結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課件

結(jié)構(gòu)設(shè)計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)計規(guī)范》JTGD62-2019《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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)時結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計計算原則，2學(xué)時受彎構(gòu)件正截面承載力計算，18學(xué)時受彎構(gòu)件斜截面承載力計算，10學(xué)時受壓構(gòu)件正截面承載力計算，14學(xué)時鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形，4學(xué)時局部承壓，2學(xué)時預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念，4學(xué)時預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計與計算，14學(xué)時部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，4學(xué)時

總論本課程的教學(xué)目的：學(xué)會解決工程中的問題：尤其是工程綜合問題學(xué)會分析工程中的問題：學(xué)會工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法：學(xué)會發(fā)現(xiàn)工程中的問題：創(chuàng)新和發(fā)展學(xué)會研究工程中的問題：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)知識注重激發(fā)創(chuàng)新意識從理論轉(zhuǎn)向?qū)嶋H，從簡單轉(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、計算方法和構(gòu)造設(shè)計原理包括：

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)習和掌握橋梁工程和其它道路人工構(gòu)造物設(shè)計的基礎(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)件橋跨墩臺基礎(chǔ)塔柱總論總論0.1各種工程結(jié)構(gòu)的特點及使用范圍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、飛機場跑道及砌塊等。

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)。由高強度鋼筋和高強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年英國人阿斯普丁（J.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。總論混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點⑴材料利用合理⑵耐久性和耐火性好，維護費用低⑶可模性好⑷成本低總論0.1各種工程結(jié)構(gòu)的特點及使用范圍混凝土結(jié)構(gòu)的缺點⑴自重大⑵抗裂性差⑶混凝土一旦破壞，其修復(fù)、加固、補強比較困難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、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?？傉摲祷乜傉摽傉摲祷乜傉摲祷貓D：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)各開兩個小拱，以宣泄洪水，減輕自重。該橋制作精良，結(jié)構(gòu)獨創(chuàng)，造型勻稱美麗，雕刻細致生動，列代都予重視和保護，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，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。活載作用下拱腳的水平推力由系桿及橋墩共同承擔。鋼管拱肋實際上是一種復(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脈，又是九江最引人注目的新旅游景點

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