋的強度和數量受壓破壞—小偏心受壓破壞(脆性破壞)產生條件:1偏心距很小2偏心距較小,或偏心距較大而受拉鋼筋較多3偏心距很小,但離縱向壓力較遠一側鋼筋數量少,而靠近縱向力N一側鋼筋較多時。破壞特征:一般是靠近縱向力一側的混凝土首先達到極限壓應變而壓碎,該側的鋼筋達到屈服強度,遠離縱向力一側的鋼筋不論受拉還是受壓,一般達不到屈服強度。構件的承載力取決于受壓區混凝土強度和受壓鋼筋強度受彎構件產生裂縫的原因:1由作用效應引起的裂縫,(彎矩剪力扭矩以及拉力等)主要通過設計計算進行驗算和構造措施加以控制2由外加變形或約束變形引起的裂縫,如混凝土收縮、溫度變化、基礎不均勻沉降等外加變形或約束變形引起開裂,主要通過采用構造措施和施工工藝加以控制3 筋銹蝕裂縫:由于保護層混凝土碳化,冬季施工時摻氯鹽過多導致鋼筋銹蝕所至。計算裂縫寬度的三種理論:1粘結滑移理論:裂縫控制主要取決于鋼筋和混凝土之間的粘結性能2無滑移理論:表面裂縫寬度是由鋼筋至構件表面的應變梯度控制的,即裂縫寬度隨著離鋼筋距離的增大而增大,鋼筋的混凝土保護層厚度是影響裂縫寬度的主要因素3綜合理論:考慮了混凝土保護層厚度對裂縫寬度的影響,也考慮了鋼筋和砼之間可能出現的滑移。受彎構件變形(撓度)演算的原因:撓度過大,損壞使用功能:如簡支梁跨中撓度過大,將使梁端部轉角大,引起行車對該處產生沖擊,破壞伸縮縫和橋面;連續梁的撓度過大,將使橋面不平順,行車時引起顛簸和沖擊等問題。預應力混凝土結構優缺點:優點1提高了構件的抗裂度和剛度2節約材料,降低造價3結構質量安全可靠4增強結構耐久性5能促進橋梁新體系的發展 缺點1工藝較復雜,對質量要求高2需要有一定的專門設備3預應力反拱不易控制4設計要求高預應力混凝土結構的三種概念:1預加應力的目的是將混凝變變脆性為彈性材料2施加預應力的目的是使高強度鋼筋和混凝土能夠共同工作3預加應力的目的是實現荷載平衡鋼筋預應力損失的估算:1預應力筋與管道壁間摩擦引起的應力損失2錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失3鋼筋與臺座間的溫差引起的應力損失4混凝土彈性壓縮引起的應力損失5鋼筋松弛引起的應力損失6混凝土收縮和徐變引起的應力損失預拱度的設置:預應力混凝土受彎構件由預加應力產生的長期反拱值大于按荷載短期效應組合計算的長期撓度時,可不設預拱度;當預加應力的長期反拱小于按荷載短期組合計算的長期撓度時應設預拱度,預拱度值按該項荷載的撓度值與預加應力長期反拱值之差采用,即設置預拱度時,按最大的預拱值沿順橋向做成平順的曲線部分預應力鋼筋的特點:1充分發揮預應力鋼筋的作用,利用普通鋼筋的作用,節省預應力鋼筋與錨具2改善結構性能,允許在使用期間出現裂縫,擴大了應用范圍;3設計人員可以根據結構使用要求來選擇預應力度的高低