結構設計原理第三版葉見曙復習課件第17章

1、結構設計原理張 萌 潔青海大學土木工程學院教授班級：交通2019(1、2)2.2 概率極限狀態(tài)設計法的基本概念 1、結構設計的目的使所設計的結構，在規(guī)定時間內以足夠的概率完成所有預期功能的要求。 2、結構設計的預期功能要求結構應能承受在正常施工和正常使用期間可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形、約束變形等的作用 承載能力 結構在正常使用條件下具有良好的工作性能適用性 結構在正常使用和正常維護條件下，在規(guī)定的時間內，具有足夠的耐久性耐久性 在偶然荷載作用下或偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后，結構仍能保持整體穩(wěn)定性，不發(fā)生倒塌穩(wěn)定性 安全性 3、結構的可靠性安全性、適用性和耐久性統(tǒng)稱結構的可靠性。4、結構的可靠度是

2、結構可靠性的度量，指在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預期功能要求的概率。 5、設計基準期概念：是進行結構可靠性/可靠度分析時，考慮持久設計狀況下各項基本設計變量與時間關系所采用的基準時間參數(shù)設計基準期取值：國際上取值標準不一，多取50120年，重大結構適當延長；中國公路橋梁設計規(guī)范統(tǒng)一取100年。 設計基準期與使用壽命設計基準期：考慮持久設計狀況下各項基本變量與時間關系所采用的基準時間參數(shù)。 使用壽命：為結構或構件在正常維護條件下，不需要大修即可按其設計規(guī)定的目的正常使用的時間。 結構的使用年限超過設計基準期時，表明它的失效概率可能會增大，不能保證其目標可靠指標，但不等于結構喪失所有要求功

3、能甚至報廢，通常使用壽命大于設計基準期。 6、結構的極限狀態(tài)可靠狀態(tài)：結構能夠滿足各項功能要求而良好工作的狀態(tài)失效狀態(tài)：可靠狀態(tài)以外的其他工作狀態(tài)極限狀態(tài)：上述兩者的臨界/邊際狀態(tài)分三類：承載能力極限狀態(tài)：對應于安全功能要求，失去平衡，結構構件或連接處因超過材料強度而破壞，失穩(wěn)，結構轉變成機動體系 ；正常使用極限狀態(tài)：對應于適用和耐久功能要求，變形，局部損壞，振動，沉降過大等；破壞-安全極限狀態(tài)：對應于偶然、特殊作用下的安全功能要求，允許局部損傷，避免整體倒塌7、結構功能函數(shù)是描述結構滿足功能要求的情形或程度（工作狀態(tài)）的函數(shù)，結構抗力R與作用效應S之差Z=g(R, S)=R- S結構抗力R：

4、結構構件承受內力和變形的能力，它是結構材料性能和幾何參數(shù)等的函數(shù)。作用S：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。7、結構功能函數(shù)可靠指標用來描述結構可靠度的原因可靠指標計算簡單，且與可靠度有一一對應的數(shù)量關系；值愈大，失效概率Pf值就愈??；值愈小，失效概率Pf值就愈大。8、目標可靠指標為使結構設計安全和經(jīng)濟合理，確定一個公眾所能接受的建筑結構的失效概率或可靠指標，稱為目標可靠指標 (允許失效概率) 。 公路工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB/T 50283-2019規(guī)定，持久狀況的極限承載能力極限狀態(tài)設計的目標可靠指標對于正常使用極限狀態(tài)設計時

5、，公路工程結構的目標可靠指標可根據(jù)不同類型結構的特點和工程經(jīng)驗確定。2.3 我國公路橋涵設計規(guī)范的計算原則 1、三種設計工況2、承載能力極限狀態(tài)計算表達式3、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算表達式1、三種設計工況持久狀況 定義：橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時間很長的狀況。設計要求：必須同時進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計短暫狀況 定義：橋涵施工過程中承受臨時性荷載/作用的狀況。設計要求：一般只進行承載能力極限狀態(tài)設計，必要時進行正常使用極限狀態(tài)的設計偶然狀況 定義：橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況，如地震、車/船撞擊等，出現(xiàn)概率極小。設計要求：只需進行承載能力極限狀態(tài)設計，保證主

6、要承重結構不至于因為非主要承重結構破壞或自身局部損傷而喪失承載能力或發(fā)生連續(xù)倒塌。2.3 我國公路橋涵設計規(guī)范的計算原則 1、三種設計工況2、承載能力極限狀態(tài)計算表達式3、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算表達式 2、承載能力極限狀態(tài)計算表達式理論基礎：塑性理論（極限狀態(tài)下材料進入塑性）計算內容：構件承載能力，結構/構件穩(wěn)定性，必要時應包括結構抵抗傾覆和滑移的設計計算設計原則：作用效應最不利組合（基本組合）設計值必須小于或等于結構抗力的設計值。式中 0 ：結構重要性系數(shù)，Sd：作用（或荷載）效應（其中汽車荷載應計入沖擊系數(shù)）的組合設計值；R：構件承載力設計值；結構重要性系數(shù)0體現(xiàn)不同重要程度的橋涵的

