东南大学叶见曙结构设计原理完整85页PPT
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东南大学工程结构设计原理第七章ppt
第7章柱的承载力计算实腹式钢柱缀条式格钢柱缀板式格钢柱♦截面组成型式◊实腹式；◊格构式。
柱脚yyxxx11柱脚(实轴)x xy 1y(虚轴)(虚轴)y 1x (实轴)y柱头柱身柱身ll缀板l = l缀条柱头7.1 钢柱的类型及应用第7章柱的承载力计算NNNN N N (a)(b)(c)7.4 轴心受压构件的整体稳定♦现象与定义◊定义轴心受压构件，当轴心压力较小时，构件保持顺直。
当增加到一定大，直线形式的平衡会变为不稳定的，如压力再稍增加，则弯曲变形即迅速增大而使构件丧失承载能力。
这种现象称为构件的弯曲屈曲或弯曲失稳。
对某些抗扭刚度较差的的轴心受压构件，当到达某一临界大小，稳定平衡状态不再保持时，发生微扭转变形。
这种现象称为扭转屈曲或扭转失稳N N N N7.4 轴心受压构件的整体稳定第7章柱的承载力计算7.4 轴心受压构件的整体稳定◊失稳种类（1）欧拉屈曲或第一类失稳这类失稳的特点是在达到临界状态前，结构保持初始平衡位置，在达到临界状态时，结构从初始的平衡位置过渡到无限临近的新的平衡位置，此后变形进一步增大，要求荷载增加。
（2）极值型失稳或第二类稳定这类失稳没有平衡分岔现象。
随着荷载的增加，结构变形增加，而且越来越快，直到结构不能承受增加的外荷载。
（3）屈曲后极值型失稳第7章柱的承载力计算♦理想轴心受压构件的弹塑性屈曲◊切线模量理论：◊柱子曲线：（双曲线）轴压构件的临界应力与长细比的关系曲线。
22202//λππA E l I E N t t cr ==22/λπσt cr E =f yf pd d tE s1E 1曲线p f EOOpf f y曲线E EE E crf y曲线Oapaaa cry f 1yf f p f y cryf 2E 2f yf y crf 2yE 2t (切线模量公式)(欧拉公式)aatacta7.4 轴心受压构件的整体稳定第7章截面型式和尺寸 热轧H型钢 （b/h>0.8 ） 焊接H型钢 （t＞40） 焊接箱形 截面 （t＞40） 40＜t≤80 t＜80 焰切板 轧制板 b/t＜20 b/t≥20柱的承载力计算7.4 轴心受压构件的整体稳定 对x轴（强 轴） b c b c c b31对y轴（弱 轴） c d b d7.5 轴心受压构件的局部稳定 ♦ 单向均匀受压薄板的屈曲：N cr = k第7章柱的承载力计算z b Nπ 2Db2Et 3 D= 12(1 − ν 2 )σ crχkπ 2 E t 2 ( ) = 2 12(1 − υ ) buay N(a)(b)327.5 轴心受压构件的局部稳定 ♦ 轴心受压构件局部稳定的计算方法 ◊ 采用限制构件截面板件宽厚比的办法来实现，即限 制板件宽度与厚度之比不要过大，否则临界应力 σ cr 很低，会过早发生局部屈曲。
东南大学 叶见曙 结构设计原理 完整PPT课件
σ ε s= sEs (0≤εs≤εy) σ σ s= y (εs＞εy)
第23页/共81页
压区混凝土等效矩形应力图形
保持压应力合力C的大小及其作用位置yc不变条
件下，用等效矩形的混凝土压应力图（图3-17d） 来替换实际的混凝土压应力分布图形（图3-17c） 取 γ0σ0=fcd (抗压设计强度)，得到简化的应力分 布图形
实际设计中可分为两类计算问题 1）截面设计 2）截面复核
第32页/共81页
1）截面设计
已知弯矩计算值M，混凝土和钢筋材料级别， 截面尺寸b×h，求钢筋面积As。
1）假设as(钢筋截面重心至梁截面受拉边缘距离)，
然后计算有效高度h0： h0=h-as。设as，对于梁，可 设as≈40mm（布置一层钢筋时）或65mm（布置 两层钢筋时）。对于板，设as为30mm或40mm。
3.2 受弯构件正截面受力过程和破坏形态
正截面受弯界限破坏
① 适筋梁 ② 超筋梁 ③ 少筋梁
超筋梁与适筋梁之间
的界限破坏：钢筋达
到屈服的同时受压区
混凝土达到极限压应
变
max
适筋梁与少筋梁之间界限破坏：控制最小配筋率
第18页/共81页
min
受弯构件正截面破坏形态（续）
三种破坏形态的 意弯矩图-曲率图
