鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理

1、第十一章 鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu) 設(shè)計基本原理 本章重點本章重點 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算方法鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算方法 ； 鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)的材料規(guī)定；鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)的材料規(guī)定； 掌握鐵路橋涵單、雙筋矩形截面和掌握鐵路橋涵單、雙筋矩形截面和t形截形截 面承載力的計算方法；面承載力的計算方法； 掌握鐵路橋涵抗剪強度的的計算方法；掌握鐵路橋涵抗剪強度的的計算方法； 掌握鐵路橋涵裂縫寬度和撓度的計算方法；掌握鐵路橋涵裂縫寬度和撓度的計算方法； 了解鐵路橋涵軸心、偏心受壓構(gòu)件的強了解鐵路橋涵軸心、偏心受壓構(gòu)件的強 度計算方法。度計算方法。(略略) 第一節(jié)第

2、一節(jié)概概 述述 一、鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算方法一、鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算方法 1、普通鋼筋砼鐵路橋梁、普通鋼筋砼鐵路橋梁容許應(yīng)力法容許應(yīng)力法 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 2、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼鐵路橋梁、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼鐵路橋梁破損階段法破損階段法 平面變形和材料按彈性工作；平面變形和材料按彈性工作； 受拉區(qū)砼不參與工作；受拉區(qū)砼不參與工作； 彈性模量比彈性模量比n為常數(shù)；為常數(shù)； 構(gòu)件中各點在使用荷載作用下的應(yīng)力構(gòu)件中各點在使用荷載作用下的應(yīng)力 不超過材料的不超過材料的 容許應(yīng)力容許應(yīng)力 。 疲勞破壞問題疲勞破壞問題 f k 材料：考慮鋼筋混凝土塑性材料：考慮鋼筋混凝土塑性 k k ：荷

3、載增大系數(shù)：荷載增大系數(shù) ksr tb10002.32005 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 二、鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)的材料規(guī)定二、鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)的材料規(guī)定 1、混凝土、混凝土 強度等級；強度等級； 極限強度；極限強度； ccu,k 2/3 c 0.67 0.30 ct ff ff 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 局部承壓強度；局部承壓強度； c-1c c ff a a 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 彈性模量；彈性模量； 參照參照cep-fip：混凝土結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)model code 1990推薦推薦 公式確定；公式確定；

4、 1/3 4 ccm 10ef cc c 0.43 0.2 ge 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 2、鋼筋、鋼筋 普通鋼筋強度標準值；普通鋼筋強度標準值； 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標準值；預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標準值； 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 各類鋼筋彈性模量；各類鋼筋彈性模量； 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 第二節(jié)第二節(jié)受彎構(gòu)件強度和變形計算受彎構(gòu)件強度和變形計算 一、抗彎強度計算一、抗彎強度計算 （一）構(gòu)造要求（一）構(gòu)造要求 （二）受彎構(gòu)件的應(yīng)力階段（適筋梁）（二）受彎構(gòu)件的應(yīng)力階段（適筋梁） c 階段i階段ia階段ii階段iii c ct c fct 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)

5、計基本原理第十一章 階段階段截面開裂前彈性工作階段截面開裂前彈性工作階段 階段i c ct 混凝土處于彈性工作階段，應(yīng)力應(yīng)變成正比，混凝土處于彈性工作階段，應(yīng)力應(yīng)變成正比， 受壓區(qū)和受拉區(qū)混凝土應(yīng)力分布圖形為三角受壓區(qū)和受拉區(qū)混凝土應(yīng)力分布圖形為三角 形。形。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 a階段階段截面開裂臨界狀態(tài)截面開裂臨界狀態(tài) 階段ia c fct 混凝土受拉區(qū)表現(xiàn)為塑性，下緣應(yīng)變達到極混凝土受拉區(qū)表現(xiàn)為塑性，下緣應(yīng)變達到極 限拉應(yīng)變，應(yīng)力分布圖形接近矩形；受壓區(qū)限拉應(yīng)變，應(yīng)力分布圖形接近矩形；受壓區(qū) 混凝土彈性，應(yīng)力圖形為直線?；炷翉椥?，應(yīng)力圖形為直線。 受彎構(gòu)件抗裂驗算依據(jù)受彎構(gòu)

