【正文】 二）混凝土的體積變形 混凝土在空氣中結(jié)硬體積減小的現(xiàn)象。 第三節(jié) 鋼筋 光面鋼筋 螺紋鋼筋 月牙紋鋼筋 人字紋鋼筋 一、鋼筋的種類： 按外形分：光圓鋼筋、帶肋鋼筋、鋼絲、鋼絞線 按鋼料品種分 碳素鋼 合金鋼 低碳鋼（軟鋼） 中碳鋼 高碳鋼 硬鋼 強(qiáng)度高 可焊性差 脆性大 碳素鋼中添加少量的合金元素，從而改善了硬鋼的不足 鋼筋按照鋼料品種分類 按生產(chǎn)工藝和加工條件分類 熱軋光圓鋼筋 熱軋帶肋鋼筋 余熱處理鋼筋 冷軋帶肋鋼筋 鋼絲 Q235 HRB33 HRB400、 HRB500 KL400 CRB550、 CBB650、 CRB800、 CRB970、 CRB1170 按外形： 光圓 P 螺旋肋 H 刻痕 I 按加工狀態(tài) 冷拉鋼絲 消除應(yīng)力鋼絲 低松弛鋼絲 普通松弛鋼絲 二、鋼筋的主要力學(xué)性能： ? 鋼筋的 ?－ ? 曲線 l P P A AP??ll???比例極限 屈服強(qiáng)度 極限強(qiáng)度 o ?(N/mm2) ? fy ft e d 流幅 a b c oa－彈性階段 ?a－比例極限 ?b－屈服強(qiáng)度 cd－強(qiáng)化階段 % ? ?(N/mm2) ? o ?d－極限強(qiáng)度 de －頸縮階段 ? －條件屈服強(qiáng)度 ?鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)： 對(duì)于有明顯屈服臺(tái)階的軟鋼取屈服強(qiáng)度 fy 作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。 屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎性能。 ?冷加工的目的：改變鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高 鋼材強(qiáng)度，節(jié)約鋼筋。 ?熱處理是對(duì)某些特定型號(hào)的熱軋鋼進(jìn)行 淬火和回火處理。 a b c c39。 d 冷拉無時(shí)效 冷拉經(jīng)時(shí)效 (a) (b) d 1 d 2 P d 2 d 1 (a) 為冷拉，可采用冷拉控制應(yīng)力和冷拉率控制。 (b) 為冷拔，可同時(shí)提高鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度。 ? 冷軋后，鋼筋表面軋成帶肋，強(qiáng)度與冷拔低碳 絲接近，塑性要好一些。 ? 塑性： 防止結(jié)構(gòu)脆性破壞。與碳、錳含量有關(guān)。 第四節(jié) 鋼筋和混凝土之間的黏結(jié) 鋼筋和混凝土之間粘結(jié)力的組成： ? 水泥漿凝結(jié)與鋼筋表面的化學(xué) 膠結(jié)力 ； ? 混凝土收縮將鋼筋裹緊而產(chǎn)生的 摩阻力 ； ? 鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的 機(jī)械咬合力 。 ? 選用適宜的混凝土強(qiáng)度等級(jí)； ? 采用帶肋鋼筋； ? 設(shè)置一定數(shù)量的橫向鋼筋。 ? 求： （ 1）確定構(gòu)件承受已知荷載所需的尺寸。 （ 3）按照所設(shè)計(jì)尺寸和配筋進(jìn)行安全驗(yàn)算。 ? 破壞階段計(jì)算法 20世紀(jì) 30年代所提出，以 彈塑性理論 為基礎(chǔ)的 一種計(jì)算方法，比容許應(yīng)力計(jì)算法有了很大的進(jìn) 步。 167。 1. 作用的標(biāo)準(zhǔn)值 : 各種作用的基本代表值。 取值規(guī)定： ? 永久作用采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值：按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與容重確定 ? 可變作用標(biāo)準(zhǔn)值：見規(guī)范 二、作用的代表值 2. 可變作用頻遇值 ： 是指結(jié)構(gòu)上較頻繁出現(xiàn)的且量值較大的作用取值。 采用頻遇值（短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)） 采用準(zhǔn)永久值（長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)） 正常使用極限狀態(tài) 承載能力極限狀態(tài)： 采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值 （ 2） 可變作用： ? 作用效應(yīng)與作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值 作用效應(yīng) S ?結(jié)構(gòu)由于各種原因，所引起的內(nèi)力和變形稱為作用效應(yīng)。 作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值 ?作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值與作用 分項(xiàng)系數(shù) 的乘積。 ? 結(jié)構(gòu)抗力的影響因素： 材料性能的不確定性 材料幾何參數(shù)的不確定性 計(jì)算模式的不確定性 結(jié)構(gòu)抗力具有隨機(jī)性 ? 作用效應(yīng)組合 （ 1）基本組合 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，永久作用效應(yīng)設(shè)計(jì) 值和可變作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值組合。 （ 3）作用短期效應(yīng)組合 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效 應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)組合。 167。 安全性、適用性、耐久性 適用性： 結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)有良好的工作性能。 結(jié)構(gòu)的功能要求 結(jié)構(gòu)的可靠性與可靠度 結(jié)構(gòu)的可靠性： 結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性之總和。 所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進(jìn)行承載力計(jì)算，對(duì)某些構(gòu)件還需進(jìn)行變形和裂縫寬度的驗(yàn)算。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 ? 橋梁結(jié)構(gòu)取 100年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)也是結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)與失效狀態(tài)的臨界狀態(tài)。 承載能力 極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接處因超過材料強(qiáng)度 而破壞 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 成 機(jī)動(dòng)體系 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體 失去平衡 （滑動(dòng)、倒塌） 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件 喪失穩(wěn)定 （柱的壓曲失穩(wěn)） 4 3 2 1 ? 正常使用極限狀態(tài) ——對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。 Z = R – S 由此可采用結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) 來描述結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的狀況。 可靠概率有多大？ Z 0， 即 RS 結(jié)構(gòu)可靠 Z = 0， 即 R=S 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。該狀況是指橋梁的使用階段。 