基本公式及适用条件
fcdbx fsd As (3 13)
0M d
Mu
fcdbx(h0
x) 2
(3 14)
0M d
Mu
fsd As (h0
x) 2
(3 15)
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基本公式及适用条件
适用条件 (适用于适筋梁 ) • （1）不是超筋梁 • （2）不是少筋梁
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压区混凝土等效矩形应力图形
保持压应力合力C的大小及其作用位置yc不变条
件下，用等效矩形的混凝土压应力图（图3-17d） 来替换实际的混凝土压应力分布图形（图3-17c） 取 γ0σ0=fcd (抗压设计强度)，得到简化的应力分 布图形
实际设计中可分为两类计算问题 1）截面设计 2）截面复核
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1）截面设计
已知弯矩计算值M，混凝土和钢筋材料级别， 截面尺寸b×h，求钢筋面积As。
1）假设as(钢筋截面重心至梁截面受拉边缘距离)，
然后计算有效高度h0： h0=h-as。设as，对于梁，可 设as≈40mm（布置一层钢筋时）或65mm（布置 两层钢筋时）。对于板，设as为30mm或40mm。
3.2 受弯构件正截面受力过程和破坏形态
正截面受弯界限破坏
① 适筋梁 ② 超筋梁 ③ 少筋梁
超筋梁与适筋梁之间
的界限破坏：钢筋达
到屈服的同时受压区
混凝土达到极限压应
变
max
适筋梁与少筋梁之间界限破坏：控制最小配筋率
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min
受弯构件正截面破坏形态（续）
三种破坏形态的 意弯矩图-曲率图
基本公式及适用条件
fcdbx fsd As (3 13)
0M d
Mu
fcdbx(h0
x) 2
(3 14)
0M d
Mu
fsd As (h0
x) 2
(3 15)
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基本公式及适用条件
适用条件 (适用于适筋梁 ) • （1）不是超筋梁 • （2）不是少筋梁
(完整版)叶见曙结构设计原理第四版第6章
稳定系数是长柱失稳破坏时的临界承载力力 Pl 与短柱压 坏时的轴心力 Ps 的比值，表示长柱承载力降低程度。
12
稳定系数φ主要与构件的长细比有关，混凝土强度等级
及纵向钢筋配筋率ρ 对其影响较小。
《公路桥规》根据国内试验资料，考虑到长期荷载作用 的影响和荷载初偏心影响，规定了稳定系数值φ0，见（附表 1-9）。
构件正截面承载力计算方法。 ❖ 了解关于纵向受力钢筋和箍筋的主要构造要求。
3
❖ 当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时，称为轴心 受压构件。
{ 钢筋混凝土轴心受压构件
配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压 构件（普通箍筋柱），图6-1 a）
配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压 构件（螺旋箍筋柱），图6-1 b）
4
1）普通箍筋柱的承载力主要由混凝土提供，设置纵向钢 筋的目的：
（1）协助混凝土承受压力，可减少构件截面尺寸； （2）承受可能存在的弯矩； （3）防止构件的突然脆性破坏。 普通箍筋的作用是防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢 筋形成钢筋骨架，便于施工。
5
2）螺旋箍筋柱的截面形状多为圆形或正多边形。 纵向钢筋外围设有连续环绕的间距较密的螺旋箍筋（或 间距较密的焊接环形箍筋）。 螺旋箍筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为 横向可约束混凝土（约束混凝土），从而提高构件的承载力 和延性。
对比试验，观察在轴心压作用 下构件的变形及破坏形态。
图6-2 轴心受压构件试件 （尺寸单位：mm） 7
