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1、罗向荣主编结构设计原理结构设计原理 退 出第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正钢筋混凝土受弯构件正 截面承载力计算截面承载力计算 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 第四章第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算第五章第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算 第七章第七章 预应力混凝土结构基本概念预应力混凝土结构基本概念第八章第八章 预应力混凝土受弯构件预应力混凝土受弯构件 的设计与计算的设计与计算第六章第六章 钢筋混凝土构件正常使用极钢筋混

2、凝土构件正常使用极 限状态计算及短暂状况应力验算限状态计算及短暂状况应力验算 第九章第九章 圬工结构的设计与计算圬工结构的设计与计算结构设计原理结构设计原理 绪绪 论论 返回目录返回目录第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 绪绪 论论 一、一、配筋混凝土结构的概念、特点及使用范围配筋混凝土结构的概念、特点及使用范围 配筋混凝土结构包括钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构。配筋混凝土结构包括钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构。混凝土是一种人工石材，它的抗压强度较高，而抗拉强度却很低。例混凝土是一种人工石材，它的抗压强度较高，而抗拉强度却很低。例如素混凝土梁，当它承受竖向荷载作

3、用时，在梁的垂直截面将产生弯矩，如素混凝土梁，当它承受竖向荷载作用时，在梁的垂直截面将产生弯矩，使得梁中性轴以上截面受压、以下截面受拉。由于混凝土的抗拉性能很差，使得梁中性轴以上截面受压、以下截面受拉。由于混凝土的抗拉性能很差，荷载很小时该梁便由于受拉区混凝土被拉裂而突然折断荷载很小时该梁便由于受拉区混凝土被拉裂而突然折断(图图0-1a)0-1a)，而此时，而此时梁受压区混凝土的压应力还远小于混凝土的抗压强度。但如果在梁的受拉梁受压区混凝土的压应力还远小于混凝土的抗压强度。但如果在梁的受拉区配置一定数量的钢筋做成钢筋混凝土梁区配置一定数量的钢筋做成钢筋混凝土梁(图图0-1b)0-1b)，虽然荷

4、载达一定程度，虽然荷载达一定程度时受拉区混凝土仍然开裂，但钢筋可以代替开裂的混凝土继续承受拉力，时受拉区混凝土仍然开裂，但钢筋可以代替开裂的混凝土继续承受拉力，直到钢筋达到其屈服强度裂缝迅速向上延伸，受压区面积减小，导致混凝直到钢筋达到其屈服强度裂缝迅速向上延伸，受压区面积减小，导致混凝土压应力达到抗压强度而被压碎破坏。在钢筋混凝土梁中，通常是混凝土土压应力达到抗压强度而被压碎破坏。在钢筋混凝土梁中，通常是混凝土承受压力，钢筋承受拉力，钢筋与混凝土两种材料的强度均得到充分利用，承受压力，钢筋承受拉力，钢筋与混凝土两种材料的强度均得到充分利用，因此大大提高了构件的承载力。此外，在受压混凝土构件中

5、，配置抗压强因此大大提高了构件的承载力。此外，在受压混凝土构件中，配置抗压强度较高的钢筋，也可协助混凝土承受压力，从而减小构件截面尺寸，改善度较高的钢筋，也可协助混凝土承受压力，从而减小构件截面尺寸，改善受压构件的脆性性质。受压构件的脆性性质。返回目录返回目录第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 绪绪 论论 图图0-1 0-1 钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较 返回目录返回目录第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 绪绪 论论 二、二、圬工结构的概念、特点及使用范围圬工结构的概念、特点及使用范围 以石材或混凝土包括以

6、其块件和砂浆或小石子混凝土结合以石材或混凝土包括以其块件和砂浆或小石子混凝土结合而成的砌体，作为建筑材料所建成的结构称为圬工结构。圬工而成的砌体，作为建筑材料所建成的结构称为圬工结构。圬工结构具有原材料分布广，易于就地取材，价格低廉；耐久性、结构具有原材料分布广，易于就地取材，价格低廉；耐久性、耐腐蚀性、耐污染性等性能较好，材料性能比较稳定，维修养耐腐蚀性、耐污染性等性能较好，材料性能比较稳定，维修养护费用低；与钢筋混凝土结构相比，可节约水泥、钢材和木材；护费用低；与钢筋混凝土结构相比，可节约水泥、钢材和木材；施工不需要特殊的设备，操作简便，并可以连续施工等优点。施工不需要特殊的设备，操作简便

