《橋梁荷載設(shè)計》PPT課件(2).ppt

,橋梁工程,東南大學土木工程學院,Bridge Engineering,School of Civil Engineering SEU,強士中 主編 王景全/劉釗 主講,第3章 設(shè)計荷載,3.1永久荷載 3.2可變荷載 3.3偶然荷載 3.4荷載組合,3.1 永久荷載,永久荷載：亦稱恒載，在設(shè)計使用期內(nèi)其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比忽略不計。 永久荷載包括：結(jié)構(gòu)自重、橋上附加恒載（橋面、人行道及附屬設(shè)備）、作用于結(jié)構(gòu)上的土重及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位影響力、水浮力、混凝土收縮和徐變的影響力等。,對于預應(yīng)力結(jié)構(gòu) 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時：預加應(yīng)力屬永久荷載； 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時：預加應(yīng)力不作為荷載，而將預應(yīng)力筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。 但在超靜定結(jié)構(gòu)中，由預加力引起的次內(nèi)力應(yīng)屬永久荷載。規(guī)范未作明確說明。 各種永久荷載的取值與計算，詳見規(guī)范條文。,公路橋涵設(shè)計采用的作用分為永久作用、可變作用和偶然作用三類. 公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進行設(shè)計： 只有在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進行其效應(yīng)的組合。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進行組合。 當可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合。實際不可能同時出現(xiàn)的作用或同時參與組合概率很小的作用，不考慮其作用效應(yīng)的組合。 施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機具設(shè)備均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮。組合式橋梁，當把底梁作為施工支撐時，作用效應(yīng)宜分兩個階段組合，底梁受荷為第一個階段，組合梁受荷為第二個階段。 多個偶然作用不同時參與組合。,3.2 可變荷載,可變荷載:設(shè)計使用期內(nèi)其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的荷載。,(1)基本可變荷載 列車活載 汽車 由列車活載和汽車活載引起的沖擊力 曲線上的離心力 由活載引起的土側(cè)壓力 公路橋中的人群荷載 鐵路橋梁的列車橫向搖擺力等。,1）列車活載,列車由機車和車輛組成，機車和車輛類型很多，軸重、軸距各異。 為規(guī)范設(shè)計，我國根據(jù)機車車輛軸重、軸距對橋梁不同影響及考慮車輛的發(fā)展趨勢，制定了中華人民共和國鐵路標準活載圖式。 （簡稱“中活載”） 中活載160km/h、200km/h ZK活載250km/h、300km/h以上高速,“ZK活載”分標準活載和特種活載,高速暫行規(guī)定： 加載時，標準活載計算圖式可任意截取 單線或雙線橋跨：各線均應(yīng)計入ZK活載作用。 多于雙線橋跨：應(yīng)按下列最不利情況考慮： 1）按雙線在最不利位置承受ZK活載，其余線路不承受列車荷載； 2）所有線路在最不利位置承受75的ZK活載。 空車活載按10kN/m計算。,“ZK活載”分標準活載和特種活載,橋規(guī)規(guī)定： 加載時，標準活載計算圖式可任意截取 雙線橋跨：兩線活載之和的90% 橫向穩(wěn)定檢算：空車+最大橫向風力為最不利，空車活載標準值為10kN/m,“中活載”分普通活載和特種活載,（A） 舊公路標準,設(shè)計荷載 大量、經(jīng)常出現(xiàn)的汽車荷載，以車隊形式排列。 汽10級、汽15級、汽20級、汽超20級,驗算荷載 偶然、個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車。 掛80、掛100、掛120、履帶50,2） 汽車荷載,每一車隊有一重車，主車數(shù)量不限。 三、四行車隊時可折減20%和30%，但不小于兩行車隊計算的結(jié)果。