1）短柱
当轴向力P值逐渐增加时，试件A柱也随之缩短，试验测 试结果证明混凝土全截面和纵向钢筋均发生压缩变形，柱中 部的横向挠度很小。
钢筋混凝土短柱的破坏是一种材料破坏，即混凝土压碎 破坏。
短柱破坏时的轴心力：
12
稳定系数φ主要与构件的长细比有关，混凝土强度等级
及纵向钢筋配筋率ρ 对其影响较小。
《公路桥规》根据国内试验资料，考虑到长期荷载作用 的影响和荷载初偏心影响，规定了稳定系数值φ0，见（附表 1-9）。
构件正截面承载力计算方法。 ❖ 了解关于纵向受力钢筋和箍筋的主要构造要求。
3
❖ 当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时，称为轴心 受压构件。
{ 钢筋混凝土轴心受压构件
配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压 构件（普通箍筋柱），图6-1 a）
配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压 构件（螺旋箍筋柱），图6-1 b）
4
1）普通箍筋柱的承载力主要由混凝土提供，设置纵向钢 筋的目的：
（1）协助混凝土承受压力，可减少构件截面尺寸； （2）承受可能存在的弯矩； （3）防止构件的突然脆性破坏。 普通箍筋的作用是防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢 筋形成钢筋骨架，便于施工。
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2）螺旋箍筋柱的截面形状多为圆形或正多边形。 纵向钢筋外围设有连续环绕的间距较密的螺旋箍筋（或 间距较密的焊接环形箍筋）。 螺旋箍筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为 横向可约束混凝土（约束混凝土），从而提高构件的承载力 和延性。
对比试验，观察在轴心压作用 下构件的变形及破坏形态。
图6-2 轴心受压构件试件 （尺寸单位：mm） 7
1）短柱
当轴向力P值逐渐增加时，试件A柱也随之缩短，试验测 试结果证明混凝土全截面和纵向钢筋均发生压缩变形，柱中 部的横向挠度很小。
钢筋混凝土短柱的破坏是一种材料破坏，即混凝土压碎 破坏。
短柱破坏时的轴心力：
叶见曙结构设计原理第四版第12章
12
12.2 预加应力的方法与设备
预加应力的主要方法 1）先张法 ——先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。
图12-2 先张法工艺流程示意图
a) 预应力钢筋就位，准备张拉 b) 张拉并锚固，浇筑构件混凝土
c ) 松锚，预应力钢筋回缩，制成预应力混凝土构件
13
放张（将临时锚固松开，缓慢放松张拉力），让预应 力钢筋的回缩，通过预应力钢筋与混凝土间的粘结作用，传 递给混凝土，使混凝土获得预压应力。
图12-9 压花锚具
23
（6）连接器
钢绞线束N1锚固后，用来再连接钢绞线束N2 的，称为锚 头连接器（图12-10a）；当两段未张拉的钢绞线束N1 、 N2需 直接接长时，则可采用接长连接器（图12-10b）。
图12-10 连接器构造
a）锚头连接器 b）接长连接器
24
12.2.4 预加应力的其他设备
徐变应变与弹性应变的比 例系数，一般称为徐变系 数（亦称徐变特征值）
c e
徐变应变值
（12-1）
加载（ σc 作用）时的弹 性应变（即急变）值
32
《公路桥规》建议的徐变系数计算式为
t,t0 0 c t t0
（12-2）
计算考虑时刻的混 凝土龄期（d）
加载时的混凝土龄期（d）
1）制孔器 （1）抽拔橡胶管。在钢丝网胶管内事先穿入钢筋（称 芯棒），再将胶管（连同芯棒一起）放入模板内，待浇筑混 凝土达到一定强度后，抽去芯棒，再拔出胶管，则预留孔道 形成。 （2）螺旋金属波纹管（简称波纹管）。在浇筑混凝土 之前，将波纹管按预应力钢筋设计位置，绑扎于与箍筋焊连 的钢筋托架上，再浇筑混凝土，结硬后即可形成穿束的孔道。 由聚丙烯或高密度聚乙烯制成的塑料波纹管制孔器。
12.2 预加应力的方法与设备
