【正文】 般由綁扎和焊接兩種形式。 0bhAs??青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本概念 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 鋼筋混凝土保護(hù)層（ c）： 指的是鋼筋邊緣至構(gòu)件截面表面間最短距離。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 鋼筋混凝土梁（板）正截面受彎矩作用時(shí)，中和軸以上受壓，中和軸以下受拉。 T形截面梁的高跨比（高度與跨徑之比）一般為h/L=1/11～ 1/16。 尺寸選用原則： （ 1）鋼筋混凝土現(xiàn)澆矩形截面梁，梁寬一般采用120mm、 150mm、 180mm、 200mm、 220mm、 250mm等尺寸，其后梁高 h≤800mm時(shí)可按 50mm一級(jí)增加，梁高h(yuǎn)800mm時(shí)可按 100mm一級(jí)增加。 僅在截面的受拉區(qū)配置受力鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件稱為 單筋受彎構(gòu)件 ； 在受拉區(qū)及受壓區(qū)均配置受力鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件稱為 雙筋受彎構(gòu)件 。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算就是根據(jù)受彎構(gòu)件所承受的彎矩組合設(shè)計(jì)值 Md來(lái)對(duì)來(lái)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括確定截面尺寸、材料強(qiáng)度、鋼筋的布置及數(shù)量。 受彎構(gòu)件主要是指梁與板。 作用的代表值和作用效應(yīng)組合 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的效應(yīng)組合 公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：基本組合和偶然組合 基本表達(dá)式： 基本組合 ： 永久作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： 或 mn0 u d 0 G i G ik Q 1 Q 1 k c Q j Q jki= 1 j= 2( + + )S S S S? ? ? ? ? ?? ??mn0 u d 0 G id Q 1 d c Q jdi= 1 j= 2= ( + + ψ )S S S S?? ??RS d ?0?青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 mn0 u d 0 G i G ik Q 1 Q 1 k c Q j Q jki= 1 j= 2( + + )S S S S? ? ? ? ? ?? ??考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值 考慮永久作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)的永久作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值 考慮汽車荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)的汽車荷載設(shè)計(jì)值 考慮除汽車荷載之外的可變作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)以及多種可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)的可變作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 作用短期效應(yīng)： 永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： 作用長(zhǎng)期效應(yīng)： 永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的效應(yīng)組合 mnsd G ik 1 j Q jki 1 j 2ψ SSS??????mnl d G ik 2 j Q jki 1 j 2ψ SSS??????青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 小結(jié) 了解概念，結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)、結(jié)構(gòu)抗力； 結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)； 了解概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，理解可靠度、可靠指標(biāo)的概念； 掌握概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)用表達(dá)式；掌握材料強(qiáng)度值和荷載各種代表值的取法，并能夠根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相應(yīng)的荷載組合。其中對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生總效應(yīng)最不利的一組組合稱為最不利組合，按其進(jìn)行設(shè)計(jì)。分項(xiàng)系數(shù)是考慮作用超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的可能性。 準(zhǔn)永久值＝標(biāo)準(zhǔn)值 準(zhǔn)永久值系數(shù) ψ2 注：可變作用采用準(zhǔn)永久值作為代表值進(jìn)行長(zhǎng)期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）正常使用極限設(shè)計(jì)。 頻遇值＝標(biāo)準(zhǔn)值 頻遇系數(shù) ψ1 注：可變作用采用頻遇值作為代表值進(jìn)行短期效應(yīng)（頻遇）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。 材料 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ： 設(shè)計(jì)值是標(biāo)準(zhǔn) 值除以材料性能分項(xiàng)系數(shù) γm，即 f=fk / γm 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 作用的代表值和作用效應(yīng)組合 作用分類 按時(shí)間特性來(lái)分類： 永久作用： 結(jié)構(gòu)使用期間，其量值不隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用 可變作用： 結(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽視的作用 偶然作用： 結(jié)構(gòu)使用期間出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 作用的代表值和作用效應(yīng)組合 作用代表值 —— 標(biāo)準(zhǔn)值 定義：結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間的可能出現(xiàn)的最大作用 作用代表值 —— 頻遇值 在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可變作用超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率或超越次數(shù)為規(guī)定次數(shù)的作用值。