【文章內(nèi)容簡介】 用持續(xù)時間很長的狀況。該狀況是指橋梁的使用階段。 —— 進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。 短暫狀況： 橋涵施工過程中承受臨時性（或荷載）的狀況，該狀況對應(yīng)的是橋梁的施工階段，一般只進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計 偶然狀況： 在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。（可能遇到地震等作用的狀況。 —— 只進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計 公路橋涵結(jié)構(gòu)的安全等級 ? 根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的后果的嚴重程度，可分為：一級、二級、三級。 公路橋涵結(jié)構(gòu)的安全等級 安全等級 破壞后果 橋涵類型 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) γ0 一級 很嚴重 特大橋、重要大橋 二級 嚴重 大橋、中橋、重要 小橋 三級 不嚴重 小橋、涵洞 167。 我國橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定的計算原則 一、 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算原則 計算內(nèi)容： 承載力計算、穩(wěn)定性計算 計算原則： 作用效應(yīng)組合設(shè)計值 （ S） 小 于或等于結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計 （ R） 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式 ?0 S ? R ?0 ––– 橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按公路橋涵的設(shè)計安全等級選用：一級、二級、三級分別取 , , S ––– 作用效應(yīng)組合設(shè)計值（內(nèi)力組合設(shè)計值） R ––– 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計值 R = R( ) = R(fd , ?d ) fd ––– 材料強度設(shè)計值 αd ––– 幾何參數(shù)設(shè)計值 作用效應(yīng)組合設(shè)計值（內(nèi)力組合設(shè)計值） ???????mjQ j kQjckQmiG i k SγSSS211Q1Gi ???式中 ?Gi ––– 第 i個永久作用分項系數(shù)，一般取 SGik ––– 第 i個永久作用效應(yīng)標準值。 ?Q1 ––– 汽車荷載分項系數(shù)。取 = SQ1k ––– 汽車荷載效應(yīng)標準值。 ?Qj ––– 除汽車荷載、風(fēng)荷載外地第 j個可 變作用效應(yīng)分項系數(shù)，取 ， 風(fēng)荷載取 1Q?SQjk ––– 除汽車荷載效應(yīng)外地其他滴 j個 可變作用效應(yīng)標準值。 ?c––– 除汽車荷載效應(yīng)外的其他可變作用效應(yīng)組合系數(shù)。 二、 正常使用極限狀態(tài)計算原則 計算內(nèi)容： 抗裂驗算 裂縫寬度驗算 撓度驗算 L?? ?Ltk WW ?Ld ff ?在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力） 外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)。當永久作用與汽車荷載 和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時，人群荷載（或 其他一種可變作用）的組合系數(shù) ＝ ；當其除汽車荷載（ 含汽車沖擊力，離心力）外尚有兩種可變作用參與組合時， 其組合系數(shù)取 ＝ ；尚有三種其他可變作用參與組合時， ＝ ；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時， ＝ 。 c?c?c?c????????mjQ j kQjckQmiG i k SγSSS211Q1Gi ???? 裂縫驗算 《 規(guī)范 》 按使用階段對結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級分為三級： 一級： 嚴格要求不裂，使用階段不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。 