7、，并可以连续施工等优点。同时，圬工结构也存在强度低、自重大、施工周期长、机械化同时，圬工结构也存在强度低、自重大、施工周期长、机械化程度低、抗震能力差等一些缺点。程度低、抗震能力差等一些缺点。返回目录返回目录第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 绪绪 论论 三、三、学习本课程的目的和应该注意的问题学习本课程的目的和应该注意的问题 “结构设计原理结构设计原理”是道路与桥梁工程专业的主干课程是道路与桥梁工程专业的主干课程之一，是结合桥梁工程中实际构件的工作特点，研究钢之一，是结合桥梁工程中实际构件的工作特点，研究钢筋混凝土、预应力混凝土、圬工结构构件设计的一门学筋混凝土、

8、预应力混凝土、圬工结构构件设计的一门学科。通过本课程的学习，将具备工程结构的基本知识，科。通过本课程的学习，将具备工程结构的基本知识，掌握各种桥梁工程结构基本构件的受力性能、计算方法掌握各种桥梁工程结构基本构件的受力性能、计算方法及构造要求，并能根据有关设计规范和设计资料进行一及构造要求，并能根据有关设计规范和设计资料进行一般构件的设计，正确识读桥梁结构施工图，为今后学习般构件的设计，正确识读桥梁结构施工图，为今后学习桥梁工程和其他道路人工构造的设计计算奠定坚实的基桥梁工程和其他道路人工构造的设计计算奠定坚实的基础。础。返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第二第二 节钢筋节钢筋 第三

9、节第三节 钢筋与混凝土的共同工作钢筋与混凝土的共同工作 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 一、一、混凝土强度混凝土强度 混凝土是由水泥、砂、石子和水按一定的配合比拌和，经凝混凝土是由水泥、砂、石子和水按一定的配合比拌和，经凝结和硬化形成的人工石材。混凝土强度是混凝土的重要力学性能，结和硬化形成的人工石材。混凝土强度是混凝土的重要力学性能，是设计钢筋混凝土结构的重要依据，它直接影响结构的安全性和是设计钢筋混凝土结构的重要依据，它直接影响结构的安全性和耐久性。

10、耐久性。混凝土强度的大小不仅与组成材料的质量和配合比有混凝土强度的大小不仅与组成材料的质量和配合比有关，而且与混凝土的养护条件、龄期、受力情况以及试件的形状、关，而且与混凝土的养护条件、龄期、受力情况以及试件的形状、尺寸和试验方法有密切的关系。因此，在研究各种单向受力状态尺寸和试验方法有密切的关系。因此，在研究各种单向受力状态下的混凝土强度指标时下的混凝土强度指标时 ，必须以统一规定的标准试验方法为依，必须以统一规定的标准试验方法为依据。据。1 1混凝土的立方体抗压强度混凝土的立方体抗压强度2 2混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度3 3混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度4 4复合应力状态下

11、混凝土的强度复合应力状态下混凝土的强度 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图1-1 直接测试法测定混凝土轴心抗拉强度 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图1-2 混凝土劈裂试验及其应力分布 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图1-3 双向应力状态下混凝土强度变化曲线 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学

12、性能 图1-4 法向应力和剪应力共同作用下混凝土强度变化曲线 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 二、二、混凝土的变形混凝土的变形 混凝土的变形可分为两类：一类是由荷载作用下产生混凝土的变形可分为两类：一类是由荷载作用下产生的受力变形，包括单调短期加载、多次重复加载以及荷载的受力变形，包括单调短期加载、多次重复加载以及荷载长期作用下的变形等；另一类是由混凝土收缩产生的体积长期作用下的变形等；另一类是由混凝土收缩产生的体积变形，包括混凝土收缩、膨胀和由于温度、湿度变化产生变形，包括混凝土收缩、膨胀和由于温度、湿度变化产生的