,履帶車縱向可考慮多輛行駛，但兩車凈距不小于50m 平板掛車全橋均以通過一輛計算 平板掛車和履帶車荷載應(yīng)靠中以慢速行駛 驗算時，不考慮沖擊力、人群荷載和其它非經(jīng)常作用在橋上的各種外力。,新橋規(guī)公路工程技術(shù)標準（JTG B01-2003）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTG D60-2004）,汽車荷載分為公路級和公路級兩個等級。 汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。 橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載； 橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等的計算采用車輛荷載。 車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。,（B） 現(xiàn)行公路標準,新規(guī)范 車道荷載的計算圖式,K,q,P,K,多車道橋梁的汽車荷載應(yīng)考慮折減。當橋涵設(shè)計車道數(shù)2時，汽車荷載產(chǎn)生的效應(yīng) 應(yīng)該按表6.0.6-2規(guī)定的多車道橫向折減系數(shù)進行折減，但折減后的效應(yīng)不得小于兩條設(shè)計車道的荷載效應(yīng)。,3）沖擊力,車輛以一定速度過橋時，由于動力影響，橋梁實際產(chǎn)生的活載應(yīng)力和變形大于按活載靜重計算所得的結(jié)果，這種動力效應(yīng)常稱為沖擊作用。,構(gòu)成橋梁動力影響的因素主要有： 列車以一定速度過橋時引起橋跨振動； 輪對過鋼軌接頭時有沖擊作用； 蒸汽機車動輪上的平衡重在隨動輪高速旋轉(zhuǎn)中由于離心力引起的錘擊作用； 橋上軌道豎向和橫向不平順引起橋梁扭轉(zhuǎn)振動； 橋頭線路（路面）不平整，車輪不圓等 。,橋梁設(shè)計時中以活載靜重乘上動力系數(shù)來反映這種影響。 鐵路橋動力系數(shù) 1+ 公路橋沖擊系數(shù) 動力系數(shù)（或沖擊系數(shù)）公式中考慮了不同類型橋跨、跨度和加載長度的影響。,鐵路橋動力系數(shù) 1+,混凝土梁,鋼板梁及鋼桁梁,實腹鋼筋混凝土拱和石砌拱橋,空腹鋼筋混凝土無鉸拱橋和系桿拱橋,空腹有鉸拱橋,現(xiàn)行鐵路規(guī)范鐵路橋動力系數(shù) 1+,簡支或連續(xù)鋼橋跨結(jié)構(gòu)和鋼墩臺,鋼與鋼筋混凝土板構(gòu)成的結(jié)合梁,現(xiàn)行鐵路規(guī)范鐵路橋動力系數(shù) 1+,鋼筋混凝土的、混凝土的、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及涵洞、剛架橋，其頂上填土厚度1.0m（從軌底算起）時不計沖擊力。當小于1.0m時,空腹式鋼筋混凝土拱橋的拱圈和拱肋,85規(guī)范 公路橋沖擊系數(shù) ,混凝土梁、剛構(gòu)、拱上構(gòu)造、 柱式墩石,混凝土拱橋的主拱,鋼主桁、聯(lián)合梁、橋面系、 鋼墩臺等,吊橋的主桁、主索或主鏈、 塔架,新的 通用規(guī)范JTG D60規(guī)定，汽車荷載沖擊力應(yīng)按下列規(guī)定計算： 1 鋼橋、鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋、圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺，應(yīng)計算汽車的沖擊作用。 2 填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺不計沖擊力。 3 支座的沖擊力，按相應(yīng)的橋梁取用。 4 汽車荷載的沖擊力標準值為汽車荷載標準值乘以沖擊系數(shù) 5 沖擊系數(shù)可按下式計算： 當 Hz時， =0.05 當1.5Hz 14Hz時，=0.1767lnf0.0157 當 Hz時， =0.45 式中， f 為結(jié)構(gòu)基頻（Hz）。 6 汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù)采用0.3。 橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。,4）離心力,車輛在曲線上運行產(chǎn)生離心力。公路橋上離心力較小，當曲線半徑等于或小于250m時，才考慮離心力的作用。離心力等于車輛荷載（不計動力效應(yīng)）乘以離心力率,離心力率,對鐵路荷載C不應(yīng)大于0.15。,離心力作用點： 鐵路軌頂以上2m，公路橋面以上1.2m,5）人群荷載,公路橋人群荷載一般規(guī)定為3kN/m2， 城市、郊區(qū)行人密集處可為3.5kN/m2。