预加应力的主要方法 1）先张法 ——先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。
图12-2 先张法工艺流程示意图
a) 预应力钢筋就位，准备张拉 b) 张拉并锚固，浇筑构件混凝土
c ) 松锚，预应力钢筋回缩，制成预应力混凝土构件
13
放张（将临时锚固松开，缓慢放松张拉力），让预应 力钢筋的回缩，通过预应力钢筋与混凝土间的粘结作用，传 递给混凝土，使混凝土获得预压应力。
图12-9 压花锚具
23
（6）连接器
钢绞线束N1锚固后，用来再连接钢绞线束N2 的，称为锚 头连接器（图12-10a）；当两段未张拉的钢绞线束N1 、 N2需 直接接长时，则可采用接长连接器（图12-10b）。
图12-10 连接器构造
a）锚头连接器 b）接长连接器
24
12.2.4 预加应力的其他设备
徐变应变与弹性应变的比 例系数，一般称为徐变系 数（亦称徐变特征值）
c e
徐变应变值
（12-1）
加载（ σc 作用）时的弹 性应变（即急变）值
32
《公路桥规》建议的徐变系数计算式为
t,t0 0 c t t0
（12-2）
计算考虑时刻的混 凝土龄期（d）
加载时的混凝土龄期（d）
1）制孔器 （1）抽拔橡胶管。在钢丝网胶管内事先穿入钢筋（称 芯棒），再将胶管（连同芯棒一起）放入模板内，待浇筑混 凝土达到一定强度后，抽去芯棒，再拔出胶管，则预留孔道 形成。 （2）螺旋金属波纹管（简称波纹管）。在浇筑混凝土 之前，将波纹管按预应力钢筋设计位置，绑扎于与箍筋焊连 的钢筋托架上，再浇筑混凝土，结硬后即可形成穿束的孔道。 由聚丙烯或高密度聚乙烯制成的塑料波纹管制孔器。
《结构设计原理》第三版叶见曙复习课件-第1-7章
青海大学 结构设计原理
设计基准期与使用寿命
设计基准期：考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关 系所采用的基准时间参数。 使用寿命：为结构或构件在正常维护条件下，不需要大修 即可按其设计规定的目的正常使用的时间。 结构的使用年限超过设计基准期时，表明它的失效概率可 能会增大，不能保证其目标可靠指标，但不等于结构丧失 所有要求功能甚至报废，通常使用寿命大于设计基准期。
应包括结构抵抗倾覆和滑移的设计计算
设计原则：作用效 R
式中 γ0 ：结构重要性系数， Sd：作用（或荷载）效应（其中汽车荷载应计入冲击
系数）的组合设计值； R：构件承载力设计值；
青海大学 结构设计原理
结构重要性系数γ0 体现不同重要程度的桥涵的可靠度要求差异，通过结 构重要性系数γ0来量化体现。 根据桥涵结构破坏后的严重程度，公路桥涵结构的设 计安全等级如下表如示：
标准值与分项系数的乘积。分项系数是考虑作用超过 标准值的可能性。
青海大学 结构设计原理
2.5 作用的代表值和作用效应组合
3、作用效应组合 结构上同时作用有多种荷载时要考虑作用效应的组合
。其中对结构构件产生总效应最不利的一组组合称为最不 利组合，按其进行设计。 分为：承载能力极限状态设计时的效应组合和正常使用极 限状态设计时的效应组合。
破坏-安全极限状态：对应于偶然、特殊作用下的安全 功能要求，允许局部损伤，避免整体倒塌
青海大学 结构设计原理
7、结构功能函数
是描述结构满足功能要求的情形或程度（工作状态） 的函数，结构抗力R与作用效应S之差
Z=g(R, S)=R- S
结构抗力R：结构构件承受内力和变形的能力，它是结 构材料性能和几何参数等的函数。
青海大学 结构设计原理
叶见曙结构设计原理第四版第5章
图5-4 矩形截面纯扭构件
图5-5 矩形截面纯扭构件剪应力分布
6
矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩，只能近似地 采用理想塑性材料的剪应力图形进行计算，同时通过试验来 加以校正，乘以一个折减系数0.7。于是，开裂扭矩的计算 式为
Tcr =0.7Wt ftd
（5-2）
式中 Tcr——矩形截面纯扭构件的开裂扭矩； ftd ——混凝土抗拉强度设计值； Wt——矩形截面的抗扭塑性抵抗矩，Wt =b2(3h-b)/6。
st
= st,min
Ast,min bh
=0.08
2t -1
fcd fsd
（5-28）