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2 結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)計(jì)算的原則 重點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的基本概念 我國(guó)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算原則 材料強(qiáng)度的取值 作用的代表值和作用效應(yīng)組合 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 材料強(qiáng)度指標(biāo)的取值原則 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值： 材料強(qiáng)度的一種特征值，是由標(biāo)準(zhǔn)試件按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)以概率分布的 。 根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞后的嚴(yán)重程度，公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)如下表如示： 安全等級(jí) 破壞后果 橋涵類型 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) γ0 一級(jí) 很嚴(yán)重 特大橋、重要大橋 二級(jí) 嚴(yán)重 大橋、中橋、重要小橋 三級(jí) 不嚴(yán)重 小橋、涵洞 取值原則： 同一座橋梁只宜取一設(shè)計(jì)安全等級(jí)； 對(duì)個(gè)別構(gòu)件允許在必要時(shí)作安全等級(jí)的調(diào)整，但調(diào)整后同一座橋梁內(nèi)各構(gòu)件安全等級(jí)的級(jí)差不應(yīng)超過(guò)一個(gè)等級(jí)。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 我國(guó)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算原則 三種設(shè)計(jì)工況 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 理論基礎(chǔ)： 塑性理論（極限狀態(tài)下材料進(jìn)入塑性） 計(jì)算內(nèi)容： 構(gòu)件承載能力，結(jié)構(gòu) /構(gòu)件穩(wěn)定性，必要時(shí)應(yīng)包括結(jié)構(gòu)抵抗傾覆和滑移的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)原則： 作用效應(yīng)最不利組合（基本組合）設(shè)計(jì)值必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)值。 設(shè)計(jì)要求：一般只進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，必要時(shí)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì) 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 偶然狀況 定義：橋涵使用過(guò)程中偶然出現(xiàn)的狀況，如地震、車 /船撞擊等，出現(xiàn)概率極小。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 我國(guó)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算原則 三種設(shè)計(jì)工況 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 三種設(shè)計(jì)工況 持久狀況 定義：橋涵建成后承受自重、車輛荷載等作用持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的狀況。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 目標(biāo)可靠指標(biāo) [β] 為使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全和經(jīng)濟(jì)合理，確定一個(gè)公眾所能接受的建筑結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠指標(biāo)，稱為目標(biāo)可靠指標(biāo) [β] (允許失效概率 ) 。 作用 S：施加 在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，它分為直接作用和 間接作用。 結(jié)構(gòu)的使用年限超過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期時(shí)，表明它的失效概率可能會(huì)增大，不能保證其目標(biāo)可靠指標(biāo)，但不等于結(jié)構(gòu)喪失所有要求功能甚至報(bào)廢，通常使用壽命大于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與使用壽命 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期： 考慮持久設(shè)計(jì)狀況下各項(xiàng)基本變量與時(shí)間關(guān)系所采用的基準(zhǔn)時(shí)間參數(shù)。 結(jié)構(gòu)的可靠度 是結(jié)構(gòu)可靠性的度量，指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)期功能要求的概率。青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 張 萌 潔 青海大學(xué) 土木工程學(xué)院 教授班級(jí)：交通 2022( 2) 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的基本概念 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的 使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)以足夠的概率完成所有預(yù)期功能的要求。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的預(yù)期功能要求 結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用期間可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形、約束變形等的作用 ——承載能力 結(jié)構(gòu)在正常使用條件下具有良好的工作性能 ——適用性 結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，具有足夠的耐久性 ——耐久性 在偶然荷載作用下或偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持整體穩(wěn)定性，不發(fā)生倒塌 ——穩(wěn)定性 安全性 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 結(jié)構(gòu)的可靠性 安全性、適用性和耐久性統(tǒng)稱結(jié)構(gòu)的可靠性。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 概念：是進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性 /可靠度分析時(shí)，考慮持久設(shè)計(jì)狀況下各項(xiàng)基本設(shè)計(jì)變量與時(shí)間關(guān)系所采用的基準(zhǔn)時(shí)間參數(shù) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期取值：國(guó)際上取值標(biāo)準(zhǔn)不一，多取 50~120年，重大結(jié)構(gòu)適當(dāng)延長(zhǎng)； 中國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一取100年 。 