6、件抗裂驗算依據(jù) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 階段階段受拉區(qū)砼開裂后的工作階段受拉區(qū)砼開裂后的工作階段 c 階段ii 混凝土開裂，裂縫開展至中性軸附近。受拉混凝土開裂，裂縫開展至中性軸附近。受拉 區(qū)混凝土不參加工作而由鋼筋承受拉力，鋼區(qū)混凝土不參加工作而由鋼筋承受拉力，鋼 筋應(yīng)力未屈服，彈性工作。受壓區(qū)混凝土應(yīng)筋應(yīng)力未屈服，彈性工作。受壓區(qū)混凝土應(yīng) 力圖形略呈曲線形，但仍彈性工作。力圖形略呈曲線形，但仍彈性工作。 容許應(yīng)力法計算基礎(chǔ)容許應(yīng)力法計算基礎(chǔ) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 階段階段破壞階段破壞階段 階段iii 受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)混凝土達到極限壓應(yīng)受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)混凝土達到極限

7、壓應(yīng) 變，混凝土被壓碎，梁發(fā)生破壞。（適筋梁）變，混凝土被壓碎，梁發(fā)生破壞。（適筋梁） 破損階段法、極限狀態(tài)破損階段法、極限狀態(tài) 法計算基礎(chǔ)法計算基礎(chǔ) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 配筋率配筋率 as h0 h b as s 0 a bh b - 截面寬度截面寬度； 0 h- 截面有效高度截面有效高度； s a-從受拉區(qū)邊緣從受拉區(qū)邊緣 至縱向受力鋼至縱向受力鋼 筋重心的距離筋重心的距離。 單筋矩形截面示意圖單筋矩形截面示意圖 （一）超筋破壞（一）超筋破壞 （二）適筋破壞（二）適筋破壞 （三）少筋破壞（三）少筋破壞 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 防止少筋破壞限制截面最小配筋率防止少筋破壞限

8、制截面最小配筋率 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （三）抗彎強度計算的基本原理（三）抗彎強度計算的基本原理 c 階段ii 容許應(yīng)力法容許應(yīng)力法 max (b) x c 0 s (a) mu s a x ccc e (c) h h0 a b as 圖114 計算應(yīng)力圖形 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 1、基本假定和計算應(yīng)力圖形、基本假定和計算應(yīng)力圖形 （1）平截面假定；）平截面假定； （2）彈性體假定；）彈性體假定； 受壓區(qū)砼應(yīng)力圖形簡化為三角形受壓區(qū)砼應(yīng)力圖形簡化為三角形 （3）受拉區(qū)混凝土不參加工作；）受拉區(qū)混凝土不參加工作； 0 cs xhx (b) x c 0 s (a) mu s a

9、 x ccc e (c) h h0 a b as cccsss ee 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 2、換算截面、換算截面 h h0a b as x h h0a b nas x 圖11 5 換算 砼截 面 1cs s c ana e n e 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （四）單筋矩形截面梁（四）單筋矩形截面梁 h h0a b as x h h0a b nas x (c) x c 0 s (d) mu ss a x ccc e (a)(b) 0x ssc 1 2 abx c0 1 () 2 3 x mbxh 0m 00ss cc hxnhx xx sc nee 容許應(yīng)力法容許應(yīng)力法 cb