7、可靠度要求差異，通過結構重要性系數(shù)0來量化體現(xiàn)。根據(jù)橋涵結構破壞后的嚴重程度，公路橋涵結構的設計安全等級如下表如示：安全等級破壞后果橋涵類型結構重要性系數(shù)0一級很嚴重特大橋、重要大橋1.1二級嚴重大橋、中橋、重要小橋1.0三級不嚴重小橋、涵洞0.9取值原則： 同一座橋梁只宜取一設計安全等級； 對個別構件允許在必要時作安全等級的調整，但調整后同一座橋梁內各構件安全等級的級差不應超過一個等級。2.3 我國公路橋涵設計規(guī)范的計算原則 1、三種設計工況2、承載能力極限狀態(tài)計算表達式3、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算表達式3、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算表達式理論基礎：結構彈性或彈塑性理論計算內容：構件的

8、抗裂性、裂縫寬度和構件撓度設計原則：正常使用極限狀態(tài)下的作用效應組合設計值，應小于或等于相應的規(guī)定限值，屬于 基本公式：S正常使用極限狀態(tài)的作用效應組合設計值；C1結構構件達到正常使用要求所規(guī)定的限值。 2 結構按極限狀態(tài)法設計計算的原則重點： 2.1 結構設計方法的發(fā)展2.2 概率極限狀態(tài)設計法的基本概念2.3 我國公路橋涵設計規(guī)范的計算原則2.4 材料強度的取值2.5 作用的代表值和作用效應組合2.4.1 材料強度指標的取值原則1、材料強度的標準值：材料強度的一種特征值，是由標準試件按標準試驗方法經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計以概率分布的0.05分位值確定的強度值。 取值原則：是在符合規(guī)定質量的材料強度實測值

9、的總體中，材料的強度標準值應具有不小于95的保證率。 2、材料強度設計值：設計值是標準值除以材料性能分項系數(shù)m，即f=fk / m2.5 作用的代表值和作用效應組合1、作用分類按時間特性來分類： 永久作用：結構使用期間，其量值不隨時間變化，或其變化值與平均值相比可以忽略不計的作用可變作用：結構使用期間，其量值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽視的作用偶然作用：結構使用期間出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的作用2.5 作用的代表值和作用效應組合1、作用代表值標準值定義：結構構件在使用期間的可能出現(xiàn)的最大作用2、作用代表值頻遇值在設計基準期內，可變作用超越的總時間為規(guī)定的較小

10、比率或超越次數(shù)為規(guī)定次數(shù)的作用值。結構上頻繁出現(xiàn)且量值較大的作用。頻遇值標準值頻遇系數(shù)1注：可變作用采用頻遇值作為代表值進行短期效應（頻遇）正常使用極限狀態(tài)設計。3、作用代表值準永久值可變作用準永久值：設計基準期內超越概率為50%的作用值；是結構上經(jīng)常出現(xiàn)、且量值較小的荷載作用取值。準永久值標準值準永久值系數(shù) 2 注：可變作用采用準永久值作為代表值進行長期效應（準永久）正常使用極限設計。4、作用代表值設計值標準值與分項系數(shù)的乘積。分項系數(shù)是考慮作用超過標準值的可能性。2.5 作用的代表值和作用效應組合3、作用效應組合結構上同時作用有多種荷載時要考慮作用效應的組合。其中對結構構件產(chǎn)生總效應最不利

11、的一組組合稱為最不利組合，按其進行設計。分為：承載能力極限狀態(tài)設計時的效應組合和正常使用極限狀態(tài)設計時的效應組合。2.5 作用的代表值和作用效應組合承載能力極限狀態(tài)設計時的效應組合公路橋涵結構按承載能力極限狀態(tài)設計時，應采用以下兩種作用效應組合：基本組合和偶然組合基本表達式：基本組合 ：永久作用設計值效應與可變作用設計值效應相組合，其效應組合表達式為： 或考慮結構重要性系數(shù)的作用效應設計值考慮永久作用效應分項系數(shù)的永久作用效應設計值考慮汽車荷載效應分項系數(shù)的汽車荷載設計值考慮除汽車荷載之外的可變作用效應分項系數(shù)以及多種可變作用效應的組合系數(shù)的可變作用效應設計值作用短期效應：永久作用標準值效應與