,（2）其他可變荷載 包括：制動力或牽引力、風力、溫度力、流水壓力、水壓力和施工荷載等。,對鐵路橋梁，人行道荷載歸為其他可變荷載。,1）制動力,制動力 是車輛減速或制動時的慣性力。 方向： 與行車方向一致。 牽引力 是車輛起動或加速時車輛與路面 （或鋼軌）間作用的摩阻力。 方向： 與行車方向相反。 作用點：鐵路軌頂以上2m， 公路橋面以上1.2m。 但在計算墩臺時移至支座中心處，不計因此而產(chǎn)生的豎向力和力矩。,公路橋規(guī)規(guī)定：,鑒于車輛不可能全部同時剎車,1或2車道橋，制動力按一行汽車車隊總重量的 10%，但不得小于一輛重車重量的30%。 4車道橋為上述數(shù)值的兩倍。,制動力按計算長度內(nèi)列車豎向靜活載標準值的15%計算，牽引力按加載長度等于或小于30m內(nèi)列車靜活載標準值的30%計算，按控制者設(shè)計。 當設(shè)計橋墩臺時，上述制動力和牽引力按10%和15%計算，按控制者設(shè)計。 當制動力與離心力同時計算時，制動力或牽引力按列車豎向靜活載標準值的5%計算。 雙線按一線計，多線按兩線計。,鐵路橋規(guī)規(guī)定：,2）風力,基本風壓值,橋規(guī)規(guī)定，取平坦空曠地區(qū)、離地面高10m、重現(xiàn)期為100年的10min的平均最大風速計算基本風壓強度。,鐵路橫向風荷載標準強度計算公式：,超靜定結(jié)構(gòu)存在多余約束，熱脹冷縮將產(chǎn)生內(nèi)力或支座反力。 靜定和超靜定結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)不同部位溫度不同，內(nèi)部將產(chǎn)生溫差力。 橋規(guī)規(guī)定：結(jié)構(gòu)溫度變形受外約束影響引起的溫度力按結(jié)構(gòu)平均溫度計算。由于這種溫度變化持續(xù)時間較長，對于混凝土結(jié)構(gòu)在溫度變化產(chǎn)生內(nèi)力同時，混凝土徐變作用使溫度影響力減小?？捎谜蹨p彈性模量考慮，去受壓彈性模量的0.6倍（公路0.7倍）。,3）溫度力,4）鐵路橋上人行道荷載,鐵路人行道橋只考慮巡道和維修人員通行，維修時放置鋼軌、枕木、道碴等。 道碴橋面：離梁中心線2.45m內(nèi)按10kPa計； 2.45m以外按4kPa。 活載分項系數(shù)取1.4。 明橋面：按4kPa計，活載分項系數(shù)取1.1。 人行道板還應(yīng)按豎向集中活載1.5kN檢算。 設(shè)計主梁時人行道活載不與列車活載同時計算。,5）施工荷載,施工荷載是指結(jié)構(gòu)在施工過程中承受的荷載。 包括：自重、人群、架橋機、風載、溫度力、吊機或其他機具的荷載及在構(gòu)件制造、運送、吊裝時作用于構(gòu)件上的臨時荷載。,3.3 偶然荷載,偶然荷載指船只或漂流物（排筏等）撞擊力和地震荷載。,3.3.1 地震力,地震作用分豎直方向和水平方向，經(jīng)驗表明地震的水平運動是導致結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。結(jié)構(gòu)抗震驗算時一般只考慮水平地震作用。 地震力大小的決定因素有：地面運動的強烈程度、結(jié)構(gòu)的動力特性、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量等。 基本烈度：反映地震本身的劇烈程度。 設(shè)計烈度：是由設(shè)計者選用的。,地震力的計算方法分靜力法和動態(tài)法,靜力法是用一個水平方向作用的等效靜止荷載表示地震對結(jié)構(gòu)的作用。 其計算公式如下：,靜力法主要使用于剛度較大結(jié)構(gòu)。 規(guī)范規(guī)定：擋土墻、橋臺用靜力法計算地震力。,3.3.2 靜力法,動態(tài)法主要有反應(yīng)譜理論和時程分析法 反應(yīng)譜理論是一種簡化的動態(tài)分析法，又稱動靜法。 橋梁抗震規(guī)范主要采用這種方法計算地震力。,對于高墩或特大跨度的橋梁，應(yīng)同時采用時程分析法，取最不利結(jié)果。,3.3.3 反應(yīng)譜理論,（1）單質(zhì)點地震力,（2）多質(zhì)點系統(tǒng)地震力,多質(zhì)點系統(tǒng)由于地震引起的復雜振動可以看作自振振型的迭加。,3.3.4 撞擊力,船只或漂流物撞沖力： 撞擊力按靜力法計算，假定船筏作用于墩的有效動能轉(zhuǎn)化為撞擊力F所做的功。其計算公式為：,3.4 荷載組合,3.4.1 荷載組合,總原則： 凡存在的永久荷載任一項，均應(yīng)進行組合； 凡可能出現(xiàn)的基本可變荷載項，除個別情況外應(yīng)進行組合； 縱向力與橫向力不同時組合； 對其他可變荷載的組合，根據(jù)同時作用的可能性，規(guī)范具體規(guī)定了某種荷載組合時，哪些荷載不同時參與組合。