巖土工程設(shè)計安全度材料ppt課件

1、注冊土木工程師（巖土）繼續(xù)教育：注冊土木工程師（巖土）繼續(xù)教育：巖土工程設(shè)計安全度巖土工程設(shè)計安全度 4 巖土工程材料巖土工程材料1;.24 巖土工程材料巖土工程材料o4.1 工程材料的基本性質(zhì)o4.2 建筑鋼材o4.3 水泥o4.4 混凝土o4.5 鋼筋混凝土o4.6土工合成材料o4.7 可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取34 .0 材料性能與安全度o容許應(yīng)力法容許應(yīng)力法o總安全系數(shù)法總安全系數(shù)法o概率極限狀態(tài)法概率極限狀態(tài)法 KSRK,210kkRniQiciQiQQGGafRSSSkkk44 .0 材料性能與安全度 荷載（作用）和抗力是任何工程普遍存在的一對矛盾，為了確保工程安全，抗力對于荷

2、載（作用）和抗力是任何工程普遍存在的一對矛盾，為了確保工程安全，抗力對于荷載必須有一定的裕度，這就是安全度。荷載必須有一定的裕度，這就是安全度。 SRPPf0,21nXXXg0,RSg54 .0 材料性能與安全度oR：結(jié)構(gòu)抗力：結(jié)構(gòu)抗力材料性能材料性能幾何參數(shù)幾何參數(shù)64.1 4.1 工程材料的基本性質(zhì)工程材料的基本性質(zhì)o決定材料性能的因素決定材料性能的因素 材料的組成材料的組成 材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu) 材料的構(gòu)造材料的構(gòu)造 74.1 4.1 工程材料的基本性質(zhì)工程材料的基本性質(zhì)o材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì) ：密度、孔隙率、與水有關(guān)的性質(zhì)；密度、孔隙率、與水有關(guān)的性質(zhì)；o材料的基本力學(xué)

3、性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì) ：強度強度變形變形脆性與韌性脆性與韌性84.1 4.1 工程材料的基本性質(zhì)工程材料的基本性質(zhì)o材料的耐久性材料的耐久性材料在使用中，抵抗其自身和環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性能而不破壞、不變質(zhì)的能力。材料在使用中，抵抗其自身和環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性能而不破壞、不變質(zhì)的能力。溫度、化學(xué)侵蝕、銹蝕、老化、蟲蛀。溫度、化學(xué)侵蝕、銹蝕、老化、蟲蛀。 94.2 4.2 建筑鋼材建筑鋼材o基本成分：基本成分：鐵、碳、合金元素、雜質(zhì)元素鐵、碳、合金元素、雜質(zhì)元素o主要性能主要性能抗拉強度抗拉強度 、冷彎、沖擊韌性、硬度、耐疲勞性、冷彎、沖擊韌性、硬度、耐疲勞性104.2

4、4.2 建筑鋼材建筑鋼材o鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼材性能的基本要求：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼材性能的基本要求： 1）強度高）強度高 使用高強度的鋼筋可以節(jié)省鋼材用量。使用高強度的鋼筋可以節(jié)省鋼材用量。 2）塑性好）塑性好 易于加工成型；鋼筋混凝土構(gòu)件的塑性性能，構(gòu)件破壞前的預(yù)兆明顯，對于保證人民生易于加工成型；鋼筋混凝土構(gòu)件的塑性性能，構(gòu)件破壞前的預(yù)兆明顯，對于保證人民生命和財產(chǎn)的安全十分重要。命和財產(chǎn)的安全十分重要。 3）可焊性好）可焊性好 鋼筋連接以焊接連接的質(zhì)量較好，耗費的鋼材也較少，因此，要求鋼筋的可焊性要好，鋼筋連接以焊接連接的質(zhì)量較好，耗費的鋼材也較少，因此，要求鋼筋的可焊性要好，以保證混凝土