二級： 一般要求不裂，使用階段允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但應(yīng)作限制。 三級： 允許開裂，應(yīng)驗算裂縫寬度 ?max ? [?max ] 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時作用組合 : （ 1）作用短期效應(yīng)組合：永久作用標準值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其表達式為 : ? ?? ??? minjQ j kjG i ksd SSS1 11?（ 2）作用長期效應(yīng)組合：永久作用標準值效應(yīng)與可變作用準永久值效應(yīng)相組合，其表達式為 : ? ?? ??? minjQ j kjG i kld MSS1 12?—— 作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值； —— 第 j個可變作用效應(yīng)的準永久值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力） ，人群荷載 ，風(fēng)荷載 ，溫度梯度作用 ，其他作用 ； —— 第 j個可變作用效應(yīng)的準永久值。 —— 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值； —— 第 j個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)。汽車荷載（不計沖擊力） ，人群荷載 ，風(fēng)荷載 ，溫度梯度作用 ，其他作用 ； —— 第 j個可變作用效應(yīng)的頻遇值。 sdSj1?QjkjS1?ldSj2?QjkjS2?舉例 ? 鋼筋混凝土簡支梁橋主梁在結(jié)構(gòu)重力、汽車荷載和人群荷載作用下，分別得到在主梁的 1/4跨徑處截面的彎矩標準值為 :結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的彎矩 WGK＝ ；汽車荷載彎矩 MQ1K=；人群荷載彎矩 MQ2K=。進行設(shè)計時的作用效應(yīng)組合計算。 解： mkNSSSMminjQ j kQjckG i kiGd. 3 5 1) 5 5 ()(1 21100???????????? ? ?? ??????? （ 1）作用短期效應(yīng)組合 ? 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值為 mkNMMMMMMkQkQGkminjQjkjGiksd.)2121111 11??????????? ? ?? ????mkN.)/(.M QiK ???? 9838517459 ?（ 2）作用長期效應(yīng)組合 mkNMMMMMMkQkQGkminjQ j kjG i kld. 2 2 8 5 22221211 12??????????? ? ?? ????mkN.)/(.M QiK ???? 9838517459 ?? 作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值為 : 三、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計 耐久性問題 （ 1）混凝土損傷 （ 2）鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕等 （ 3）鋼筋與混凝土之間黏結(jié)錨固作用的削弱 影響耐久性的因素 （ 1）混凝土碳化 （ 2）化學(xué)侵蝕 （ 3）堿集料反應(yīng) （ 4）凍融破壞 （ 5）溫度變化的影響 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計原則 （ 1）采用高耐久性混凝土 （ 2）加強橋面排水和防水層設(shè)計 （ 3）改進橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計： 采用防腐蝕保護鋼筋 加強構(gòu)造配筋，控制裂縫發(fā)展 加大混凝土保護層厚度 第三章 受彎構(gòu)件正截面承載 力計算 受彎構(gòu)件：指截面上通常有彎矩和剪力共同作用而軸力可以忽略不計的構(gòu)件。 梁 和 板 是典型的受彎構(gòu)件。它們是土木工程中數(shù)量最多、使用面最廣的一類構(gòu)件。 第一節(jié) 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的構(gòu)造要求 p p l l l M pl V p 受彎構(gòu)件常見的破壞形態(tài) 在彎矩作用下發(fā)生正截面受彎破壞； 在彎矩和剪力共同作用下發(fā)生斜截面受剪或受彎破壞 。 