Ast,min——纯扭构件全部纵向钢筋最小截面面积（mm2）； h ——矩形截面的长边长度（mm）； b ——矩形截面的短边长度（mm）； ρst——纵向抗扭钢筋配筋率 ，ρst=Ast/bh； Ast ——全部纵向抗扭钢筋截面积（mm2）。
26
（3）抗弯受拉纵向钢筋As和受压纵向钢筋As’是分别配置 在截面受拉边缘区和受压边缘区，为集中配筋布置。
抗扭纵向钢筋Ast是在截面周边对称均匀形式布置的形式。
h
Ast /3 A's
Ast /3 As Ast /3 b
弯扭剪构件的纵向钢筋（n=3） 配置示意图
配置在截面受（拉）压边缘区 的纵筋，按叠加后所需纵向钢筋面 积截面来选择钢筋直径和布置。
和工字形截面受扭构件的截面配筋计算。 需要解决的问题： 所受扭矩在构件截面上的分配； 纵向钢筋和箍筋的设计。
1 ） T形、工字形截面扭矩分配 T形、工字形截面可以看作是由简单矩形截面所组成的复 杂截面。
T形、工字形截面分块示意图
（1） 在计算其抗裂扭矩、抗扭极限承载力时，可将截 面划分为几个矩形截面，并将扭矩Td 按各个矩形分块的抗扭 塑性抵抗矩按比例分配给各个矩形分块，以求得各个矩形分 块所承担的扭矩。
《结构设计原理》ppt课件
第4章 受弯构件斜截面承载力计算 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形状
第4章 受弯构件斜截面承载力计算
4.1.2 无腹筋简支梁斜截面破坏形状 〔Shear Failure Modes〕
m M a Vh0 h0
4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形状
第4章 受弯构件斜截面承载力计算
斜拉破坏〔m＞3〕
4.2 影响斜截面抗剪才干的主要要素
第4章 受弯构件斜截面承载力计算
图：剪跨比m对梁抗剪才干的影响
4.2 影响斜截面抗剪才干的主要要素
第4章 受弯构件斜截面承载力计算
〔2〕混凝土抗压强度
混凝土强度添加，受剪承载力增大还是减 小？ 增大？ 减小？ 与混凝土的抗压强度成正比？ 还是与混凝土抗拉强度成正比？
4.5.1 斜截面抗剪承载才干的复合 复核截面的选择
〔1〕距支座中心h/2〔梁高一半〕处的截面 〔2〕受拉区弯起钢筋弯起处的截面，以及锚 于受拉区的纵向钢筋开场不受力处的截面
4.5 全梁承载才干校核与构造要求
第4章 受弯构件斜截面承载力计算
4.5 全梁承载才干校核与构造要求
4.5.1 斜截面抗剪承载才干的复合 复核截面的选择
假设Asv
4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力
第4章 受弯构件斜截面承载力计算
计算Vcs
根据剪力包络图计算能否需求配置弯起钢筋
求出Asbi
Asbi1f3sds.33i3V 3nssbi mm 2
4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力
第4章 受弯构件斜截面承载力计算
4.3.3 等高度简支梁腹筋的初步设计
土受弯构件， α2=1.0 α3——受压翼缘影响系数； p——斜截面内纵向受拉钢筋的配筋 率，
《结构设计原理》第三版叶见曙课件第10章局部承压.ppt
10.3 局部承压区的计算
Aln：混凝土局部受压面积，依孔洞和垫板形式计算。 不满足式（10—5）时应加大局部承压面积，或增加 间接钢筋用量。 补充：圬工结构局部承压承载力按下式计算（“公路 圬工桥涵设计规范”）：
0 N d 0.9 Al fcd Ab
Al
10.3 局部承压区的计算——抗裂性计算
（10—5）
cor
Acor Al
βcor：配置间接钢筋时局部抗压承载力提高系数，当Acor＞Ab 时，应取Acor=Ab ；
k：间接钢筋影响系数，按表10—1取值；
Acor：方格网或螺旋型间接钢筋内表面范围内的砼核芯面积； ηs：混凝土局部承压修正系数，C50及以下混凝土，取ηs=1.0； C50～C80混凝土，取ηs=1.0～0.76；
1）间接钢筋作用： 约束混凝土横向变形； 抑止纵向裂缝发展；
2）配筋方案： 方案1：层状网格钢筋； 方案2：螺旋形钢筋； 方案3：层状网格钢筋+螺旋形钢筋
10.2 局部承压强度提高系数