13、变形。的变形。1 1混凝土在一次短期加载时的变形性能混凝土在一次短期加载时的变形性能2 2混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量3 3混凝土在重复荷载下的变形性能混凝土在重复荷载下的变形性能4 4混凝土在长期荷载作用下的变形混凝土在长期荷载作用下的变形5 5混凝土的收缩和膨胀混凝土的收缩和膨胀 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图图1-5 1-5 实测的混凝土受压应力实测的混凝土受压应力-应变曲线应变曲线 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图图1-6

14、 1-6 混凝土在重复荷载作用下的应力混凝土在重复荷载作用下的应力-应变曲线应变曲线 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图图1-7 1-7 混凝土的徐变混凝土的徐变(加载卸载应变与时间关系曲线加载卸载应变与时间关系曲线)返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图1-8 混凝土的收缩 返回目录返回目录 第一节第一节 混凝土混凝土 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 三、三、混凝土的耐久性混凝土的耐久性 混凝土结构的耐久性是指

15、结构对气候作用、化学侵蚀、混凝土结构的耐久性是指结构对气候作用、化学侵蚀、物理作用等外界环境影响或其他破坏过程的抵抗能力。环境物理作用等外界环境影响或其他破坏过程的抵抗能力。环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有混凝土的碳化、氯因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有混凝土的碳化、氯离子侵蚀、离子侵蚀、碱碱-骨骨料反应、冻融循环破坏和钢筋腐蚀。料反应、冻融循环破坏和钢筋腐蚀。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则会降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响长远看，则会降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。

16、结构的使用寿命。返回目录返回目录 第二第二 节钢筋节钢筋 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 一、一、钢筋的成分、级别、品种钢筋的成分、级别、品种 钢筋按其化学成分，可分为碳素钢及普通低合金钢两大类。钢筋按其化学成分，可分为碳素钢及普通低合金钢两大类。碳素钢中的主要元素是铁和碳，根据碳素钢中含碳量的多少可碳素钢中的主要元素是铁和碳，根据碳素钢中含碳量的多少可分为低碳钢、中碳钢及高碳钢。含碳量越高强度越高，但塑性分为低碳钢、中碳钢及高碳钢。含碳量越高强度越高，但塑性和可焊性降低。普通低合金钢是在碳素钢中再加入少量的合金和可焊性降低。普通低合金钢是在碳素钢中再加入少量的

17、合金元素如硅、锰、钛、钒和铬等，可有效地提高钢材的强度和改元素如硅、锰、钛、钒和铬等，可有效地提高钢材的强度和改善钢材的性能。善钢材的性能。返回目录返回目录 第二第二 节钢筋节钢筋 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 二、二、钢筋的力学性能钢筋的力学性能1 1钢筋的应力钢筋的应力-应变曲线应变曲线 2 2钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 3 3钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量 返回目录返回目录 第二第二 节钢筋节钢筋 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图图1-9 1-9 有明显屈服点和无明显屈服点钢筋有明显屈服点和无明显屈服点钢筋的应力的应力-

18、应变曲线应变曲线 返回目录返回目录 第二第二 节钢筋节钢筋 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图1-10 钢筋的冷弯 返回目录返回目录 第二第二 节钢筋节钢筋 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 三、三、钢筋的冷加工钢筋的冷加工 对有明显屈服点的钢筋进行机械冷加工，可以使钢材内部对有明显屈服点的钢筋进行机械冷加工，可以使钢材内部组织结构发生变化，从而提高钢材的强度，具体方法有冷拉、组织结构发生变化，从而提高钢材的强度，具体方法有冷拉、冷拔、冷轧等。冷拔、冷轧等。1 1冷拉冷拉2 2冷拔冷拔 3 3冷轧冷轧 返回目录返回目录 第二第二 节

19、钢筋节钢筋 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图图1-11 1-11 钢筋冷拉后的应力钢筋冷拉后的应力-应变曲线应变曲线 返回目录返回目录 第三节第三节 钢筋与混凝土的共同工作钢筋与混凝土的共同工作第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理、力学性质不同的钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理、力学性质不同的材料复合而成的，两者之所以能共同工作，其主要原因是混凝材料复合而成的，两者之所以能共同工作，其主要原因是混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生良好的粘结应力。钢筋与混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生良好的粘结应力。钢