,組合：一種或幾種永久荷載基本可變荷載；（主要設(shè)計組合） 組合：一種或幾種永久荷載基本可變荷載一種或幾種其他可變荷載；（附加設(shè)計組合） 組合：一種或幾種永久荷載施工荷載一種或幾種其他可變荷載相組合； （施工驗算組合） 組合：一種或幾種永久荷載基本可變荷載船撞力（偶然組合） 組合：一種或幾種（結(jié)構(gòu)重力預應(yīng)力土壓力）地震力（偶然組合） 最不利荷載組合控制設(shè)計的最不利的工況。,根據(jù)橋規(guī)，對承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，可以歸納出以下四類荷載效應(yīng)組合：,3.4.2極限狀態(tài)設(shè)計法,將要采用的鐵路橋規(guī)是以結(jié)構(gòu)可靠性理論為基礎(chǔ)，采用分項系數(shù)表達的概率極限狀態(tài)設(shè)計法。對于有兩種或兩種以上的可變荷載參與組合情況，引入荷載效應(yīng)組合系數(shù)對荷載標準值進行折減。 荷載效應(yīng)設(shè)計值一般計算式和歸納為：,（1）一般組合算式,（2）橋跨結(jié)構(gòu)荷載分項系數(shù)或組合安全系數(shù),可在相應(yīng)的表格中查出。,公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進行設(shè)計： 只有在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進行其效應(yīng)的組合。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進行組合。 當可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合。實際不可能同時出現(xiàn)的作用或同時參與組合概率很小的作用,考慮其作用效應(yīng)的組合。 施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機具設(shè)備均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮。組合式橋梁，當把底梁作為施工支撐時，作用效應(yīng)宜分兩個階段組合，底梁受荷為第一個階段，組合梁受荷為第二個階段。 多個偶然作用不同時參與組合。,1）按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的組合,公路橋涵結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，按照可能出現(xiàn)的作用，將其分為兩種作用效應(yīng)組合，即基本組合和偶然組合。 基本組合：永久作用設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)的組合，這種組合用于結(jié)構(gòu)的常規(guī)設(shè)計，是所有公路橋涵結(jié)構(gòu)都應(yīng)該考慮的。作用設(shè)計值為作用的標準值乘以相應(yīng)的分項系數(shù)。 偶然組合：永久作用標準值、可變作用代表值和一種偶然作用標準值的效應(yīng)組合，視具體情況，也可不考慮可變作用效應(yīng)參與組合。作用效應(yīng)偶然組合用于結(jié)構(gòu)在特殊情況下的設(shè)計，所以不是所有公路橋涵結(jié)構(gòu)都要采用的，一些結(jié)構(gòu)也可采取構(gòu)造或其他預防措施來解決。,通用規(guī)范JTG D60規(guī)定，公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合： 1 基本組合 永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：,2 偶然組合 永久作用標準值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標準值效應(yīng)相組合。偶然作用的效應(yīng)分項系數(shù)取1.0；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗取用適當?shù)拇碇?。地震作用標準值及其表達式按現(xiàn)行公路工程抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用。,公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全等級,注：本表所列特大、大、中橋等系按通用規(guī)范JTGD60表1.0.11中的單孔跨徑確定，對多跨不等跨橋梁，以其中最大跨徑為準；本表冠以“重要”的大橋和小橋，系指高速公路和一級公路上、國防公路上及城市附近交通繁忙公路上的橋梁。