短暫狀況： 橋涵施工過程中承受臨時(shí)性（或荷載）的狀況，該狀況對(duì)應(yīng)的是橋梁的施工階段，一般只進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì) 偶然狀況： 在橋涵使用過程中偶然出現(xiàn)的狀況。 —— 只進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì) 公路橋涵結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) ? 根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的后果的嚴(yán)重程度，可分為：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)。 我國(guó)橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的計(jì)算原則 一、 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算原則 計(jì)算內(nèi)容： 承載力計(jì)算、穩(wěn)定性計(jì)算 計(jì)算原則： 作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值 （ S） 小 于或等于結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì) （ R） 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)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(jì)安全等級(jí)選用：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別取 , , S ––– 作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值（內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值） R ––– 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值 R = R( ?Q1 ––– 汽車荷載分項(xiàng)系數(shù)。 ?Qj ––– 除汽車荷載、風(fēng)荷載外地第 j個(gè)可 變作用效應(yīng)分項(xiàng)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(gè) 可變作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。 二、 正常使用極限狀態(tài)計(jì)算原則 計(jì)算內(nèi)容： 抗裂驗(yàn)算 裂縫寬度驗(yàn)算 撓度驗(yàn)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)。 c?c?c?c????????mjQ j kQjckQmiG i k SγSSS211Q1Gi ???? 裂縫驗(yàn)算 《 規(guī)范 》 按使用階段對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)： 一級(jí)： 嚴(yán)格要求不裂，使用階段不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。 三級(jí)： 允許開裂，應(yīng)驗(yàn)算裂縫寬度 ?max ? [?max ] 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)作用組合 : （ 1）作用短期效應(yīng)組合：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，其表達(dá)式為 : ? ?? ??? minjQ j kjG i ksd SSS1 11?（ 2）作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合：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，其表達(dá)式為 : ? ?? ??? minjQ j kjG i kld MSS1 12?—— 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； —— 第 j個(gè)可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)。 —— 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； —— 第 j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)。 sdSj1?QjkjS1?ldSj2?QjkjS2?舉例 ? 鋼筋混凝土簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)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=。 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(jì)值為 mkNMMMMMMkQkQGkminjQjkjGiksd.)2121111 11??????????? ? ?? ????mkN.)/(.M QiK ???? 9838517459 ?（ 2）作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 mkNMMMMMMkQkQGkminjQ j kjG i kld. 2 2 8 5 22221211 12??????????? ? ?? ????mkN.)/(.M QiK ???? 9838517459 ?? 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值為 : 三、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì) 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(jì)原則 （ 1）采用高耐久性混凝土 （ 2）加強(qiáng)橋面排水和防水層設(shè)計(jì) （ 3）改進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 采用防腐蝕保護(hù)鋼筋 加強(qiáng)構(gòu)造配筋，控制裂縫發(fā)展 加大混凝土保護(hù)層厚度 第三章 受彎構(gòu)件正截面承載 力計(jì)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(jì)的構(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。 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(zhǎng)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(zhǎng)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(hù)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(dāng)梁高大于 1m時(shí)，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。 ? 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。 一、 截面尺寸與配筋構(gòu)造 2. 梁 第二節(jié) 受彎構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)研究 一 、 對(duì)適筋梁的試驗(yàn)： L)41~31( L)41~31(P L 應(yīng)變測(cè)點(diǎn) 百分表 彎矩 M圖 剪力 V圖 P 可繪出跨中彎矩 M/Mu~f點(diǎn)等曲線如圖： 第一階段 —— 截面開裂前階段。 （ 帶裂縫工作階段 ） 第三階段 —— 破壞階段 。 ? 破壞很突然 , 屬脆性破壞。 ? 設(shè)計(jì)不允許。 受拉鋼筋屈服 , 壓區(qū)砼壓碎 。 ? 鋼材和砼材料充分發(fā)揮 。 ?min ? ? ? ?max 3. 超筋梁： ? 開裂 ,