華中科技大學土力學總論課件

課本：葉見曙主編《結(jié)構設計原理》（公路與城市道路、橋梁工程專業(yè)用），人民交通出版社，2005年版

參考書目：1、《結(jié)構設計原理計算示例集》2、《鋼筋混凝土結(jié)構基本構件》3、《預應力混凝土結(jié)構設計》4、橋梁標準圖5、《公路橋梁規(guī)范》指定教材23七月20232/32華中科技大學

結(jié)構的概念與今后的發(fā)展前景;本課程的特點和學習方法;本課程的教學內(nèi)容與學習要求;工程實例。本章主要內(nèi)容總論

GeneralIntroduction

土木工程的三大飛躍：人類早期：利用土、石、木等天然材料從事營造活動。第一次飛躍：公元前13世紀，發(fā)明了磚、瓦以承壓為主的人工材料，即木、磚（石）結(jié)構興起的年代，例如：萬里長城、金字塔、阿房宮；第二次飛躍：17世紀的生鐵、19世紀的熟鐵、19世紀中葉優(yōu)質(zhì)鋼材（人工制造的耐拉、壓材料）的出現(xiàn)，即鋼結(jié)構興起的年代，例如，高300m的埃菲爾鐵塔、主跨512m的福斯海峽橋等鋼結(jié)構；第三次飛躍：19～20世紀，鋼筋混凝土結(jié)構的出現(xiàn)。鋼鐵和水泥產(chǎn)生后，直至20世紀初，解決了鋼筋混凝土結(jié)構計算理論以及預應力混凝土結(jié)構的應力損失、錨固，配筋混凝土結(jié)構有了蓬勃發(fā)展，并在土木工程中占據(jù)了統(tǒng)治地位。23七月20233/32華中科技大學23七月20234/32華中科技大學

《結(jié)構設計原理》是一門重要的專業(yè)技術基礎課，它是在學習《材料力學》、《建筑材料》、《結(jié)構力學》等先修課程的基礎上，結(jié)合結(jié)構工程中實際構件的工作特點來研究結(jié)構構件設計的一門學科。因此，它是一門實踐性很強的學科。

23七月20235/32華中科技大學一、構件：承受荷載而起骨架作用的部分按其受力特點分：受彎構件（梁和板）、受壓構件、受拉構件、和受扭構件等典型的基本構件§0.1基本概念23七月20236/32華中科技大學二、結(jié)構：在工程中，由建筑材料制作的若干構件連接而成的承受作用的空間或平面體系。（構造物的承重骨架部分）一般把構造物的承重骨架組成部分統(tǒng)稱為結(jié)構。

例如：橋梁的橋跨、墩（臺）及基礎組成了橋的承重體系，它們就被稱為橋梁結(jié)構。

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對于橋梁結(jié)構，根據(jù)主要承重結(jié)構受力的不同，可將橋梁結(jié)構分為：

梁式橋（受彎為主）拱式橋（受壓為主）剛架橋（梁柱組合）懸索橋（受拉為主）斜拉橋（組合受力）

23七月20238/32華中科技大學長沙月亮島公鐵兩用橋（主橋：連續(xù)梁橋；引橋：簡支梁橋）梁式橋23七月20239/32華中科技大學

湖南鳳凰縣的烏巢河橋（L=120m）（世界上跨徑最大的石拱橋）拱式橋23七月202310/32華中科技大學虎門大橋輔航道270m連續(xù)剛構剛架橋23七月202311/32華中科技大學懸索橋23七月202312/32華中科技大學南

浦

大

橋(雙塔雙索面組合梁423米91年建成)

斜拉橋23七月202313/32華中科技大學四渡河大橋23七月202314/32華中科技大學四渡河大橋地處湖北宜昌與恩施交界處，位于湖北巴東縣野三關鎮(zhèn)四渡河，坐落于鄂西武陵崇山峻嶺中，是目前中國在深山峽谷里修建的最大跨度懸索橋。大橋全長1365米，由長1105米的大橋和長228.9米的路基組成。其中，大橋主跨為900米，橋面寬24.5米；大橋恩施。岸索塔高118.2米，宜昌岸索塔高113.6米，塔頂至峽谷谷底高差達650米，橋面距谷底560米，相當于200層樓高，是目前國內(nèi)在深山峽谷里修建的最大跨度懸索橋，同時也是世界首座跨度達900米以上的山區(qū)特大懸索橋。比世界最高橋法國米約大橋分別高307米和290米。被譽為世界第一高懸索橋。

23七月202315/32華中科技大學23七月202316/32華中科技大學23七月202317/32華中科技大學矮寨特大懸索橋23七月202318/32華中科技大學矮寨特大懸索橋位于湖南湘西，為吉茶高速公路的控制性工程，橋位距吉首市區(qū)約20公里，于K14+576.30處跨越矮寨鎮(zhèn)（G2092303公里處）附近的山谷，德夯河流經(jīng)谷底（德夯河在橋位下游800m匯入峒河），谷底標高約240m，橋面設計標高與地面高差達335m。23七月202319/32華中科技大學法國米約大橋23七月202320/32華中科技大學法國南部的第A75號公路，是連接巴黎和西班牙馬德里的要道，但是，位于法國南部崇山峻嶺之間的這條公路，是盤山路。在夏季出行的高峰季節(jié)，途經(jīng)塔恩河河谷一帶的盤山公路上，經(jīng)常發(fā)生嚴重塞車現(xiàn)象，50公里的路程，往往要走上4個多小時。上世紀80年代，法國人呼吁改造A75號公路。2004年建成，1993年開工建設。23七月202321/32華中科技大學對于建筑結(jié)構按照承重結(jié)構類型來分磚混結(jié)構框架結(jié)構框架—剪力墻結(jié)構剪力墻結(jié)構筒體結(jié)構大跨結(jié)構排架結(jié)構