使用壽命： 為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在正常維護(hù)條件下，不需要大修即可按其設(shè)計(jì)規(guī)定的目的正常使用的時(shí)間。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 可靠狀態(tài)：結(jié)構(gòu)能夠滿足各項(xiàng)功能要求而良好工作的狀態(tài) 失效狀態(tài)：可靠狀態(tài)以外的其他工作狀態(tài) 極限狀態(tài)：上述兩者的臨界 /邊際狀態(tài) 分三類： 承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于安全功能要求，失去平衡，結(jié)構(gòu) 構(gòu)件或連接處因超過(guò)材料強(qiáng)度而 破壞，失 穩(wěn)，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成 機(jī)動(dòng)體系 ； 正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于適用和耐久功能要求，變形，局部損壞，振動(dòng)，沉降過(guò)大等； 破壞 安全極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于偶然、特殊作用下的安全功能要求，允許局部損傷，避免整體倒塌 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 結(jié)構(gòu)功能函數(shù) 是描述結(jié)構(gòu)滿足功能要求的情形或程度（工作狀態(tài)）的函數(shù)，結(jié)構(gòu)抗力 R與作用效應(yīng) S之差 Z=g(R, S)=R S 結(jié)構(gòu) 抗力 R：結(jié)構(gòu) 構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的 能力，它 是結(jié)構(gòu)材料性能和幾何參數(shù)等的函數(shù) 。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 結(jié)構(gòu)功能函數(shù) 可靠指標(biāo)用來(lái)描述結(jié)構(gòu)可靠度的原因 可靠指標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)單，且與可靠度有一一對(duì)應(yīng)的數(shù)量關(guān)系； β值愈大，失效概率 Pf值就愈??； β值愈小，失效概率 Pf值就愈大。 《 公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 》 GB/T 502831999規(guī)定，持久狀況的極限承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)可靠指標(biāo) 對(duì)于正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，公路工程結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠指標(biāo)可根據(jù)不同類型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和工程經(jīng)驗(yàn)確定。 設(shè)計(jì)要求：必須同時(shí)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì) 短暫狀況 定義：橋涵施工過(guò)程中承受臨時(shí)性荷載 /作用的狀況。 設(shè)計(jì)要求：只需進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，保證主要承重結(jié)構(gòu)不至于因?yàn)榉侵饕兄亟Y(jié)構(gòu)破壞或自身局部損傷而喪失承載能力或發(fā)生連續(xù)倒塌。 式中 γ0 ：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)， Sd：作用（或荷載）效應(yīng)（其中汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)）的組合設(shè)計(jì)值； R：構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值； RS d ?0?青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) γ0 體現(xiàn)不同重要程度的橋涵的可靠度要求差異，通過(guò)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) γ0來(lái)量化體現(xiàn)。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 我國(guó)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算原則 三種設(shè)計(jì)工況 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算表達(dá)式 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 持久狀況 正常使用極限狀態(tài) 計(jì)算表達(dá)式 理論基礎(chǔ) ：結(jié)構(gòu)彈性或彈塑性理論 計(jì)算內(nèi)容 ：構(gòu)件的抗裂性、裂縫寬度和構(gòu)件撓度 設(shè)計(jì)原則 ：正常使用極限狀態(tài)下的作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，應(yīng)小于或等于相應(yīng)的規(guī)定限值，屬于 基本公式 ： S—正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； C1—結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的限值。 取值原則：是在符合規(guī)定質(zhì)量的材料強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的總體中，材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于 95％的保證率。結(jié)構(gòu)上頻繁出現(xiàn)且量值較大的作用。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 作用代表值 —— 準(zhǔn)永久值 可變作用準(zhǔn)永久值：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)超越概率為 50%的作用值；是結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)、且量值較小的荷載作用取值。 作用代表值 —— 設(shè)計(jì)值 標(biāo)準(zhǔn)值與分項(xiàng)系數(shù)的乘積。 作用的代表值和作用效應(yīng)組合 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 作用效應(yīng)組合 結(jié)構(gòu)上同時(shí)作用有多種荷載時(shí)要考慮作用效應(yīng)的組合。 分為： 承載能力極限狀態(tài) 設(shè)計(jì)時(shí)的效應(yīng)組合和 正常使用極限狀態(tài) 設(shè)計(jì)時(shí)的效應(yīng)組合。 作業(yè)： 21， 23， 27， 28 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 3 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 重點(diǎn)： 受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造 受彎構(gòu)件正截面受力全過(guò)程和破壞形態(tài) 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算原則 單筋矩形截面受彎構(gòu)件 雙筋矩形截面受彎構(gòu)件 T形截