20、筋与混凝土间的粘结应力由三部分组成：土间的粘结应力由三部分组成：混凝土内水泥颗粒的水化作混凝土内水泥颗粒的水化作用形成了凝胶体，对钢筋表面产生的胶结力；用形成了凝胶体，对钢筋表面产生的胶结力；混凝土结硬时混凝土结硬时体积收缩，将钢筋裹紧而产生的摩擦力；体积收缩，将钢筋裹紧而产生的摩擦力；钢筋表面凸凹不平钢筋表面凸凹不平与混凝土之间产生的机械咬合力。这种机械咬合力往往很大，与混凝土之间产生的机械咬合力。这种机械咬合力往往很大，是变形钢筋粘结能力的主要来源。光面钢筋的粘结能力主要来是变形钢筋粘结能力的主要来源。光面钢筋的粘结能力主要来源于胶结力和摩擦力。源于胶结力和摩擦力。返回目录返回目录 第三节

21、第三节 钢筋与混凝土的共同工作钢筋与混凝土的共同工作第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能 图图1-12 1-12 光面钢筋拔出试验光面钢筋拔出试验 返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第一节第一节 极限状态基本概念极限状态基本概念 第二节第二节 结构上的作用结构上的作用 第三节第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法公路桥梁结构的概率极限状态设计法 返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第一节第一节 极限状态基本概念极限状态基本概念 一、一、结构设计的功能结构设计的功能 结构

22、设计的目的就是要使所设计的结构，在规定的时间内能结构设计的目的就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性的前提下，完成全部功能要求。结构的功能够在具有足够可靠性的前提下，完成全部功能要求。结构的功能是由其使用要求决定的，具体有如下四个方面：是由其使用要求决定的，具体有如下四个方面：结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等作用。载、外加变形、约束变形等作用。结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，如不发生影响结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，如不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。正常使

23、用的过大变形或局部损坏。结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时间内，具结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性，如不发生由于保护层碳化或裂缝宽度开展过大，有足够的耐久性，如不发生由于保护层碳化或裂缝宽度开展过大，导致钢筋的锈蚀。导致钢筋的锈蚀。在偶然荷载在偶然荷载(如地震、强风如地震、强风)作用下或偶然事件作用下或偶然事件(如爆炸如爆炸)发生发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第一节第一节 极限状态基本概念极限状态基

24、本概念 二、二、极限状态极限状态 结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构“可可靠靠”，反之则称结构，反之则称结构“失效失效”。结构工作状态是处于可靠还是失。结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用效的标志用“极限状态极限状态”来衡量。极限状态的定义为：当整个结来衡量。极限状态的定义为：当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。国际标准化组织国际标准化组织(ISO)(ISO)和

25、我国各专业颁布的统一标准将极限状态和我国各专业颁布的统一标准将极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。1 1承载能力极限状态承载能力极限状态2 2正常使用极限状态正常使用极限状态 返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第二节第二节 结构上的作用结构上的作用 一、一、作用概念作用概念 施加在结构上的集中力或分布力如汽车、结构自重等，或引施加在结构上的集中力或分布力如汽车、结构自重等，或引起结构外加变形或约束变形的原因如地震、基础不均匀沉降、温起结构外加变形或约束变形的原因如地震、基础不均匀沉降、

26、温度变化等，统称为作用。前者为直接作用，也可称为荷载；后者度变化等，统称为作用。前者为直接作用，也可称为荷载；后者为间接作用。为间接作用。返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第二节第二节 结构上的作用结构上的作用 二、二、作用的分类作用的分类 作用按随时间的变异分为以下三类作用按随时间的变异分为以下三类(表表2-2)2-2)：永久作用。在结构使用期间，其量值不随时间而永久作用。在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。可变作用。在结构使用期间，其量值随时间变化，可变

27、作用。在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。偶然作用。在结构使用期间出现的概率很小，一偶然作用。在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。作用。返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第二节第二节 结构上的作用结构上的作用 三、三、作用代表值作用代表值 结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代表值。它包括作用标准值、准永久值和频用规定值即

28、称为作用代表值。它包括作用标准值、准永久值和频遇值。遇值。1 1作用标准值作用标准值 2 2作用准永久值作用准永久值 3 3作用频遇值作用频遇值 返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第三节第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法公路桥梁结构的概率极限状态设计法一、一、作用效应与效应组合作用效应与效应组合(一一)作用效应作用效应(二二)作用效应组合作用效应组合 返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第三节第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法公路桥梁结构的概率极限状态设计法二、二、材料强度标准值和设计