23七月202322/32華中科技大學上海金貿(mào)大廈23七月202323/32華中科技大學中國2008年奧運會主會場23七月202324/32華中科技大學吉隆坡國油雙峰塔（高452m）23七月202325/32華中科技大學

按結(jié)構的建筑材料（特點及使用范圍）

按結(jié)構的用途

混凝土結(jié)構

鋼結(jié)構

砌體結(jié)構

木結(jié)構素混凝土結(jié)構

鋼筋混凝土結(jié)構

預應力混凝土結(jié)構

橋梁結(jié)構建筑結(jié)構

地下結(jié)構

水工結(jié)構

3、結(jié)構分類：特種結(jié)構23七月202326/32華中科技大學4、鋼筋混凝土結(jié)構：

定義:由鋼筋、混凝土兩種性能不同的材料組成，能發(fā)揮各自優(yōu)越性的一種建筑材料。適用范圍：中小跨徑梁、板，墩臺，拱，塔;工業(yè)或民業(yè)建筑、煙囪、水塔等特種結(jié)構。優(yōu)缺點優(yōu)點就地取材，節(jié)約鋼筋；耐久性、耐火性好；可模性強。

缺點自重大；抗裂性能差；施工受季節(jié)影響大。

23七月202327/32華中科技大學5、預應力混凝土結(jié)構：定義：預先人為地給混凝土引入一個應力，以改善混凝土在使用期間的應力狀態(tài)；適用范圍：跨徑＞50m的橋梁；優(yōu)缺點:

優(yōu)點缺點使用高強材料；重量輕；跨越能力大；抗裂性能好。

工藝復雜、需要設備多（設計、計算、施工難度大）。23七月202328/32華中科技大學6、砌體結(jié)構定義：將磚石等塊材按照一定砌筑規(guī)則建筑而成的結(jié)構。適用范圍：以受壓為主的構件（墩臺、護坡）；房屋結(jié)構中的豎向承重結(jié)構（墻、柱等）優(yōu)缺點:

優(yōu)點缺點材料來源廣；抗壓能力大；耐久；施工簡便。

自重大；費工費時。23七月202329/32華中科技大學7、鋼結(jié)構：

自重輕；易建特大跨徑橋梁；輕鋼住宅等材質(zhì)均勻；彈性模量大，是理想的彈性材料；施工方便，速度快。

優(yōu)點缺點

造價高；需經(jīng)常維修；耐火性差（鋼材在500℃～600℃軟化）。23七月202330/32華中科技大學一、本課程的主要任務學習鋼筋混凝土、預應力混凝土結(jié)構的基本概念、基本理論學習各種工程材料設計計算原則；學習鋼筋混凝土結(jié)構的受力特點、破壞形態(tài)、計算方法和連接部位的設計；學習預應力混凝土結(jié)構受力特點、破壞形態(tài)、計算方法和連接部位的設計；§0.2本課程的特點與學習本課程的指導意見23七月202331/32華中科技大學5.通過學習，掌握鋼筋混凝土結(jié)構、預應力混凝土結(jié)構、磚石結(jié)構和鋼結(jié)構在各種受力狀態(tài)下的工作性能、破壞形態(tài)、計算原理、設計和構造要求等問題，最后通過一周的課程設計，掌握梁的整個設計，為畢業(yè)設計和以后的工程設計打下基礎。

23七月202332/32華中科技大學

1、本課程為專業(yè)過渡課程，由基礎課過渡到專業(yè)課，研究方法既有繼承，又要注意其中本質(zhì)的區(qū)別。

材料力學：研究單一、勻質(zhì)、連續(xù)的彈性材料，側(cè)重于構件的應力分析和變形計算，它們中問題的解答是唯一的。配筋混凝土結(jié)構：研究兩種材料組成、非勻質(zhì)、非連續(xù)的彈塑性材料，它不同于《材料力學》研究的范疇，不僅研究強度和變形的計算問題，更主要是結(jié)構構件的設計，包括方案、截面形式及材料的選擇，配筋構造等。二、本課程的特點：23七月202333/32華中科技大學鋼筋混凝土構件的設計方法是建立在試驗基礎上的

鋼筋混凝土構件的設計方法對試驗的依賴性很強，應注意各理論分析的適用范圍和應用條件。設計具有多方案性

結(jié)構設計是一個綜合性的問題，需要遵循“安全、適用、經(jīng)濟、合理”的原則。當給定荷載時，同一構件的設計答案往往不是唯一的，需進行綜合分析比較，才能做出合理的選擇。23七月202334/32華中科技大學

了解分析過程和步驟

學會運用規(guī)范《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2004)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》

（JTGD6－2004)《公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJ022－85)《公路橋涵鋼結(jié)構與木結(jié)構設計規(guī)范》（JTJ025-86）《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ024-85）

工作性能→破壞形態(tài)→計算原理→設計構造受力、變形→應用公式→適用范圍、限制條件23七月202335/32華中科技大學《建筑結(jié)構荷載