,2）按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時的效應(yīng)組合,在公路橋梁結(jié)構(gòu)中，對于需要進行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計的結(jié)構(gòu)，需要考慮可變作用的短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合，其可變作用代表值采用頻遇值和準永久值。眾所周知，正常使用極限狀態(tài)設(shè)計僅涉及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂，裂縫寬度和撓度，其結(jié)構(gòu)可靠度要比承載能力極限狀態(tài)低得多。 可變作用的頻遇值是指結(jié)構(gòu)上較頻繁出現(xiàn)的且量值較大的作用取值，但它比可變作用的標準值小，實際上由標準值乘以小于1.0的頻遇值系數(shù)1得到。 可變作用的準永久值是指在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的作用取值，但它比可變作用的頻遇值又要小一些，實際上是由標準值乘以小于1的準永久值系數(shù)2的得到。 通用規(guī)范JTG D62規(guī)定，公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合；,1 作用短期效應(yīng)組合 永久作用標準值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為： 2 作用長期效應(yīng)組合 永久作用標準值效應(yīng)與可變作用準永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：,第4章 橋梁材料,4.1鋼材 4.2混凝土,4.1 鋼材,4.1.1 結(jié)構(gòu)鋼材 4.1.2 鋼筋,H型鋼,鋼結(jié)構(gòu)常用鋼材,其他型鋼 工字鋼、槽鋼、圓鋼、角鋼等,鋼材的分類,4.1.1鋼材按化學成分分類 鋼材是以鐵為主要元素，含碳量為0.02%-2.06%，并含有其他元素的合金材料。 1.碳素鋼 低碳鋼：C0.25% 中碳鋼：C=0.25%0.6% 高碳鋼：C0.6%,2.合金鋼 低合金鋼：合金元素5% 中合金鋼：合金元素5%10% 高合金鋼：合金元素10% 2.1.2按品質(zhì)（雜質(zhì)含量）分類 普通鋼：S0.050%；P0.045% 優(yōu)質(zhì)鋼：S0.035%；P0.035% 高級優(yōu)質(zhì)鋼： S0.025%；P0.025% 特級優(yōu)質(zhì)鋼： S0.015%；P0.025% 2.1.3按冶煉時脫氧程度分類 沸騰鋼；鎮(zhèn)靜鋼；半鎮(zhèn)靜鋼；特殊鎮(zhèn)靜鋼。,建筑鋼材的主要技術(shù)性能,鋼材的主要性能包括力學性能和工藝性能。 2.2.1抗拉性能 抗拉性能是建筑鋼材最重要的性能。鋼材受拉時，在產(chǎn)生應(yīng)變的同時，相應(yīng)地產(chǎn)生應(yīng)變。應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系反映出鋼材的主要力學特征。 低碳鋼從受拉到拉斷，經(jīng)歷了四個階段： 彈性階段（OA）、屈服階段（AB）、強化階段（BC）和頸縮階段（CD）。,彈性模量：在彈性階段，應(yīng)力和應(yīng)變的比值為常數(shù)稱為彈性模量。E=/ 。A點對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限（ p）。 屈服強度：在屈服階段，外力不增大，而變形繼續(xù)增加，這時相應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服極限或屈服強度（s ）。 抗拉強度：在應(yīng)力-應(yīng)變圖上，對應(yīng)于最高點C的應(yīng)力稱為抗拉強度（ b）。 伸長率、斷面收縮率,2.2.2沖擊韌性 鋼材的沖擊韌性越大，抵抗沖擊荷載的能力越強。K值與試驗溫度有關(guān)。有些材料常溫時沖擊韌性不低，破壞時卻呈現(xiàn)脆性破壞。 2.2.3耐疲勞性 受交變荷載反復作用時，鋼材在應(yīng)力低于屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性破壞的現(xiàn)象，稱為疲勞破壞。 鋼材疲勞破壞的應(yīng)力值隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而降低。實際測量長以2106次應(yīng)力循環(huán)為基準。,2.2.4工藝性能 1.