12、可變作用頻遇值效應相組合，其效應組合表達式為： 作用長期效應：永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合，其效應組合表達式為： 正常使用極限狀態(tài)設計時的效應組合小結1、了解概念，結構上的作用、作用效應、結構抗力；2、結構的功能要求、結構功能的極限狀態(tài)；3、了解概率極限狀態(tài)設計方法，理解可靠度、可靠指標的概念；4、掌握概率極限狀態(tài)設計實用表達式；掌握材料強度值和荷載各種代表值的取法，并能夠根據(jù)不同設計要求進行相應的荷載組合。作業(yè)：2-1，2-3，2-7，2-83 受彎構件正截面承載力計算重點： 3.1 受彎構件的截面形式與構造3.2 受彎構件正截面受力全過程和破壞形態(tài)3.3 受彎構件正截面承

13、載力計算原則3.4 單筋矩形截面受彎構件3.5 雙筋矩形截面受彎構件3.6 T形截面受彎構件3.1 受彎構件的截面形式與構造基本概念：鋼筋混凝土梁和板是典型的受彎構件，在橋梁工程中應用很廣泛，例如：中小跨經(jīng)梁或板式橋上部結構中承重的梁和板、人行道板、行車道板等均為受彎構件。受彎構件主要是指梁與板。與構件軸線相垂直的截面稱為正截面；與構件軸線斜交的截面稱為斜截面。 3.1 受彎構件的截面形式與構造受彎構件正截面承載力計算就是根據(jù)受彎構件所承受的彎矩組合設計值Md來對來對構件進行設計，包括確定截面尺寸、材料強度、鋼筋的布置及數(shù)量。重點：3.1.1 截面形式和尺寸3.1.2 受彎構件的鋼筋構造3.1

14、.1 截面形式和尺寸結構中常用的梁、板是典型的受彎構件。僅在截面的受拉區(qū)配置受力鋼筋的鋼筋混凝土構件稱為單筋受彎構件；在受拉區(qū)及受壓區(qū)均配置受力鋼筋的鋼筋混凝土構件稱為雙筋受彎構件。 截面形式和鋼筋布置工程實例梁的截面尺寸與構造要求：分為現(xiàn)澆梁和預制梁梁的截面尺寸先根據(jù)梁的跨度和荷載、工程經(jīng)驗初步確定，然后通過計算確定。尺寸選用原則：（1）鋼筋混凝土現(xiàn)澆矩形截面梁，梁寬一般采用120mm、150mm、180mm、200mm、220mm、250mm等尺寸，其后梁高h800mm時可按50mm一級增加，梁高h800mm時可按100mm一級增加。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

15、的高度一般可取梁跨度（即高跨比）的1/101/18梁的截面尺寸與構造要求：（2）T形截面梁的高寬比h/b一般取2.54.0（此處b為肋寬）。T形截面梁的高跨比（高度與跨徑之比）一般為h/L=1/111/16。 T形截面梁翼緣懸臂端的厚度不應小于100mm；翼緣根部厚度不應小于梁高的1/10，當該處設有承托時，承托的加厚部分可計算在內。 3.1.2 受彎構件的鋼筋構造鋼筋混凝土梁（板）正截面受彎矩作用時，中和軸以上受壓，中和軸以下受拉?；靖拍?.1.2 受彎構件的鋼筋構造1、配筋率： 構件的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

16、百分比表示）。基本概念3.1.2 受彎構件的鋼筋構造1、鋼筋混凝土保護層（c）：指的是鋼筋邊緣至構件截面表面間最短距離。作用：為了保護鋼筋不直接受到大氣的侵蝕和其他環(huán)境因素的作用，同時，也使得鋼筋和混凝土之間保證有良好的粘結，其厚度根據(jù)構件及其所處環(huán)境條件確定（見書后附表18）。 1、板的鋼筋單向板/雙向板對于周邊支承的橋面板，當長短邊之比大于或等于2時，受力以短邊方向為主，稱為單向板；反之稱為雙向板3.1.2 受彎構件的鋼筋構造板的鋼筋1、梁的鋼筋梁內鋼筋骨架的形成，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 受彎構件的鋼

17、筋構造梁的鋼筋1、梁的鋼筋焊接鋼筋3.1.2 受彎構件的鋼筋構造梁的鋼筋2、梁的鋼筋主筋：直徑為1432mm，最大不超過40mm。因為鋼筋過粗不僅焊接、彎折困難，而且對抗裂不利。當采用兩種不同直徑的鋼筋時直徑相差至少2mm以上，以便于在施工中識別。保護層厚度：當受力筋保護層的厚度大于50mm時，應在保護層內設置直徑不大于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6層，以充分發(fā)揮鋼筋的強度。布筋的原則為由下至上，下粗上細，左右對稱布置。 3.1.2 受彎構件的鋼筋構造梁的鋼筋2、梁的鋼筋鋼筋與鋼筋間的凈距：對于綁扎鋼筋，當受力筋為三層及

