巖土工程設(shè)計(jì)安全度-材料.ppt

注冊(cè)土木工程師（巖土）繼續(xù)教育： 巖土工程設(shè)計(jì)安全度,4 巖土工程材料,4 巖土工程材料,4.1 工程材料的基本性質(zhì) 4.2 建筑鋼材 4.3 水泥 4.4 混凝土 4.5 鋼筋混凝土 4.6土工合成材料 4.7 可靠性設(shè)計(jì)中材料性能參數(shù)的選取,4 .0 材料性能與安全度,容許應(yīng)力法 總安全系數(shù)法 概率極限狀態(tài)法,4 .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(duì)矛盾，為了確保工程安全，抗力對(duì)于荷載必須有一定的裕度，這就是安全度。,4 .0 材料性能與安全度,R：結(jié)構(gòu)抗力 材料性能 幾何參數(shù),4.1 工程材料的基本性質(zhì),決定材料性能的因素 材料的組成 材料的結(jié)構(gòu) 材料的構(gòu)造,4.1 工程材料的基本性質(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)； 材料的基本力學(xué)性質(zhì) ： 強(qiáng)度 變形 脆性與韌性,4.1 工程材料的基本性質(zhì),材料的耐久性 材料在使用中，抵抗其自身和環(huán)境的長(zhǎng)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(chóng)蛀。,4.2 建筑鋼材,基本成分： 鐵、碳、合金元素、雜質(zhì)元素 主要性能 抗拉強(qiáng)度 、冷彎、沖擊韌性、硬度、耐疲勞性,4.2 建筑鋼材,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材性能的基本要求： 1）強(qiáng)度高 使用高強(qiáng)度的鋼筋可以節(jié)省鋼材用量。 2）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(duì)于保證人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全十分重要。 3）可焊性好 鋼筋連接以焊接連接的質(zhì)量較好，耗費(fèi)的鋼材也較少，因此，要求鋼筋的可焊性要好，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 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。,4.2 建筑鋼材,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的確定 以鋼材屈服強(qiáng)度（或屈服點(diǎn)）為依據(jù)而確定,4.2 建筑鋼材,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的確定 熱軋鋼筋 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)屈服強(qiáng)度確定 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的確定： 材料的分項(xiàng)系數(shù)取1.10 預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度確定 條件屈服點(diǎn)：0.85 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：材料的分項(xiàng)系數(shù)取1.20,4.3 水泥,強(qiáng)度等級(jí) 42.5、42.5R、 52.5、52.5R、 62.5、62.5R 標(biāo)準(zhǔn)試件28d抗壓強(qiáng)度；3d強(qiáng)度要求；抗折強(qiáng)度要求,4.4 混凝土,混凝土材料的優(yōu)點(diǎn) 凝結(jié)前具有良好的塑性 與鋼筋牢固粘結(jié) 硬化后抗壓強(qiáng)度高 良好的耐久性 通過(guò)配比設(shè)計(jì)獲得所需性能 就地取材，經(jīng)濟(jì),4.4 混凝土,混凝土材料的缺點(diǎn) 自重大 抗拉強(qiáng)度低 容易開(kāi)裂,4.4 混凝土,普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì) 拌合物的和易性 強(qiáng)度 立方體抗壓強(qiáng)度（強(qiáng)度等級(jí)） 軸心抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度 抗折（彎曲抗拉)強(qiáng)度,4.4 混凝土,普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì) 變形性能 收縮 溫度變形 荷載作用下的變形 徐變（在長(zhǎng)期荷載作用下產(chǎn)生的變形）,4.4 混凝土,普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì) 混凝土的耐久性 抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長(zhǎng)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 包括抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、碳化、堿骨料反應(yīng) 等,4.4 混凝土,混凝土材料的可靠性與質(zhì)量控制 強(qiáng)度概率分布正態(tài)分布 保證率,4.4 混凝土,混凝土材料的可靠性與質(zhì)量控制 質(zhì)量控制 初步控制：材料檢驗(yàn)、配合比調(diào)整 生產(chǎn)控制：材料計(jì)量；攪拌、運(yùn)輸、澆注、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié) 合格控制：強(qiáng)度檢驗(yàn)，分批驗(yàn)收,4.5 鋼筋混凝土,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 鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)粘結(jié)力,4.5 鋼筋混凝土,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能 承載力 延性 耐久性 其它性能：整體性 經(jīng)濟(jì)性 自重？ 抗裂？ 施工？,4.5 鋼筋混凝土,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)法 承載力 變形 裂縫,概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,經(jīng)驗(yàn),隨機(jī)變量 概率 可靠指標(biāo),經(jīng)驗(yàn) 安全系數(shù),半經(jīng)驗(yàn)半統(tǒng)計(jì) 定值法,4.6 土工合成材料,土工合成材料的性能 土工合成材料的功能與應(yīng)用 過(guò)濾 排水 隔離 加筋 防滲 防護(hù),4.7 可靠性設(shè)計(jì)中材料性能參數(shù)的選取,巖土工程材料的種類(lèi)很多，性能特點(diǎn)也不相同。但有一個(gè)特點(diǎn)是共同的，那就是各種材料的性能參數(shù)都不是一個(gè)不變的常數(shù)。 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(jìn)行足夠數(shù)量的試驗(yàn)，就可以在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上得到參數(shù)的分布特性。 當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不充分時(shí)，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(yàn)，經(jīng)分析判斷確定。,4.7 可靠性設(shè)計(jì)中材料性能參數(shù)的選取,材料性能一般采用隨機(jī)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。 材料性能的各種統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布類(lèi)型，應(yīng)以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用參數(shù)估計(jì)和概率分布的假設(shè)檢驗(yàn)方法確定。,4.7 可靠性設(shè)計(jì)中材料性能參數(shù)的選取,材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值可按其概率分布的0.05分位值確定 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù) 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。,4.7 可靠性設(shè)計(jì)中材料性能參數(shù)的選取,當(dāng)利用標(biāo)準(zhǔn)試件的試驗(yàn)結(jié)果確定結(jié)構(gòu)中實(shí)際的材料性能時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)試件、實(shí)際工作條件與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件的差別。 巖土性能指標(biāo)和地基