一、 截面尺寸與配筋構(gòu)造 主筋 行車道板 d≥10mm,至少 3根 /m寬不彎起 人行道板 d≥8mm,至少 3根 /m寬不彎起 mmd 12~8??雙向板： 周邊支承且長邊與短邊小于 2的板 ，需雙向配主筋 h h0 C見附表18 ?70mm 人行道板 : h≥80mm （現(xiàn)澆） h≥60mm （預(yù)制） 行車梁空心板頂、底板厚不小于 80mm T梁翼板厚端部厚不小于 100mm，根部厚不小于 1/10h梁 ?單向板： 單邊或?qū)呏С?；或雖周邊支承但長邊與短邊之比大于 2的板 ，按受力方向配主筋 分布 鋼筋 行車道板 d≥8mm,S≤200 人行道板 d≥6mm,S≤200 1. 板 b h h0 保護層厚 c查附表 18 架立筋 直徑d=1014 mm 形成骨架用 箍筋 架立筋，受壓筋 彎筋 縱筋 水平縱 向鋼筋 主鋼筋直徑 d=1240 mm 三層以內(nèi)凈距 ?30mm,d 三層以上 凈距 ?40mm, 箍筋直徑 d=≥8 mm,1/4ds 單肢箍主筋根數(shù)不多于 4根 有多種形式 當梁高大于 1m時，設(shè)置水平縱向鋼筋，減小因混凝土收縮、溫度變化引起的表面裂縫。 ? 現(xiàn)澆矩形梁高寬比 ，梁的寬度一般取為 100、 1 150、 (180)、200、 (220)、 250、 300、 350等 mm。 ? 預(yù)制的 T梁，構(gòu)件高跨比一般為 1/111/16，梁肋寬度常取 150200mm。 ? T梁翼緣懸臂端厚度不小于 100mm，梁肋處翼緣厚度不小于梁高的 1/10。 一、 截面尺寸與配筋構(gòu)造 2. 梁 第二節(jié) 受彎構(gòu)件的實驗研究 一 、 對適筋梁的試驗： L)41~31( L)41~31(P L 應(yīng)變測點 百分表 彎矩 M圖 剪力 V圖 P 可繪出跨中彎矩 M/Mu~f點等曲線如圖： 第一階段 —— 截面開裂前階段。 （整體工作階段） 第二階段 ——從截面開裂到縱向受拉鋼筋 到屈服階段 。 （ 帶裂縫工作階段 ） 第三階段 —— 破壞階段 。 適筋梁的破壞過程 MI ?ct ?sAs ?tbft Mcr ?ct ?sAs ?tb=ft(?tb =?tu) εc x εs εcr xcr εs ? 整體工作階段 ? （ Ⅰ 階段） 試驗表明： 梁正截面變形受力過程中符合平截面假定，應(yīng)變沿梁高呈線性分布 Ⅰ 階段 Ⅰ ’ 階段 未開裂階段 ,應(yīng)力應(yīng)變 基本 呈 線性增長 關(guān)系 適筋梁的破壞過程 MII ?ct ?sAs ?s?y x xcr εs εc ? 帶裂縫工作階段 （ Ⅱ 階段） x xcr εy εcy My fsAs ?ct ?s=?y Ⅱ 階段 Ⅱ ’ 階段 已開裂，但鋼筋未屈服階段 . 適筋梁的破壞過程 My fsAs ?ct ?s ?y ?s?y fsAs MIII ?ct (?ct=?cu) (Mu) x xcr εy εcy x= x0 εy εcu ? 破壞階段 （ Ⅲ 階段） 鋼筋已屈服，撓度增長明顯，混凝土達到極限抗壓態(tài)，塑性破壞 Ⅲ 階段 Ⅲ ’ 階段 應(yīng)變圖 應(yīng)力圖 對各階段和各特征點進行詳細的截面應(yīng)力 — 應(yīng)變分析： ?y My fyAs IIa M ?sAs II ?sAs M I ?cu Mu fyAs=Z D xf IIIa M fyAs III ?sAs ?t max Mcr Ia ftk Z ? 配筋率 0sbhA??縱向受力鋼筋截面面積 As與截面有效面積的百分比 二、配筋率對正截面破壞性質(zhì)的影響 1. 少筋梁： ? 一裂即斷 , 由砼的抗拉強度控制 , 承載力很低。 ? 破壞很突然 , 屬脆性破壞。 ? 砼的抗壓承載力未充分利用。 ? 設(shè)計不允許。 ? ?min 2. 適筋梁： ? 一開裂 , 砼應(yīng)力由裂縫截面處的鋼筋承擔(dān) , 荷截繼續(xù)增加 , 裂縫不斷加寬 。 受拉鋼筋屈服 , 壓區(qū)砼壓碎 。 ? 破壞前裂縫 、 變形有明顯的發(fā)展 , 有破壞征兆 , 屬延性破壞 。 ? 鋼材和砼材料充分發(fā)揮 。 ? 設(shè)計允許 。 ?min ? ? ? ?max 3. 超筋梁： ? 開裂 , 裂縫多而細 ， 鋼筋應(yīng)力不高 , 最終由于壓區(qū)砼壓碎而崩潰 。 ? 裂縫 、 變形均不太明顯 , 破壞具有脆性性質(zhì) 。 ? 鋼材未充分發(fā)揮作用 。 ? 設(shè)計不允許 。 ? ?max (a) (b) (c) P P P P P P P P .. P P ... P P .. .. 第三節(jié) 三種截面受彎構(gòu)件計算 ?課題一 正截面承載力計算基本要求 一、 正截面承載力計算基本假定 ?cu 兩點說明： （ 1）鋼筋和混凝土應(yīng)變符沿梁高線性分布。 （ 2）受壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖。 D D D Mu Mu Mu Asfy Asf