18、以下時，不小于30mm，同時不小于鋼筋直徑。若受力筋為三層以上時應不小于40mm及1.25倍的鋼筋直徑。2、梁的鋼筋鋼筋與鋼筋間的凈距：焊接鋼筋，水平方向的凈距同樣應不小于40mm及1.25倍的鋼筋直徑。2、梁的鋼筋構造鋼筋：包括架立鋼筋和水平縱向鋼筋架立鋼筋：作用：為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。梁內縱向水平鋼筋的總截面面積，?。?.10.2%）bh。2、梁的鋼筋抗

19、剪鋼筋：梁內還有箍筋、彎起鋼筋和斜筋，這些鋼筋的作用主要是抵抗剪力，箍筋的直徑不宜小于8mm和1/4主筋直徑。箍筋直徑：不宜小于8mm和主鋼筋直徑的1/4。箍筋形式：通過一個鋼筋混凝土簡支梁的試驗，對其在荷載作用下正截面受力和變形的變化規(guī)律進行分析和研究。重點：3.2.1 受彎構件正截面受力全過程3.2.2 受彎構件破壞形態(tài)3.2 受彎構件正截面受力全過程和破壞形態(tài)荷載-撓度曲線由試驗測得數(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-撓度曲線上有兩個明顯轉折點，以此將梁的受力和變形全過程分為三個階段。第階段：沒有裂縫；第階段：帶裂縫工作；第階段：裂縫急劇開展，縱向鋼筋應力維持在

20、屈服強度不變。3.2.2 受彎構件正截面破壞狀態(tài)兩種破壞性質：延性破壞和脆性破壞對于配筋合適的RC梁，破壞階段（III）承載力基本保持不變，變形可以持續(xù)很長，表明在完全破壞以前具有很好的變形能力，有明顯的預兆，這種破壞稱為“延性破壞”無明顯變形或其它征兆的稱為“脆性破壞”隨著鋼筋和混凝土的配比變化，將對其受力性能和破壞形態(tài)有很大影響，依鋼筋混凝土梁受彎構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 受彎構件正截面破壞狀態(tài)1） 適筋破壞形態(tài)（minmax）3.2.2 受彎構件正截面破壞狀態(tài)受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓壞，破壞前有明顯預兆由于

21、鋼筋要經(jīng)歷較大的塑性變形，隨之引起裂縫急劇開展和梁撓度的激增，為“塑性破壞”。破壞前可吸收較大的應變能。破壞始自受拉區(qū)鋼筋的屈服，屬于延性破壞類型。2） 超筋破壞形態(tài)（max）3.2.2 受彎構件正截面破壞狀態(tài)超筋梁破壞始自混凝土受壓區(qū)先壓碎，即縱向受拉鋼筋沒有達到屈服，壓區(qū)混凝土就壓壞，表現(xiàn)為沒有明顯預兆的受壓脆性破壞的特征。超筋梁雖配置過多的受拉鋼筋，但梁破壞時其應力低于屈服強度，不能充分發(fā)揮作用，造成鋼材浪費。不僅不經(jīng)濟，且破壞前沒有預兆，故設計中不允許采用超筋梁3） 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)混凝土先達到極限壓應變，而受拉區(qū)鋼筋拉應變s b h0。結論

22、：界限破壞是適筋破壞和超筋破壞的界限點，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件相對界限受壓區(qū)高度b值3.3.3 相對界限受壓區(qū)高度b注： 截面受拉區(qū)內配置不同種類鋼筋的受彎構件，其b值應選用相應于各種鋼筋的較小者； 3.3 受彎構件正截面承載力計算的基本原則在試驗基礎上，總結變形和破壞規(guī)律，提出相關的計算方法。重點：3.3.1 基本假定3.3.2 壓區(qū)混凝土等效矩形應力圖形3.3.3 相對界限受壓區(qū)高度b3.3.4 最小配筋率min3.3.4 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件的最小配筋率min最小配筋率是少筋梁與適筋梁的界

23、限，當梁的配筋率由逐漸減小，梁的工作特性逐漸接近素混凝土結構。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裂彎矩的原則確定最小配筋率min。計算結構參見教材附表1-9只配置受壓鋼筋的鋼筋混凝土受彎構件，是單筋截面。重點：3.4.1 基本公式及適用條件3.4.2 計算方法3.4 單筋矩形截面受彎構件依據(jù)第2章鋼筋混凝土結構設計計算基本原則，受彎構件基本組合效應計算值0Md不應超過截面的承載能力Mu，即0Md 2as時，受壓鋼筋應變更大，鋼筋早已屈服，故公路橋規(guī)規(guī)定取 ，需滿足3.5 雙筋矩形截面受彎構件重點：3.5.1 受壓鋼筋的應力3.5.2 基本公式及適用條件3.5.3 計算方法3.