5、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量。以保證混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量。 4）與混凝土的粘結(jié)錨固性能好）與混凝土的粘結(jié)錨固性能好 鋼筋和混凝土是兩種物理力學(xué)性能不同的材料，粘結(jié)力是它們共同鋼筋和混凝土是兩種物理力學(xué)性能不同的材料，粘結(jié)力是它們共同工作的基礎(chǔ)。表面帶肋的鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固效果較好。工作的基礎(chǔ)。表面帶肋的鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固效果較好。114.2 4.2 建筑鋼材建筑鋼材o強度設(shè)計值的確定強度設(shè)計值的確定以鋼材屈服強度（或屈服點）為依據(jù)而確定以鋼材屈服強度（或屈服點）為依據(jù)而確定 124.2 4.2 建筑鋼材建筑鋼材o強度設(shè)計值的確定強度設(shè)計值的確定o熱軋鋼筋熱軋鋼筋 強度標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)屈服強度確定強度標(biāo)準(zhǔn)

6、值：根據(jù)屈服強度確定 抗拉強度設(shè)計值、抗壓強度設(shè)計值的確定：抗拉強度設(shè)計值、抗壓強度設(shè)計值的確定： 材料的分項系數(shù)取材料的分項系數(shù)取1.10o預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋 強度標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)極限抗拉強度確定強度標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)極限抗拉強度確定 條件屈服點：條件屈服點：0.85 抗拉強度設(shè)計值：材料的分項系數(shù)取抗拉強度設(shè)計值：材料的分項系數(shù)取1.20 b134.3 4.3 水泥水泥o強度等級強度等級42.5、42.5R、 52.5、52.5R、 62.5、62.5R標(biāo)準(zhǔn)試件標(biāo)準(zhǔn)試件28d抗壓強度；抗壓強度；3d強度要求；抗折強度要求強度要求；抗折強度要求144.4 4.

7、4 混凝土混凝土o混凝土材料的優(yōu)點混凝土材料的優(yōu)點凝結(jié)前具有良好的塑性凝結(jié)前具有良好的塑性與鋼筋牢固粘結(jié)與鋼筋牢固粘結(jié)硬化后抗壓強度高硬化后抗壓強度高良好的耐久性良好的耐久性通過配比設(shè)計獲得所需性能通過配比設(shè)計獲得所需性能就地取材，經(jīng)濟就地取材，經(jīng)濟 154.4 4.4 混凝土混凝土o混凝土材料的缺點混凝土材料的缺點自重大自重大抗拉強度低抗拉強度低容易開裂容易開裂164.4 4.4 混凝土混凝土o普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度 立方體抗壓強度（強度等級）立方體抗壓強度（強度等級） 軸心抗壓強度軸心抗壓強度 抗拉強度、劈裂抗拉強度抗拉強度、劈

8、裂抗拉強度 抗折（彎曲抗拉抗折（彎曲抗拉)強度強度174.4 4.4 混凝土混凝土o普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)變形性能變形性能 收縮收縮 溫度變形溫度變形 荷載作用下的變形荷載作用下的變形 徐變（徐變（在長期荷載作用下產(chǎn)生的變形）在長期荷載作用下產(chǎn)生的變形）184.4 4.4 混凝土混凝土o普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)混凝土的耐久性混凝土的耐久性 抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力正常使用的能力 包括抗?jié)B、抗凍

9、、抗侵蝕、碳化、堿骨料反應(yīng)包括抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、碳化、堿骨料反應(yīng) 等 194.4 4.4 混凝土混凝土o混凝土材料的可靠性與質(zhì)量控制混凝土材料的可靠性與質(zhì)量控制強度概率分布強度概率分布正態(tài)分布正態(tài)分布 保證率保證率 dtedtttPttt2221204.4 4.4 混凝土混凝土o混凝土材料的可靠性與質(zhì)量控制混凝土材料的可靠性與質(zhì)量控制質(zhì)量控制質(zhì)量控制 初步控制：材料檢驗、配合比調(diào)整初步控制：材料檢驗、配合比調(diào)整 生產(chǎn)控制：材料計量；攪拌、運輸、澆注、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)生產(chǎn)控制：材料計量；攪拌、運輸、澆注、養(yǎng)護等環(huán)節(jié) 合格控制：強度檢驗，分批驗收合格控制：強度檢驗，分批驗收214.5 4.5 鋼筋混凝