局部承压区配置间接钢筋后， 砼局部承压强度提高系数βcor为：
cor
Acor Al
(10—4)
虚框内为底面积Ab L2
当拉应力超过 ft 时，将出现纵向裂缝，导致局部受压破坏。 计算项目：抗压承载力、抗裂计算
10.1 概述——受力状态特点
与全面积受压相比，混凝土构件局部承压有如下特点： (1)局部承压面积部分的混凝土抗压强度比全面积受压 时混凝土抗压强度高； 原因：局部受压区的横向变形，不仅受钢垫板与试件 变面之间摩擦力的约束，更主要是受试构件外围混凝土的 约束，限制了纵向裂缝的开展，因而其强度比棱柱体抗压 强度大得多。
Acor
结构设计原理ppt课件
单孔空腹圆弧石拱桥，长64.4m，净跨37.20m，矢高7.23m。 主拱圈上两侧各开两个小拱，以宣泄洪水，减轻自重。该桥制作精 良，结构独创，造型匀称美丽，雕刻细致生动，列代都予重视和保 护，1991年列为世界文化遗产。
乌巢河桥位于湖南省凤凰县沱江源头的乌巢河峡谷的县道上。乌
巢河大桥全长241m，该桥因地制宜，就地取材，综合应用和发展 了中国近20多年来建设石拱桥的经验，建成桥宽8m、主跨为120m 的双肋石拱桥。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横 系梁组成。拱轴线为m=1.543悬链线，拱矢度1/5，拱肋为等高变宽 度。采用20MPa的小石子混凝土砌100kPa的块石；肋宽2.5m，高 1.6m。该桥结构轻盈，造型美观，是目前世界上最大跨径石拱桥记 录的保持者，于1990年建成通车。
钢-混凝土组合板
钢-混凝土组合梁
总论
钢-混凝土组合（混合）结构（Steel Concrete Composite （Hybrid）Structures）
返回
总论
纤维混凝土（Fiber Concrete ）
总论
总论
返回
总论
0.1 各种工程结构的特点及使用范围
1.混凝土结构（Concrete Structures）
总论
1.1 基本概念
南京长江第三大桥主桥为钢塔钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥。索 塔为“人”字形塔，塔柱外侧圆曲线部分半径720m，高215m，设 4道横梁。其中下塔柱及下横梁为钢筋混凝土结构，为C50混凝土。 其他部分为钢结构，采用Q370qD钢 。
总论
钢管混凝土 （Concrete Filled Steel Tube）
参考书目： 《钢管混凝土结构：理论与实践》第2版， 韩林海著，科学出版社，2007 《钢管混凝土结构的计算与应用》，蔡 绍怀编著，中国建筑工业出版社，1989
乌巢河桥位于湖南省凤凰县沱江源头的乌巢河峡谷的县道上。乌
巢河大桥全长241m，该桥因地制宜，就地取材，综合应用和发展 了中国近20多年来建设石拱桥的经验，建成桥宽8m、主跨为120m 的双肋石拱桥。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横 系梁组成。拱轴线为m=1.543悬链线，拱矢度1/5，拱肋为等高变宽 度。采用20MPa的小石子混凝土砌100kPa的块石；肋宽2.5m，高 1.6m。该桥结构轻盈，造型美观，是目前世界上最大跨径石拱桥记 录的保持者，于1990年建成通车。
钢-混凝土组合板
钢-混凝土组合梁
总论
钢-混凝土组合（混合）结构（Steel Concrete Composite （Hybrid）Structures）
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总论
纤维混凝土（Fiber Concrete ）
总论
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总论
0.1 各种工程结构的特点及使用范围
1.混凝土结构（Concrete Structures）
总论
1.1 基本概念
南京长江第三大桥主桥为钢塔钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥。索 塔为“人”字形塔，塔柱外侧圆曲线部分半径720m，高215m，设 4道横梁。其中下塔柱及下横梁为钢筋混凝土结构，为C50混凝土。 其他部分为钢结构，采用Q370qD钢 。