24、5.2 基本計算公式及適用條件力平衡公式：對受拉鋼筋合力T作用點取矩，力矩平衡公式：對受壓鋼筋合力T作用點取矩，力矩平衡公式：3.5.2 基本計算公式及適用條件適用條件1、防止超筋脆性破壞2、保證受壓鋼筋 達到抗壓強度設計值 ，3、若 ，則取 ，對受壓區(qū)鋼筋全力作用點取矩，可得：3、若 ，則取 ，對受壓區(qū)鋼筋全力作用點取矩，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算。3.5.2 基本計算公式及適用條件適用條件：3.6 T形截面受彎構件3.6 T形截面受彎構件受壓翼板的有效寬度bf翼緣處的壓應力與腹板處受壓區(qū)壓應力相比，存在滯后現(xiàn)象，隨距腹板距離越遠，滯后程度越大，受壓翼

25、緣壓應力的分布是不均勻的。計算上為簡化采有效翼緣寬度bf，認為在bf范圍內壓應力為均勻分布，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算寬度。3.6 T形截面受彎構件受壓翼板的有效寬度bf公路橋規(guī)規(guī)定，T形界面內梁的受壓翼板有效寬度取下列三者中的最小值。1）簡支梁計算跨徑的1/3，；2）相鄰兩梁的平均間距3） 3.6.1 基本計算公式及適用條件3.6.1 基本計算公式及適用條件第一類T形截面：計算公式與寬度等于bf的矩形截面相同適用條件：為防止超筋脆性破壞，相對受壓區(qū)高度應滿足x xb。對第一類T形截面，該適用條件一般能滿足。為防止少筋脆性破壞，受拉鋼筋面積應滿足Asminbh0，

26、b為T形截面的腹板寬度。3.6.1 基本計算公式及適用條件第二類T形截面：受壓區(qū)合力分為兩部分：3.6.1 基本計算公式及適用條件第二類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，相對受壓區(qū)高度應滿足 b為防止少筋脆性破壞，截面總配筋面積應滿足： Asminbh0，對于第二類T形截面，該條件一般能滿足。4 受彎構件斜截面承載力計算重點： 4.1 受彎構件斜截面的受力特點和破壞形態(tài)；4.2 影響受彎構件斜截面抗剪能力的主要因素；4.3 受彎構件的斜截面抗剪承載力；4.4 受彎構件的斜截面抗彎承載力；4.5 全梁承載力校核與構造要求；4.6 連續(xù)梁的斜截面抗彎承載力實際工程中斜截

27、面破壞狀態(tài) 概念剪跨比是一個無量綱常數(shù)，包括廣義剪跨比和狹義剪跨比。廣義剪跨比：4.1.2 無腹筋簡支梁斜截面破壞狀態(tài)狹義剪跨比：適用情況：集中荷載作用下三類破壞形態(tài)試驗研究表明，隨著剪跨比m的變化，無腹筋簡支梁斜截面破壞形態(tài)分為三類：1、斜拉破壞；2、剪壓破壞；3、斜壓破壞；4.1.2 無腹筋簡支梁斜截面破壞狀態(tài)1、斜拉破壞（m3）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，脆性性質顯著。破壞時由于混凝土（斜向）拉壞引起的，稱為斜拉破壞。4.1.2 無腹筋簡支梁斜截面破壞狀態(tài)2、剪壓破壞（1m3）剪彎段陸續(xù)出現(xiàn)斜裂縫，其中一條發(fā)展成為臨界斜裂縫，此時部分荷

28、載可通過拱作用傳遞到支座，承載力沒有很快喪失，荷載可繼續(xù)增加，并出現(xiàn)其他斜裂縫。4.1.2 無腹筋簡支梁斜截面破壞狀態(tài)最后，拱頂處混凝土在剪應力和壓應力的共同作用下，達到混凝土的復合受力下的強度而破壞。3、斜壓破壞（m3）裂縫發(fā)展：首先是荷載作用點和支座之間出現(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，但沒有主裂縫。4.1.2 無腹筋簡支梁斜截面破壞狀態(tài)最后拱上混凝土在斜向壓應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度。無腹筋梁的破壞都是脆性破壞1、斜拉破壞是受拉脆性破壞，脆性破壞性質最明顯；2、斜壓破壞是受壓脆性破壞；3、剪壓破壞界于受拉破壞和受壓破壞之間。4.1