10、土鋼筋混凝土o鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)把鋼筋和混凝土這兩種材料結(jié)合在一起共同工作，使混凝土主要承受壓力，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)把鋼筋和混凝土這兩種材料結(jié)合在一起共同工作，使混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力，充分利用了兩種材料的性能鋼筋主要承受拉力，充分利用了兩種材料的性能o鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)粘結(jié)力粘結(jié)力 224.5 4.5 鋼筋混凝土鋼筋混凝土o鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能o承載力承載力o延性延性o耐久性耐久性o其它性能：整體性其它性能：整體性 經(jīng)濟性經(jīng)濟性o自重？自重？o抗裂？抗裂？o施工？施工？234.5 4.5 鋼筋混凝土鋼筋混凝土o鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

11、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法建立在彈性理論上的容許應(yīng)力法考慮材料塑性的破損階段法 極限狀態(tài)設(shè)計法 承載力 變形 裂縫概率極限狀態(tài)設(shè)計法 經(jīng)驗隨機變量概率 可靠指標(biāo)經(jīng)驗 安全系數(shù)半經(jīng)驗半統(tǒng)計定值法244.6 4.6 土工合成材料土工合成材料o土工合成材料的性能土工合成材料的性能o土工合成材料的功能與應(yīng)用土工合成材料的功能與應(yīng)用 過濾過濾 排水排水 隔離隔離 加筋加筋 防滲防滲 防護防護254.7 4.7 可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取o巖土工程材料的種類很多，性能特點也不相同。但有一個特點是共同的，那就是各種材料巖土工程材料的種類很多，性能特點也不相同。但有一個特點是共同

12、的，那就是各種材料的性能參數(shù)都不是一個不變的常數(shù)。的性能參數(shù)都不是一個不變的常數(shù)。 o材料和巖土的性能參數(shù)不是確定的常數(shù)，但其變化是在一定范圍內(nèi)且有一定規(guī)律的，進行材料和巖土的性能參數(shù)不是確定的常數(shù)，但其變化是在一定范圍內(nèi)且有一定規(guī)律的，進行足夠數(shù)量的試驗，就可以在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上得到參數(shù)的分布特性。足夠數(shù)量的試驗，就可以在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上得到參數(shù)的分布特性。 o當(dāng)試驗數(shù)據(jù)不充分時，材料性能的標(biāo)準(zhǔn)值也可采用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，并根據(jù)工程經(jīng)驗，當(dāng)試驗數(shù)據(jù)不充分時，材料性能的標(biāo)準(zhǔn)值也可采用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，并根據(jù)工程經(jīng)驗，經(jīng)分析判斷確定。經(jīng)分析判斷確定。264.7 4.7 可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的

13、選取可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取o材料性能一般采用隨機變量概率模型描述。 通常符合正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布。 o材料性能的各種統(tǒng)計參數(shù)和概率分布類型，應(yīng)以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用參數(shù)估計和概率分布的假設(shè)檢驗方法確定。274.7 4.7 可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取o 材料強度的標(biāo)準(zhǔn)值可按其概率分布的0.05分位值確定 o 材料強度設(shè)計值材料強度標(biāo)準(zhǔn)值/材料強度分項系數(shù)o 材料彈性模量、泊松比等物理性能的標(biāo)準(zhǔn)值可按其概率分布的0.5分位值確定。 284.7 4.7 可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取可靠性設(shè)計中材料性能參數(shù)的選取o 當(dāng)利用標(biāo)準(zhǔn)試件的試驗結(jié)果確定結(jié)構(gòu)中實際的材料性能時，應(yīng)當(dāng)考慮實際結(jié)構(gòu)與當(dāng)利用標(biāo)準(zhǔn)試件的試驗結(jié)果確定結(jié)構(gòu)中實際的材料性能時，應(yīng)當(dāng)考慮實際結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)試件、實際工作條件與標(biāo)準(zhǔn)試驗條件的差別。標(biāo)準(zhǔn)試件、實際工作條件與標(biāo)準(zhǔn)試驗條件的差別。o巖土性能指標(biāo)和地基、樁基承載力等，應(yīng)通過原位測試、室內(nèi)試驗等直接或間接巖土性能指標(biāo)