冷彎性能 冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以試驗時的彎曲角度和彎心直徑d為指標表示。鋼材冷彎時的彎曲角度越大，d/ 越小，表示冷彎性能越好。 2.焊接性能 鋼材的焊接性能是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學性能，特別是強度不低于原有鋼材的強度。,2.4.2時效處理 冷加工處理后的鋼筋，在常溫下存放15-20d，或加熱至100-200后保持一定時間（2-3h），其屈服強度進一步提高，且抗拉強度也提高，同時塑性和韌性進一步降低，彈性模量則基本恢復，這個過程稱為時效處理。 時效處理有兩種方法： （1）自然時效：在常溫下存放15-20d。適宜于低強度鋼筋。 （2）人工時效：加熱至100-200后保持一定時間（2-3h）。適宜于高強度鋼筋。,2.4.3熱處理（略） 2.5土木工程常用金屬材料的性質(zhì)及應(yīng)用 2.5.1建筑常用鋼種 1.碳素結(jié)構(gòu)鋼 （1）牌號及表示方法 Q195 Q215 Q235 Q255 Q275 例 “Q235-A.F” （2）碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)性能與應(yīng)用 表2-3化學成分 表2-4力學性能 表2-5工藝性能,Q195-強度不高，塑性、韌性、加工性能與焊接性能較好，主要用于扎制薄板和盤條。 Q215-基本與Q195相同，強度稍高，大量用作管坯、螺栓。 Q235-強度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性和韌性，可焊性和可加工性也較好，大量用于制作鋼筋、型鋼和鋼板。 Q255-強度高、塑性和韌性稍差，不易冷彎加工，可焊性差，主要用作鉚接或拴接結(jié)構(gòu)，以及鋼筋混凝土的配筋。,2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 大部分為鎮(zhèn)靜鋼，對有害雜質(zhì)含量控制嚴格，質(zhì)量穩(wěn)定，綜合性能好，但成本較高。 31個牌號，如“10F” “45Mn ” “30”。 性能主要取決于含碳量。含碳量越高，強度高，但塑性和韌性降低。 3045主要用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強度螺栓等，45用作預應(yīng)力混凝土錨具。 6580用于生產(chǎn)預應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線。,3.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 （1）牌號 Q295 Q345 Q390 Q420 Q460 例 “Q345B” （2）技術(shù)性能與應(yīng)用 表2-6化學成分 表2-7力學性能 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，具有較高的強度，綜合性能好?？晒?jié)約用鋼20%30%，對減輕結(jié)構(gòu)自重有利。 主要用于扎制各種型鋼、鋼板、鋼管及鋼筋，廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中，特別適用于各種重要結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)及橋梁工程等。,2.5.2鋼結(jié)構(gòu)用鋼 1.熱扎型鋼 鋼結(jié)構(gòu)常用型鋼：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼。 型鋼規(guī)格標記，如“H340*250*9*14” “T248*199*9*14” “L40*5” 2.冷彎薄壁型鋼 （1）結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼（方型F、矩形J） （2）通用冷彎開口型鋼（角鋼、槽鋼等） 3.棒材、鋼管和板材,2.5.3混凝土結(jié)構(gòu)用鋼 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，主要由碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成。 1.熱扎鋼筋 建筑工程用量最大的鋼材品種之一，主要用于鋼筋砼結(jié)構(gòu)和預應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的配筋。 熱扎光圓鋼筋HPB235 H(Hot rolled),P(Plain),B(Bars)。 熱扎帶肋鋼筋HRB335、HRB400、HRB500 H(Hot rolled),R(Ribbed),B(Bars)。,HPB23