29、.2 無腹筋簡支梁斜截面破壞狀態(tài)結論：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 有腹筋簡支梁斜裂縫出現(xiàn)后的受力狀態(tài) 對箍筋的數(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，不宜采用高強鋼筋作箍筋。4、配箍率和箍筋強度4.3 受彎構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)，在設計中都應避免。對于因箍筋配置過多而產(chǎn)生的斜壓破壞，采用限制截面最小尺寸的辦法來預防，對于因箍筋配置過少而產(chǎn)生的斜拉破壞，采用滿足箍筋配置的構造要求。對于剪壓破壞，梁的

30、斜截面抗剪能力變化幅度較大，必須通過計算，使構件滿足斜截面的抗剪承載力，以防止剪壓破壞。公路橋規(guī)的基本公式就是根據(jù)剪壓破壞形態(tài)的受力特征而建立的。 Vu = Vc + Vsv + Vsb (4-3)在有腹筋梁中，式（4-3）中的混凝土抗剪力Vc與箍筋承受剪力Vsv是緊密相關的，因此用Vcs來表達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)國內外有關試驗資料，對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行驗算（半經(jīng)驗半理論公式

31、）4.3.1 基本公式及適用條件適用條件：1、上限值最小截面尺寸設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，即截面尺寸應滿足：4.3.1 基本公式及適用條件若不滿足？則應加大截面尺寸或提高混凝土強度等級適用條件： 2、下限值按構造要求配置箍筋試驗表明，出現(xiàn)裂縫后若箍筋數(shù)量太少，一旦出現(xiàn)斜裂縫，箍筋迅速屈服，從而導致斜裂縫急劇開展，導致斜拉破壞。為了防止梁截面發(fā)生斜拉破壞，需保證箍筋必須滿足構造要求。滿足構造要求后，是否需要增加箍筋，以下式做判斷： 4.3.1 基本公式及適用條件

32、梁：板：滿足，依構造配置箍筋不滿足，進行承載力計算配置箍筋4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計1、檢驗截面尺寸根據(jù)已知條件及支座中心處的最大剪力值由式（4-6）對由正截面承載能力確定的截面尺寸，作進一步檢查。（kN）（4-6）4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計2、確定按構造配置箍筋的范圍l1在剪力包絡圖中，凡是剪力小于該值的截面都按構造配箍筋，從而得到構造配筋區(qū)段l1 。先繪出梁的剪力包絡圖；由式（4-7）得到構造配筋的最大剪力值。4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計3、剪力分配比例公路橋規(guī)規(guī)定：最大剪力計算值取用距支座中心 （梁高的一半）處截面的數(shù)量（記作V）在支點和按構造配置箍筋區(qū)

33、段之間的計算剪力包絡圖的計算剪力值，由混凝土、箍筋和彎起鋼筋來承擔。其中混凝土和箍筋共同承擔60%，即 0.6V；彎起鋼筋（按45彎起）承擔40%，即 0.4V 4、箍筋設計則配箍率為：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：當選擇箍筋的直徑和肢數(shù)后，可確定箍筋的間距 ：4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計5、彎起鋼筋設計首先確定第i排彎起鋼筋承擔的計算剪力值Vsbi計算第一排彎起鋼筋時（從支座向跨中計算），取用距支座中心h/2處由彎起鋼筋承擔的那部分剪力值0.4V。4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計5、彎起鋼筋設計計

34、算以后每一排彎起鋼筋時取用前一排彎起鋼筋彎起點處，由彎起鋼筋承擔的那部分剪值。4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計5、彎起鋼筋設計然后計算彎起鋼筋面積Asbi4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計5、彎起鋼筋設計相關規(guī)定1）根數(shù)限制：在梁的支點處，應至少有兩根并且不少于總數(shù)1/5的下層受拉鋼筋通過。4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計5、彎起鋼筋設計相關規(guī)定2）各排彎起鋼筋的起彎點第一排彎起鋼筋的末端彎折點應位于支座中心截面處；以后各排彎起鋼筋的末端彎折點應落在或超過前一排彎起鋼筋彎起點截面。 4.3.2 等高度簡支梁腹筋的初步設計5、彎起鋼筋設計相關規(guī)定3）彎起鋼筋的角度和彎折要求彎起鋼

