混凝土结构设计原理 教学课件 作者 关萍 第11章 .ppt

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1、第11章混凝土结构按《公路桥规》的设计原理学习要求①了解公路桥涵工程钢筋、混凝土的种类与选用原则。②了解概率极限状态设计方法的基本概念;掌握公路桥涵设计中的作用、作用的代表值及作用效应组合;掌握公路桥涵设计规范(JTGD62-2004)中关于承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算表达式。③掌握单筋矩形、双筋矩形及T形截面受弯构件正截面承载力基本计算公式、公式的适用性以及公式在截面设计与截面复核中的应用。④掌握受弯构件斜截面承载力基本计算公式、公式的适用性以及公式在截面设计与截面复核中的应用。⑤掌握轴心受压构件和偏心受压构件的正截面承载

2、力基本计算公式、公式的适用性以及公式在截面设计与截面复核中的应用。⑥掌握受弯构件裂缝宽度、变形验算的计算方法和短暂状况应力控制。⑦了解全预应力混凝土结构和部分预应力混凝土结构的基本概念;掌握全预应力混凝土结构的设计与计算、抗裂验算及变形计算方法;掌握允许开裂的部分预应力混凝土受弯构件的计算和设计。1、公路桥涵受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用:钢筋混凝土构件不应低于C20,当用HRB400、KL400级钢筋配筋时,不应低于C25;预应力混凝土构件不应低于C40。2、公路桥涵的钢筋应按下列规定选用:钢筋混凝土及预应力混凝土构件中的普

3、通钢筋宜选用热轧R235、HRB335、HRB400及KL400钢筋,预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋;按构造要求配置的钢筋网可采用冷轧带肋钢筋;预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢绞线、钢丝;中、小型构件或竖、横向预应力钢筋,也可选用精轧螺纹钢筋。11.1公路桥涵工程钢筋、混凝土的种类与选用原则11.2.1概率极限状态设计法的基本概念11.2概率极限状态设计方法1、公路桥梁的三种设计状况及其相应的极限状态设计持久状况:桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。这个阶段持续的时间很长,

4、结构可能承受的作用(或荷载)在设计时均需考虑,需接受结构是否能完成其预定功能的考验,因而必须进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计;短暂状况:指桥涵施工过程中承受临时性作用(或荷载)的状况。短暂状况所对应的是桥梁的施工阶段。一般只进行承载能力极限状态计算(规范中以计算构件截面应力表达),必要时才作正常使用极限状态计算。偶然状况:在桥涵使用工程中偶然出现的状况。偶然状况是指桥梁可能遇到的地震等作用的状况。偶然状况的设计原则是主要承重结构不致因非主要承重结构发生破坏而导致丧失承载能力;或允许主要承重结构发生局部破坏而剩余部分在一段时间

5、内不发生连续倒塌。偶然状况只需进行承载能力极限状态计算,不必考虑正常使用极限状态。2、结构的安全等级与桥梁结构的重要性系数:桥梁结构的重要性系数来体现的。3、桥梁结构的设计基准期:我国公路桥梁结构的设计基准期统一取为100年。4、结构的目标可靠指标11.2.2极限状态设计表达式1、承载能力极限状态计算表达式公路桥涵结构承载能力极限状态是对应于桥涵及其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。公路桥涵结构的持久状态设计按承载能力极限状态的要求,应对构件进行承载力及稳定计算,必要时还应对结构的倾覆和滑移进行验算。在进行承载

6、能力极限状态计算时,作用(或荷载)的效应(其中汽车荷载应计入冲击系数)应采用其组合设计值;结构材料性能采用其强度设计值。2、正常使用极限状态计算表达式作用短期效应组合:公路桥涵结构正常使用极限状态是指对应于桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。公路桥涵结构的持久状态设计按正常使用极限状态的要求进行计算,采用作用(或荷载)的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算,并使各项计算值不超过《公路桥规》(JTGD62-2004)规定的各相应限值。同时,《公路桥规》(JTG

7、D62-2004)还规定桥梁构件按短暂状态设计时,应计算其在支座、运输及安装等施工阶段,由自重、施工荷载产生的应力,并不应超过规定的限值;按持久状况设计预应力混凝土受弯构件,应计算其使用阶段的应力,并不得超过限值。作用长期效应组合:11.2.3作用的代表值与作用效应组合1、作用的代表值作用的标准值是作用的基本代表值。其值可根据作用在设计基准期内最大概率分布的某一分值确定;若无充分资料时,可根据工程经验,经分析后确定。永久作用的标准值,对结构自重,按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。可变作用的标准值按《公路桥规》(JTGD6

8、2-2004)规定采用。可变作用的频遇值:结构或构件按正常使用极限状态短期效应组合设计时,采用的一种可变作用代表值,其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.95分位值确定。可变作用频遇值为可变作