29、值材料强度标准值和设计值1 1混凝土的强度标准值和设计值混凝土的强度标准值和设计值 2 2钢筋的强度标准值和设计值钢筋的强度标准值和设计值 返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第三节第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法公路桥梁结构的概率极限状态设计法三、三、按承载能力极限状态设计按承载能力极限状态设计 桥规桥规JTG D62JTG D62规定：公路桥涵的持久状况设计应按承载规定：公路桥涵的持久状况设计应按承载能力极限状态的要求，对构件进行承载力及稳定计算，必要时能力极限状态的要求，对构件进行承载力及稳定计算，必要时尚应进行结构的倾覆和滑移验算

30、。在进行承载能力极限状态计尚应进行结构的倾覆和滑移验算。在进行承载能力极限状态计算时，作用算时，作用(其中汽车荷载应计入冲击系数其中汽车荷载应计入冲击系数)的效应采用其组合的效应采用其组合设计值，结构的材料采用其强度设计值。设计值，结构的材料采用其强度设计值。返回目录返回目录第二章第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则钢筋混凝土结构设计基本原则 第三节第三节 公路桥梁结构的概率极限状态设计法公路桥梁结构的概率极限状态设计法四、四、按正常使用极限状态设计按正常使用极限状态设计 公路桥涵的持久状况设计应按正常使用极限状态的公路桥涵的持久状况设计应按正常使用极限状态的要求，以结构弹性理论或弹塑性理论为基

31、础，采用作用要求，以结构弹性理论或弹塑性理论为基础，采用作用(或荷载或荷载)的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组的短期效应组合、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，对预应力混凝土受弯构合并考虑长期效应组合的影响，对预应力混凝土受弯构件进行正截面和斜截面的抗裂验算；对钢筋混凝土构件进行正截面和斜截面的抗裂验算；对钢筋混凝土构件和容许出现裂缝的件和容许出现裂缝的B B类预应力构件进行裂缝宽度的验算；类预应力构件进行裂缝宽度的验算；对钢筋混凝土构件和预应力构件进行挠度验算，并使各对钢筋混凝土构件和预应力构件进行挠度验算，并使各项计算值不超过项计算值不超过桥规桥规JTG D62JT

32、G D62规定的各相应限值。规定的各相应限值。返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 第二节第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 第三节第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题 第四节第四节 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 第五节第五节 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 第六节第六节 T T形截面受弯

33、构件正截面承载力计算形截面受弯构件正截面承载力计算 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 钢筋混凝土梁和板是典型的受弯构件，在桥梁工程中广泛应用，钢筋混凝土梁和板是典型的受弯构件，在桥梁工程中广泛应用，例如：人行道板、行车道板、中小跨径梁或板式桥上部结构中承重例如：人行道板、行车道板、中小跨径梁或板式桥上部结构中承重的梁和板，的梁和板，T T形梁桥的主梁、横隔梁，以及柱式墩形梁桥的主梁、横隔梁，以及柱式墩(台台)中的盖梁等中的盖梁等都属于受弯构件。都属于受弯构件。在荷载作用下，受弯构件将承受弯矩在荷载作用下，受弯构件将承受弯矩M M

34、和剪力和剪力V V的作用，其的作用，其破坏有两种可能：一种是由弯矩作用引起的破坏，破坏面与构件纵破坏有两种可能：一种是由弯矩作用引起的破坏，破坏面与构件纵轴线垂直，称为正截面破坏轴线垂直，称为正截面破坏(图图3-1a)3-1a)；另一种是由弯矩和剪力共同；另一种是由弯矩和剪力共同作用而引起的破坏，破坏面是倾斜的，称为斜截面破坏作用而引起的破坏，破坏面是倾斜的，称为斜截面破坏(图图3-1b)3-1b)。为了保证受弯构件不发生正截面破坏，构件必须要有足够的截面尺为了保证受弯构件不发生正截面破坏，构件必须要有足够的截面尺寸，并通过正截面承载力计算，在构件中配置一定数量的纵向受力寸，并通过正截面承载力