35、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。由于其計算較為復雜，且需要通過試算才能找出最不利的斜截面位置，所以，在實際的設計中，對斜截面的抗彎承載力通常都是通過構造規(guī)定來避免斜截面的受彎破壞。4.4 受彎構件的斜截面抗彎承載力構造規(guī)定：滿足具體起彎點的位置，即在鋼筋強度的截面（稱為充分利用點）以外不小于h0/2處起彎則不必再進行斜截面抗彎承載力的計算。4.4 受彎構件的斜截面抗彎承載力5 受扭構件承載力計算內容： 5.0 概述5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征5.2 鋼筋混凝土純扭構件的承載力計算素混凝土構件的抗扭承載力低，且具有明顯的脆性破壞特征，因此，通常在

36、構件內布置抗扭鋼筋，用以改善構件的受力性能。一般都是配置抗扭附加縱筋和附加箍筋來承擔主拉應力，且應盡量靠近構件表面布置。5.0 概述鋼筋混凝土受扭構件的破壞狀態(tài)與箍筋和縱筋的數(shù)量及其比例有關。1、當箍筋及縱筋數(shù)量適當時，構件長邊斜裂縫中一條發(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到屈服，之后構件產(chǎn)生較大的扭轉變形，之后以扭曲破壞面上混凝土壓碎破壞。這種破壞與受彎構件適筋梁的正截面破壞類似，稱為適筋受扭破壞。5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征2、當箍筋和縱筋或其中之一配置過少時，混凝土開裂后，鋼筋迅速屈服，破壞特征與素混凝土構件相似，有脆性破壞，稱為少筋受扭破壞。3、當箍筋和

37、縱筋配置過多時，破壞前出現(xiàn)多條密集的螺旋形裂縫，構件破壞時裂縫寬度不大。構件的破壞是因裂縫間的混凝土被壓碎而引起。破壞時，箍筋和縱筋均未達到屈服強度，扭轉變形不明顯，屬脆性破壞，這種破壞稱為完全超筋受扭破壞。5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征4、當箍筋和縱筋配比率相差較大的情況，構件破壞時配筋率較小的箍筋或縱筋的應力首先達到屈服強度，隨后混凝土被壓碎。這種破壞仍具有一定的塑性破壞特征，稱部分超筋受扭破壞。5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征對比適筋、部分超筋、完全超筋以及素混凝土受扭構件的扭矩T與扭轉角的關系曲線。5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征對比結論：適筋構件的塑性變形比較充分，部分

38、超筋次之，而超筋構件和素混凝土構件的塑性變形很小。因此，為了保證受扭構件具有一定的塑性，應避免發(fā)生少筋和完全超筋的脆性破壞。由純扭構件的破壞特征得：構件的受扭性能和極限承載力不僅與配筋量有關，還與封閉箍筋和受扭縱筋的相對數(shù)量有關。用配筋強度比有關來衡量。5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征配筋強度比5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征Ast-對稱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，取箍筋內表皮間的距離，即2(bcor+hcor)規(guī)范中0.6 1.7，通常設計取 =1.01.25.2 鋼筋混凝土純扭構件的極限扭矩計算扭矩設計值構件承擔的極限扭矩截

39、面核芯部分的面積，為箍筋內皮所包圍的面積，為bcorhcor配筋強度比，取0.61.7，常用區(qū)間為1.01.2極限扭矩計算公式適用條件：1、抗扭配筋的上限值當抗扭鋼筋配置過多，會出現(xiàn)混凝土被壓碎面抗扭鋼筋未屈服的脆性破壞，橋規(guī)中通過規(guī)定截面最小尺寸限制截面應力，間接地限制抗扭鋼筋的配筋率不致過大。5.2 鋼筋混凝土純扭構件的極限扭矩計算極限扭矩計算公式適用條件：2、抗扭配筋的下限值當扭矩小于素混凝土梁的開裂扭矩時，即可按照構造配置抗扭鋼筋，5.2 鋼筋混凝土純扭構件的極限扭矩計算即純扭構件的極限扭矩的計算公式適用范圍是：5.2 鋼筋混凝土純扭構件的極限扭矩計算滿足上式后，截面尺寸合理，且需按照

40、極限扭矩的計算公式配置抗扭鋼筋。極限扭矩計算公式適用條件：3、抗扭配筋的最小配筋率為了防止構件開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。5.2 鋼筋混凝土純扭構件的極限扭矩計算5 受扭構件承載力計算內容： 5.0 概述5.1 鋼筋混凝土純扭構件的破壞特征5.2 鋼筋混凝土純扭構件的承載力計算5.3 彎剪扭共同作用下矩形截面構件的承載力計算5.4 復雜截面受扭構件的承載力計算計算原則在彎剪扭共同作用下，三種承載力相互影響，承載力計算復雜。橋規(guī)采用部分相關，部分疊加的簡化計算方法，即對混凝土抗力部分考慮相關性的影響，對鋼筋的抗力部分采用疊加的方法。5.3