总论
钢管混凝土 （Concrete Filled Steel Tube）
参考书目： 《钢管混凝土结构：理论与实践》第2版， 韩林海著，科学出版社，2007 《钢管混凝土结构的计算与应用》，蔡 绍怀编著，中国建筑工业出版社，1989
(完整版)叶见曙结构设计原理第四版第18章
汽车荷载（含汽车冲击力、离 心力）的标准值 第i个永久作用的标准值
结构的重要性系数
在作用组合中除汽车荷载（含汽 车冲击力、离心力）外的其他第 j个可变作用的标准值
m
n
Sud 0S ( G Gi ik Q1 LQ1k c Lj Q Qj jk )
i 1
j2
（2-28）
第i个永久作用的分项系数
4
18.2 计算方法
18.2.1 公路桥梁钢结构设计的基本要求 （1）钢结构在运输、安装和使用过程中，必须具有足够
的承载能力、刚度和稳定性，整个结构必须安全可靠； （2）要从工程实际出发，合理选用材料、结构设计方案
和构造措施，要符合桥梁结构的使用要求，要具有良好的耐 久性；
（3）尽可能地节约钢材，减轻钢结构重量； （4）尽可能缩短制造、安装时间，以缩短工期； （5）结构要便于运输，构造设计要便于检查与养护。
汽车荷载（含汽车冲击力、离 心力）的分项系数
在作用组合中除汽车荷载（含汽 车冲击力、离心力）外的其他可 变作用的组合系数
在作用组合中除汽车荷 载（含汽车冲击力、离 心力）、风荷载外的其 他第j个可变作用的分 项系数
10
（2）钢结构及其构件的稳定性验算
是承载能力极限状态设计计算的重要内容，钢结构及其 构件的稳定性验算包括结构构件整体稳定验算和板件局部 稳定验算，必须满足《公路桥规》规定的要求。
挠度计算按构件毛截面几何特性计算。
（2）构件刚度的验算 轴心受力构件和偏心受力构件的刚度采用构件的长细比 来衡量。 长细比 λ 是指构件的计算长度 l0 与构件截面回转半径 i 的比值，即λ = l0 /i。 验算构件刚度时，构件绕截面两个主轴（即截面上 x 轴 和 y 轴）的长细比 λ x和 λy 都不允许超过规定的构件容许最大 长细比。 《公路桥规》规定的构件容许最大长细比[ λ ]见表18-1。
结构设计原理 课件
结构设计原理
教材：《结构设计原理》2005版
主编：叶见曙 主讲：端茂军 土木工程学院
总论
一、结构与构造的概念：
¾ 结构：承受荷载和传递荷载的各个部件的总和； ¾构造：截面形式及尺寸，结构中各种材料的布置。 这也是学习中的难点之一，需要记忆，需要熟悉规范
我们这门课学习时要利用好规范，同时也 要注意参考相关规范与书籍：
（1）双向 应力：
两个垂直平
面上作用有法 向应力，第三 个平面上应力 为零。
Ⅱ(拉、压)
1.25 1.16 2
φχ0
Ⅲ(压、压) 1= 2
1
2
2
1
Ⅰ(拉、拉) 0.
8 Ⅳ(压、拉)
1= 2
1=
2
1
1
φχ0
强度变化特点
3
（2）三向应力
混凝土三向受压时，各方向上的抗压强度都 有很大的提高（如图）。轴心抗压强度与侧压 应力σ2的关系有如下线性经验公式：
思考
1、为什么工程中大量使用钢筋混凝土结构？ 有何好处？
第一篇 钢筋混凝土结构
1、梁：
Fc：梁的破坏荷载
a)
F1
F1< F c
受拉区
中性轴
F<Fc时,中和轴以 sc 上受压,以下受拉
b)
受拉区
F1
F1= F c
M1
st
素混凝土梁
F = Fc时，出现竖 向裂缝并迅速发
展，梁突然断
裂。发生脆性破
c)
1、立方体抗压强度fcu 是用三标试件，即：
（1） 标准尺寸： 150mm×150mm×150mm；
（2） 标准温度和相对湿度： 20℃±2℃，相对湿度95%以上；
教材：《结构设计原理》2005版
主编：叶见曙 主讲：端茂军 土木工程学院
总论
一、结构与构造的概念：
¾ 结构：承受荷载和传递荷载的各个部件的总和； ¾构造：截面形式及尺寸，结构中各种材料的布置。 这也是学习中的难点之一，需要记忆，需要熟悉规范
我们这门课学习时要利用好规范，同时也 要注意参考相关规范与书籍：
（1）双向 应力：
两个垂直平
面上作用有法 向应力，第三 个平面上应力 为零。
Ⅱ(拉、压)
1.25 1.16 2
φχ0
Ⅲ(压、压) 1= 2
1
2
2
1
Ⅰ(拉、拉) 0.