10、ss 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 混凝土的容許應(yīng)力混凝土的容許應(yīng)力是以混凝土的抗壓及抗拉極限強度為是以混凝土的抗壓及抗拉極限強度為 基礎(chǔ)除以不同的安全系數(shù)而得出的指標?；A(chǔ)除以不同的安全系數(shù)而得出的指標。 軸心受壓軸心受壓 k2.5 彎曲受壓及偏心受壓彎曲受壓及偏心受壓 k2.0 有箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力有箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力 k1.1 無箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力無箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力 k3.0 梁部分長度全由混凝土承擔的主拉應(yīng)力梁部分長度全由混凝土承擔的主拉應(yīng)力 k6.0 純剪應(yīng)力純剪應(yīng)力 k2.0 光鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力光鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力 k2

11、.4 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （四）單筋矩形截面梁（四）單筋矩形截面梁截面復(fù)核截面復(fù)核 sbsscb s bham已知 、 、 、，檢算？ 0 1 2 ssc s c abx nhx x 0 2 0 2 0 2 1 2 220 s cs s ss n hxbx xa bxna hx bxna xna h 2 0000 220 ss aaxx nn hbhhbh 00 s ax hbh 2 220nn 2 2nnn 0 xh 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （四）單筋矩形截面梁（四）單筋矩形截面梁截面復(fù)核截面復(fù)核 sbsscb s bham已知 、 、 、，檢算？ cb 0 2 () 3

12、 m x bx h ss 0 () 3 s m x a h 1 max 0 sss hxa hx h h0 a b as xa1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （四）單筋矩形截面梁（四）單筋矩形截面梁截面設(shè)計截面設(shè)計 sb s nmbha已知 、，求 、 、 平衡設(shè)計平衡設(shè)計鋼筋和砼的應(yīng)力同時達到容許值；鋼筋和砼的應(yīng)力同時達到容許值； 0 c cs nx hn 低筋設(shè)計低筋設(shè)計鋼筋應(yīng)力達到容許值時，砼應(yīng)力鋼筋應(yīng)力達到容許值時，砼應(yīng)力 低于容許值；低于容許值； 超筋設(shè)計超筋設(shè)計砼應(yīng)力同時達到容許值，鋼筋應(yīng)力砼應(yīng)力同時達到容許值，鋼筋應(yīng)力 低于容許值。低于容許值。 盡量避免！盡量避免！ a、確定

13、理想的相對受壓區(qū)高度、確定理想的相對受壓區(qū)高度 0s c ss cc hx nx 確定配筋率確定配筋率 的大小。的大小。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 b、確定混凝土截面尺寸、確定混凝土截面尺寸 c0 cb 1 () 2 3 x mbxh 2 0 b 2 1 3 m bh 由此選定由此選定b、h0，并考慮相關(guān)構(gòu)造要求及模數(shù)要求。，并考慮相關(guān)構(gòu)造要求及模數(shù)要求。 c、計算鋼筋面積、計算鋼筋面積 s0 ss () 3 s x mah s0 1 3 s m a h 初步選定初步選定b、h0、as后，再核算截面，使截面滿足安后，再核算截面，使截面滿足安 全要求。全要求。 低筋設(shè)計低筋設(shè)計鋼筋應(yīng)力達到

14、容許值時，砼應(yīng)力鋼筋應(yīng)力達到容許值時，砼應(yīng)力 低于容許值；低于容許值； 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 一般情況下截面尺寸已定，只要求鋼筋面積一般情況下截面尺寸已定，只要求鋼筋面積as。 0 c cs nx hn 2 0 b 2 1 3 m bh s0 1 3 s m a h 迭代求解方程。迭代求解方程。 或取或取 ， 使問題轉(zhuǎn)化為截面復(fù)核問題。使問題轉(zhuǎn)化為截面復(fù)核問題。 0 10.88 3 h 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （五）雙筋矩形截面梁（五）雙筋矩形截面梁 （六）（六）t形截面梁形截面梁 自自 學！學！ 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 第二節(jié)第二節(jié)受彎構(gòu)件強度和變形計算受彎構(gòu)件強度