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1、第11章混凝土结构按《公路桥规》的设计原理学习要求①了解公路桥涵工程钢筋、混凝土的种类与选用原则。②了解概率极限状态设计方法的基本概念;掌握公路桥涵设计中的作用、作用的代表值及作用效应组合;掌握公路桥涵设计规范(JTGD62-2004)中关于承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算表达式。③掌握单筋矩形、双筋矩形及T形截面受弯构件正截面承载力基本计算公式、公式的适用性以及公式在截面设计与截面复核中的应用。④掌握受弯构件斜截面承载力基本计算公式、公式的适用性以及公式在截面设计与截面复核中的应用。⑤掌握轴心受压构件和偏心受压构件的正截面承载

2、力基本计算公式、公式的适用性以及公式在截面设计与截面复核中的应用。⑥掌握受弯构件裂缝宽度、变形验算的计算方法和短暂状况应力控制。⑦了解全预应力混凝土结构和部分预应力混凝土结构的基本概念;掌握全预应力混凝土结构的设计与计算、抗裂验算及变形计算方法;掌握允许开裂的部分预应力混凝土受弯构件的计算和设计。1、公路桥涵受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用:钢筋混凝土构件不应低于C20,当用HRB400、KL400级钢筋配筋时,不应低于C25;预应力混凝土构件不应低于C40。2、公路桥涵的钢筋应按下列规定选用:钢筋混凝土及预应力混凝土构件中的普

3、通钢筋宜选用热轧R235、HRB335、HRB400及KL400钢筋,预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋;按构造要求配置的钢筋网可采用冷轧带肋钢筋;预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢绞线、钢丝;中、小型构件或竖、横向预应力钢筋,也可选用精轧螺纹钢筋。11.1公路桥涵工程钢筋、混凝土的种类与选用原则11.2.1概率极限状态设计法的基本概念11.2概率极限状态设计方法1、公路桥梁的三种设计状况及其相应的极限状态设计持久状况:桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。这个阶段持续的时间很长,

4、结构可能承受的作用(或荷载)在设计时均需考虑,需接受结构是否能完成其预定功能的考验,因而必须进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计;短暂状况:指桥涵施工过程中承受临时性作用(或荷载)的状况。短暂状况所对应的是桥梁的施工阶段。一般只进行承载能力极限状态计算(规范中以计算构件截面应力表达),必要时才作正常使用极限状态计算。偶然状况:在桥涵使用工程中偶然出现的状况。偶然状况是指桥梁可能遇到的地震等作用的状况。偶然状况的设计原则是主要承重结构不致因非主要承重结构发生破坏而导致丧失承载能力;或允许主要承重结构发生局部破坏而剩余部分在一段时间

5、内不发生连续倒塌。偶然状况只需进行承载能力极限状态计算,不必考虑正常使用极限状态。2、结构的安全等级与桥梁结构的重要性系数:桥梁结构的重要性系数来体现的。3、桥梁结构的设计基准期:我国公路桥梁结构的设计基准期统一取为100年。4、结构的目标可靠指标11.2.2极限状态设计表达式1、承载能力极限状态计算表达式公路桥涵结构承载能力极限状态是对应于桥涵及其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。公路桥涵结构的持久状态设计按承载能力极限状态的要求,应对构件进行承载力及稳定计算,必要时还应对结构的倾覆和滑移进行验算。在进行承载

6、能力极限状态计算时,作用(或荷载)的效应(其中汽车荷载应计入冲击系数)应采用其组合设计值;结构材料性能采用其强度设计值。2、正常使用极限状态计算表达式作用短期效应组合:公路桥涵结构正常使用极限状态是指对应于桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。公路桥涵结构的持久状态设计按正常使用极限状态的要求进行计算,采用作用(或荷载)的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算,并使各项计算值不超过《公路桥规》(JTGD62-2004)规定的各相应限值。同时,《公路桥规》(JTG

7、D62-2004)还规定桥梁构件按短暂状态设计时,应计算其在支座、运输及安装等施工阶段,由自重、施工荷载产生的应力,并不应超过规定的限值;按持久状况设计预应力混凝土受弯构件,应计算其使用阶段的应力,并不得超过限值。作用长期效应组合:11.2.3作用的代表值与作用效应组合1、作用的代表值作用的标准值是作用的基本代表值。其值可根据作用在设计基准期内最大概率分布的某一分值确定;若无充分资料时,可根据工程经验,经分析后确定。永久作用的标准值,对结构自重,按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。可变作用的标准值按《公路桥规》(JTGD6

8、2-2004)规定采用。可变作用的频遇值:结构或构件按正常使用极限状态短期效应组合设计时,采用的一种可变作用代表值,其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.95分位值确定。可变作用频遇值为可变作

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