35、计算，在构件中配置一定数量的纵向受力钢筋；为了保证受弯构件不发生斜截面破坏，构件必须要有足够的钢筋；为了保证受弯构件不发生斜截面破坏，构件必须要有足够的截面尺寸，并通过斜截面承载力计算，在构件中配置一定数量的箍截面尺寸，并通过斜截面承载力计算，在构件中配置一定数量的箍筋和弯起钢筋。筋和弯起钢筋。返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 图图3-1 3-1 受弯构件的破坏情况受弯构件的破坏情况 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋

36、混凝土受弯构件的构造要求 一、一、钢筋混凝土板的构造要求钢筋混凝土板的构造要求 1 1板的截面形式和厚度板的截面形式和厚度 2 2板的钢筋板的钢筋 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 图图3-2 3-2 钢筋混凝土板的截面形式钢筋混凝土板的截面形式 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 图3-3 周边支承板 返回目录返回目录第三

37、章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 图3-4 板中钢筋 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 二、二、钢筋混凝土梁的构造钢筋混凝土梁的构造 1 1梁的截面形式和尺寸梁的截面形式和尺寸 2 2梁的钢筋梁的钢筋 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求

38、钢筋混凝土受弯构件的构造要求 图图3-5 3-5 钢筋混凝土梁的截面形式钢筋混凝土梁的截面形式 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 图3-6 梁中钢筋 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 图3-7 焊接钢筋骨架示意图 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第一节第一

39、节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 图3-8 梁中主钢筋净距和混凝土保护层 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 图3-9 箍筋的形式 第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的构造要求钢筋混凝土受弯构件的构造要求 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第二节第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 为了研究钢筋混凝土梁的弯曲性能，探讨正截面的应力和为了研究钢筋混凝土梁的弯曲性能，探讨正截面的应力和应变分布规律，通常用图应变分

40、布规律，通常用图3-10a3-10a所示的试验方案，进行钢筋混凝所示的试验方案，进行钢筋混凝土梁的试验研究。试验采用两点对称加载，两个集中荷载土梁的试验研究。试验采用两点对称加载，两个集中荷载之间的梁段，只承受弯矩没有剪力（忽略梁的自重的影响），之间的梁段，只承受弯矩没有剪力（忽略梁的自重的影响），称为称为“纯弯曲纯弯曲”段。在梁的纯弯曲段布置应变测点，量测各点段。在梁的纯弯曲段布置应变测点，量测各点的应变。在跨中截面布置百分表，量测梁的挠度。的应变。在跨中截面布置百分表，量测梁的挠度。返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第二节第

41、二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 图3-10 试验梁及荷载-挠度曲线 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第二节第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 一、一、钢筋混凝土梁弯曲受力过程分析钢筋混凝土梁弯曲受力过程分析 图图3-10b3-10b所示为梁从加载开始直到破坏试验测得的集所示为梁从加载开始直到破坏试验测得的集中荷载中荷载F F与跨中挠度与跨中挠度f f的关系曲线。从该图可以看出的关系曲线。从该图可以看出,试验梁的荷载试验梁的荷载-挠度曲线有两个明显的转折点挠度

42、曲线有两个明显的转折点,把梁的受把梁的受力过程划分为三个阶段力过程划分为三个阶段,各受力阶段的截面应力分布情况各受力阶段的截面应力分布情况示于图示于图3-113-11。1 1第第阶段阶段HTHT（整体工作阶段）（整体工作阶段）2 2第第阶段阶段HTHT（带裂缝工作阶段）（带裂缝工作阶段）3 3第第阶段阶段HTHT（破坏阶段）（破坏阶段）返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第二节第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 图图3-11 3-11 梁正截面各受力阶段的应力分布图梁正截面各受力阶段的应力分布图

43、返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第二节第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 二、二、钢筋混凝土梁正截面的破坏形式钢筋混凝土梁正截面的破坏形式 必须指出，上述钢筋混凝土梁正截面的破坏特征，是指在必须指出，上述钢筋混凝土梁正截面的破坏特征，是指在实际中广泛采用正常配筋的适筋梁而言的。试验研究表明，梁实际中广泛采用正常配筋的适筋梁而言的。试验研究表明，梁的正截面破坏形式与纵向受拉钢筋配置的多少及钢筋和混凝土的正截面破坏形式与纵向受拉钢筋配置的多少及钢筋和混凝土种类有关。梁内纵向受拉钢筋配置的多少用配筋