15、和變形計算 二、抗剪強度計算二、抗剪強度計算 （一）鋼筋砼梁中的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力（一）鋼筋砼梁中的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力 等高梁剪應(yīng)力；等高梁剪應(yīng)力； 0 v bz 變高梁剪應(yīng)力；變高梁剪應(yīng)力； 0 0 tanvm bzbzh 主拉應(yīng)力；主拉應(yīng)力； 22 xxy x ctcc xy x , 24 2 tan2 受壓區(qū)應(yīng)力變化同均質(zhì)梁；受壓區(qū)應(yīng)力變化同均質(zhì)梁； ct0 0 tanvvm bzbzbzh 或 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 受拉區(qū)處于純剪應(yīng)力狀態(tài)，主拉應(yīng)力方向受拉區(qū)處于純剪應(yīng)力狀態(tài)，主拉應(yīng)力方向 與梁縱軸線成與梁縱軸線成45度。度。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 剪應(yīng)力包絡(luò)圖、主拉應(yīng)力

16、包絡(luò)圖；剪應(yīng)力包絡(luò)圖、主拉應(yīng)力包絡(luò)圖； cos0.707xll 0 0.707 斜拉力大?。盒崩Υ笮。?斜拉力作用線：剪應(yīng)力圖形重心垂線與中性軸交點，再作該斜拉力作用線：剪應(yīng)力圖形重心垂線與中性軸交點，再作該 交點交點45度斜線。度斜線。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （二）箍筋和斜筋的設(shè)計（二）箍筋和斜筋的設(shè)計 主拉應(yīng)力的容許應(yīng)力；主拉應(yīng)力的容許應(yīng)力； （1）有箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力；）有箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力； （2）無箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力；）無箍筋及斜筋時的主拉應(yīng)力； （3）梁部分長度中全由同承受的主拉應(yīng)力；）梁部分長度中全由同承受的主拉應(yīng)力； tp-1ct 1.1f tp-2ct

17、 3.0f tp-3ct 6.0f 設(shè)計原則；設(shè)計原則； （1） 增大截面寬度或提高砼強度等級；增大截面寬度或提高砼強度等級； （2） ，按構(gòu)造要求配置腹筋；，按構(gòu)造要求配置腹筋； （3） ，按計算配置腹筋；，按計算配置腹筋； ct,maxtp-1 v bz ct,maxtp-2 tp-2ct,maxtp-1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 箍筋的構(gòu)造和計算箍筋的構(gòu)造和計算 按構(gòu)造要求與經(jīng)驗選定箍筋直徑按構(gòu)造要求與經(jīng)驗選定箍筋直徑 、 肢數(shù)肢數(shù) 和間距和間距 ，然后計算其主，然后計算其主 拉應(yīng)力值是否滿足設(shè)計原則。拉應(yīng)力值是否滿足設(shè)計原則。 d n k s kkskk kks k k cos4

18、5cos45n abs n a bs 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 斜筋的設(shè)計斜筋的設(shè)計 （1）斜筋面積）斜筋面積 和根數(shù)和根數(shù) 計算；計算； 1 箍筋承擔斜拉力；箍筋承擔斜拉力； 0 斜筋承擔斜拉力；斜筋承擔斜拉力； 01 :7:3 w a w n 0 w 2 s b a w0 w w w 2 s ab n aa 斜筋面積斜筋面積 斜筋根數(shù)斜筋根數(shù) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 （2）斜筋的布置）斜筋的布置 確定各斜筋彎起點的位置。確定各斜筋彎起點的位置。 等分或按比例分斜筋承受的 面積 。0 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理第十一章 彎距包絡(luò)圖和材料圖彎距包絡(luò)圖和材料圖 0 1 szs hx maz hxa 梁截面處縱筋所容許承載梁截面處縱筋所容許承載 的最大彎距：的最大彎距： 如果截面鋼筋布置層數(shù)不如果截面鋼筋布置層數(shù)不 超過超過3層