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

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

43、計算6 軸心受壓構件的正截面承載力計算內容： 6.0 概述6.1 普通箍筋的軸心受壓構件6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構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件普通箍筋受壓短柱試驗中，起初，荷載較小時，砼和鋼筋處于彈性階段，二者的應力基本按彈性模量的比值分配。隨著荷載加大，砼的塑性變形開始發(fā)展，柱子的變形越來越大。最終，柱子以砼保護層剝落，縱筋向外彎曲，砼被壓碎而破壞。破壞特征，混凝土的應力達到軸心極限抗壓強度極限值，鋼筋早已達到屈服強度。6.1 普通箍筋的軸心受壓構件普通箍筋受壓長柱試驗中，構件因失穩(wěn)破壞破壞時柱子側身撓度增大，一側混凝土被壓碎，另一側出現(xiàn)橫向裂縫。與同等條件的

44、短柱相比，長柱的破壞荷載較小，一般采用縱向穩(wěn)定系數(shù)來表示長柱承載力降低程度。穩(wěn)定系數(shù) 計算穩(wěn)定系數(shù) 與長細比有關。計算長細比后，由附表1-10，確定穩(wěn)定系數(shù)的數(shù)值。長細比計算：l0 /i28 i截面最小回轉半徑， ，l0構件計算長度，I、A構件毛截面的慣性矩、面積長細比簡化計算矩形截面， 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件的正截面承載力為6.1 普通箍筋的軸心受壓構件與雙筋截面中符號意義不同，指的是縱筋的強度設計值和全部縱筋的截面面積當縱向鋼筋配筋率大于3%時，應扣除鋼筋所占的混凝土面積，即A=An=A-As

45、縱向鋼筋：直徑：1232mm，根為4，縱筋之間凈距50mm，凈保護層采用受彎構件的有關規(guī)定；最小配筋率：全截面0.5%,一側0.2%，參照附表1-9復合箍筋：沿箍筋設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，則應設置復合箍筋。6.1 普通箍筋的軸心受壓構件構造要求要求布置復合箍筋的理由：箍筋主要靠折角點來約束縱筋，縱筋離折角點越遠，箍筋對縱筋的約束越弱?？v筋位置超過此范圍，應設復合箍筋。6.1 普通箍筋的軸心受壓構件-構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表示構件截面的核心直徑； As01表示單根螺旋箍筋的截面面積； S表示沿構件

46、軸線方向螺旋箍筋的間距；6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構件螺旋箍筋的作用只能提高核心混凝土的抗壓強度，不能增加柱的穩(wěn)定性，即對長細比過大柱，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：對長細比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行計算。6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構件6.2 螺旋箍筋的軸心受壓構件承載力承擔比例：為了保證正常使用條件下，保護層不剝落，按螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載力的1.5倍長細比要求：對長細比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，螺旋箍筋的換算面積

47、As0不得小于全部縱筋As 面積的25%6.2 螺旋箍筋構造規(guī)定縱筋最小配筋率要求：螺旋箍筋柱的縱向鋼筋應沿圓周均勻分布，其截面積應不小于箍筋圈內核心截面積的0.5%。常用的配筋率在0.8% 1.2%之間； 構件核心截面積：應不小于構件整個截面面積的2/3。 直徑：不應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不應大于dcor/5，且不大于80mm，同時為方便施工，s也不應小于40mm。6.2 螺旋箍筋構造規(guī)定 當結構構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，該結構構件稱為偏心受力構件。當偏心力為壓力時，稱為偏心受壓構件。 7.0

48、概述偏心距：壓力N的作用點離構件截面形心的距離e0相對偏心距：e0 /h7.0 概述偏心矩1、偏心距e0=0時，軸心受壓構件2、當e0時，即N=0時，受彎構件3、偏心受壓構件的受力性能和破壞形態(tài)界于軸心受壓構件和受彎構件之間。偏心受壓構件截面上配有縱向受力鋼筋和箍筋。其中縱筋兩類，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件的破壞，在保證鋼筋和混凝土之間的握裹力時，均由受壓區(qū)混凝土壓碎造成的。當荷載偏心矩和配筋情況不同時，混凝土壓碎情況不同。根據(jù)壓碎情況將偏心受壓構件分成：大偏心受壓構件；小偏心受壓構件；7.0 概述破壞形態(tài)“受拉破壞”（大偏心）和“受壓破壞”（小偏心）可知：（1）兩者的根本區(qū)別在于：遠側的鋼筋是否受拉且屈服；（2）前者遠側鋼筋受拉屈服，破壞前有預兆，屬“延性破壞”；（3）后者遠側鋼筋不能受拉屈服，破壞時取決于混凝土的抗壓強度且無預兆，屬“脆性破壞”；（4）存在界限破壞（類