44、率种类有关。梁内纵向受拉钢筋配置的多少用配筋率表示，表示，计算式为计算式为(参见图参见图3-12)3-12)1 1适筋梁适筋梁 2 2超筋梁超筋梁 3 3少筋梁少筋梁 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第二节第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 图图3-12 3-12 单筋矩形截面单筋矩形截面 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第二节第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析钢筋混凝土梁正截面破坏状态分析 图图3-13 3-13 梁的三

45、种破坏形式梁的三种破坏形式 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第三节第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题一、一、正截面承载力计算的基本假定正截面承载力计算的基本假定 如前所述，受弯构件正截面承载力是以适筋梁第如前所述，受弯构件正截面承载力是以适筋梁第阶段的截面阶段的截面应力图形为计算依据的，并引入下列基本假定作为计算的基础：应力图形为计算依据的，并引入下列基本假定作为计算的基础：平截面假定，即构件正截面在弯曲变形以后仍保持平面。平截面假定，即构件正截面在弯曲变形以后仍保持平

46、面。不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力完全由钢筋承担，对适筋梁不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力完全由钢筋承担，对适筋梁构件破坏时受拉钢筋的应力达到其抗拉强度设计值构件破坏时受拉钢筋的应力达到其抗拉强度设计值fsdfsd。受压区混凝土以等效矩形应力图形代替实际的曲线应力图形。等受压区混凝土以等效矩形应力图形代替实际的曲线应力图形。等效矩形应力图形的高度效矩形应力图形的高度x=xx=x0 0，式中，式中x x0 0为曲线形应力图的高为曲线形应力图的高度，度，为混凝土受压区高度换算系数（见表为混凝土受压区高度换算系数（见表3-23-2），等效矩形应力），等效矩形应力图形宽度取混凝土压应力设计值图形宽度

47、取混凝土压应力设计值fcdfcd，如图，如图3-143-14所示。所示。返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第三节第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题图3-14 受弯构件正截面应力图 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第三节第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题二、二、最大配筋率最大配筋率maxmax限制与界限相对受压区高度限制与界限相对受压区高度bb 最大

48、配筋率的限制，规定了超筋梁和适筋梁的界限。对于最大配筋率的限制，规定了超筋梁和适筋梁的界限。对于钢筋和混凝土强度都已确定了的钢筋混凝土梁来说，钢筋和混凝土强度都已确定了的钢筋混凝土梁来说，“界限破界限破坏坏”的截面应变总会有一个特定的配筋率，使得钢筋应力达到的截面应变总会有一个特定的配筋率，使得钢筋应力达到屈服强度屈服强度(应变达到屈服应变应变达到屈服应变)的同时，受压区混凝土边缘纤维的同时，受压区混凝土边缘纤维的应变也恰好达到混凝土的抗压极限应变值，通常将这种破坏的应变也恰好达到混凝土的抗压极限应变值，通常将这种破坏称为称为“界限破坏界限破坏”（图（图3-153-15）。相应于这种破坏的配筋

49、率就是）。相应于这种破坏的配筋率就是适筋梁的最大配筋率。最大配筋率的限制，一般是通过混凝土适筋梁的最大配筋率。最大配筋率的限制，一般是通过混凝土受压区高度来加以受压区高度来加以控制。控制。返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第三节第三节 受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题图图3-15 3-15 钢筋混凝土适筋梁和超筋梁钢筋混凝土适筋梁和超筋梁 返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 第三节第三节 受弯构件正截面承载力极限状

50、态计算的一般问题受弯构件正截面承载力极限状态计算的一般问题三、三、最小配筋率最小配筋率minmin限制限制 最小配筋率的限制，规定了少筋梁和适筋梁的界限。最小配筋率的限制，规定了少筋梁和适筋梁的界限。桥规桥规JTG D62JTG D62规定，钢筋混凝土受弯构件的受拉钢筋规定，钢筋混凝土受弯构件的受拉钢筋配筋百分率应不小于配筋百分率应不小于4545ftdftd/fsdfsd，同时不应小于，同时不应小于0.200.20，此处，此处ftdftd为混凝土抗拉强度设计值，为混凝土抗拉强度设计值，fsdfsd为钢筋抗拉强度设计值。为钢筋抗拉强度设计值。返回目录返回目录第三章第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面