8 Ⅳ(压、拉)
1= 2
1=
2
1
1
φχ0
强度变化特点
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（2）三向应力
混凝土三向受压时，各方向上的抗压强度都 有很大的提高（如图）。轴心抗压强度与侧压 应力σ2的关系有如下线性经验公式：
思考
1、为什么工程中大量使用钢筋混凝土结构？ 有何好处？
第一篇 钢筋混凝土结构
1、梁：
Fc：梁的破坏荷载
a)
F1
F1< F c
受拉区
中性轴
F<Fc时,中和轴以 sc 上受压,以下受拉
b)
受拉区
F1
F1= F c
M1
st
素混凝土梁
F = Fc时，出现竖 向裂缝并迅速发
展，梁突然断
裂。发生脆性破
c)
1、立方体抗压强度fcu 是用三标试件，即：
（1） 标准尺寸： 150mm×150mm×150mm；
（2） 标准温度和相对湿度： 20℃±2℃，相对湿度95%以上；
(完整版)叶见曙结构设计原理第四版第12章
6
❖ 配筋混凝土结构的分类
国内通常把全预应力混凝土、部分预应力混凝土和钢筋混 凝土结构总称为配筋混凝土结构系列。
1）国外配筋混凝土结构的分类
I级：全预应力—在全部荷载最不利组合作用下，正截面 上混凝土不出现拉应力；
II级：有限预应力—在全部荷载最不利组合作用下，正截 面上混凝土允许出现拉应力，但不超过其抗拉强度（即不出 现裂缝）；在长期持续荷载作用下，混凝土不出现拉应力；
10
❖ 预应力混凝土结构的优缺点 （1）提高了构件的抗裂度和刚度。 （2）可以节省材料，减少自重。 （3）可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。 （4）预应力可做为结构构件连接的手段，促进了桥梁结
构新体系与施工方法的发展。 预应力还可以提高结构的耐疲劳性能,这对承受动荷载
的桥梁结预应力混凝土结构的基本原理。 ❖ 了解预应力混凝土结构的分类。 ❖ 熟练掌握预加应力的先张法和后张法。 ❖ 了解预应力混凝土结构对材料的要求，理解混凝土
收缩和徐变、预应力钢筋的应力松弛概念。 ❖ 了解锚具类型、作用机理和预加应力的其他设备。
3
12.1 概述
钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 1)由于裂缝的存在，不仅使构件刚度下降，而且使得钢 筋混凝土构件不能应用于不允许开裂的场合； 2)无法充分利用高强材料。 靠增加钢筋混凝土构件的截面尺寸或增加钢筋用量的方 法来控制构件的裂缝和变形是不经济的，因为这必然使构件 自重（恒载）增加，特别是对于桥梁结构，随着跨度的增大， 自重作用所占的比例也增大。 钢筋混凝土结构在桥梁工程中的使用范围受到很大限制。
15
在混凝土结硬后通过张拉预应力筋并锚固而建立预加应 力的构件称为后张法预应力混凝土构件。
施工工艺不同，建立预应力的方法也不同，后张法是靠 工作锚具来传递和保持预加应力的；先张法则是靠粘结力 来传递并保持预加应力的。
❖ 配筋混凝土结构的分类
国内通常把全预应力混凝土、部分预应力混凝土和钢筋混 凝土结构总称为配筋混凝土结构系列。
1）国外配筋混凝土结构的分类
I级：全预应力—在全部荷载最不利组合作用下，正截面 上混凝土不出现拉应力；
II级：有限预应力—在全部荷载最不利组合作用下，正截 面上混凝土允许出现拉应力，但不超过其抗拉强度（即不出 现裂缝）；在长期持续荷载作用下，混凝土不出现拉应力；
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❖ 预应力混凝土结构的优缺点 （1）提高了构件的抗裂度和刚度。 （2）可以节省材料，减少自重。 （3）可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。 （4）预应力可做为结构构件连接的手段，促进了桥梁结
构新体系与施工方法的发展。 预应力还可以提高结构的耐疲劳性能,这对承受动荷载
的桥梁结预应力混凝土结构的基本原理。 ❖ 了解预应力混凝土结构的分类。 ❖ 熟练掌握预加应力的先张法和后张法。 ❖ 了解预应力混凝土结构对材料的要求，理解混凝土
收缩和徐变、预应力钢筋的应力松弛概念。 ❖ 了解锚具类型、作用机理和预加应力的其他设备。
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12.1 概述
钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 1)由于裂缝的存在，不仅使构件刚度下降，而且使得钢 筋混凝土构件不能应用于不允许开裂的场合； 2)无法充分利用高强材料。 靠增加钢筋混凝土构件的截面尺寸或增加钢筋用量的方 法来控制构件的裂缝和变形是不经济的，因为这必然使构件 自重（恒载）增加，特别是对于桥梁结构，随着跨度的增大， 自重作用所占的比例也增大。 钢筋混凝土结构在桥梁工程中的使用范围受到很大限制。
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在混凝土结硬后通过张拉预应力筋并锚固而建立预加应 力的构件称为后张法预应力混凝土构件。
施工工艺不同，建立预应力的方法也不同，后张法是靠 工作锚具来传递和保持预加应力的；先张法则是靠粘结力 来传递并保持预加应力的。