(水工) 钢筋混凝土结构2016课件
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水工钢筋混凝土结构-第十二章方案55页PPT文档
四、混凝土块体的温度场计算
大体积混凝土结构的温度场可由热传导基本方程 求解。 根据结构的边界条件和初始条件，求解微分方程， 即可求得块体的温度场。边界条件即混凝土块体表 面与周围介质的热交换条件，初始条件为浇筑温度。 但是如果结构形式和边界条件比较复杂是，温度场 的计算应采用差分法或有限单元法。
五、混凝土块体的温度应力
第—节 第二节
第三节
水工钢筋混凝土结构的最小配筋率 温度作用下混凝土抗裂性能验算 及温度配筋 非杆件体系结构的配筋设计
概述
一、结构耐久性的重要性
水工钢筋混凝土的特点： 1、结构尺寸因稳定（抗滑、倾、浮）或运用的需要所
决定，常为大体积结构或块体结构。 2、按截面承载力计算所需的配筋率往往小于普通梁、
温度作用下，由变形引起应力。 温度应力分为两种：1、自生应力；2、约束应力。
六、混凝土的应力松弛
应力松弛：混凝土在保持应变不变的条件下，应 力随时间的延续而衰减的现象。
七、大体积混凝土抗裂验算
大体积混凝土结构在温度作用下的抗裂验算可按下 列公式进行：
八、钢筋混凝土框架的温度配筋
目前工程界对钢筋混凝土框架结构的温度配筋设 计，有以下几种处理方法：
1、认为混凝土一旦开裂，温度应力自行松弛，无需专 门配置温度钢筋。
2、按经验适当配置温度钢筋。
3、不考虑混凝土开裂对温度作用效应的影响，将温度 作用与其他外力荷载一样对待和组合。
4、温度计算时，考虑构件开裂后刚度的降低，对构件 刚度降低的估计是经验。
5、考虑混凝土的开裂，按非线性矩阵分析程序经多次 叠代后，求得外力荷载和温度作用共同作用下的最 终内力，并根据此配筋。
截面厚度很大的受弯构件（底板）及大偏心受
压构件（墩墙）的受压钢筋可不受最小配筋率限制， 但对于墩墙的受压区应配置适量的构压墩墙结构， 其受压钢筋的最小配筋率 可由上表所列的基本最小 配筋率 乘以截面轴向压力设计值与截面受压极限 承载力之比得出，即：
【PPT】水工钢筋混凝土结构学
绪论
2）钢筋混凝土结构的优点 ★合理用材 (利用了混凝土的高抗压性、钢筋的高抗拉性及良好的塑性)
★耐久性好 (钢筋不易生锈，混凝土的强度随着时间的增长还有所提高）
★耐火性好 （混凝土是不良导热体，遭受火灾时，钢筋因有混凝土包裹 而不致 于很快升温到失去承载力的程度）
绪论
★可模性好 （混凝土可根据设计需要，浇筑成各种形状和尺寸的结构）
绪论 1.2 混凝土结构的发展简况
1.2.1 计算理论方面
容许应力古典理论
极限强度理论
以概率为基础的极限状态计算理论
绪论
1.2.2 材料研究方面
★混凝土：主要是向高强度、高性能、轻质、耐久、 易成型及具备某种特异性能方向发展。
★钢筋：主要是向高强度、防腐、较好的延性和较好 的黏结锚固性能方向发展。
相应措施 采用预应力混凝土结构或钢纤维混凝土控制裂缝 ★施工比较复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护、拆模）
相应措施 利用先进的施工技术或采用预制装配式构件
★修补和加固比较困难（新旧混凝土不易结合） 相应措施 不断发展新型混凝土的加固技术。
绪论
1.1.2 钢筋混凝土结构的应用
工业与民用建筑 交通设施 水利水电建筑 基础工程等
★采用预先在模板内填实粗骨料，再将水泥浆用压力灌入粗骨 料空隙中形成的压浆混凝土。
★大体积混凝土结构(如水工大坝、大型基础)、公路路面与厂 房地面的碾压混凝土
它们的浇筑过程都采用了机械化施工，浇筑工期可大为缩短， 并能节约大量材料，从而获得较高的经济效益。
绪论
1.3 学习中应该注意的问题
本课程学习的过程如下图所示
2）在结构设计时，计算与构造是同样重要的，要充分重视 对构造知识的学习。计算固然重要，构造不能忽视。
水工钢筋混凝土结构学课件第一章
钢筋混凝土结构的优势与局限性
• 施工方便：混凝土浇筑方便，可塑性强，可根据需要制作 各种形状的结构。
钢筋混凝土结构的优势与局限性
自重大
相对于其他结构形式，钢筋混凝土结 构自重较大，增加了基础和地基的负 担。
维护成本高
长期暴露在自然环境中，需要定期进 行维修和保养，以保持其性能和外观 。
钢筋混凝土结构的
总结词
学习水工钢筋混凝土结构学有助于培养解决实际工程问题的能力，提高专业素养和职业 竞争力。
详细描述
学习水工钢筋混凝土结构学对于水利工程、土木工程等专业的学生来说具有重要的意义 。通过学习这门学科，学生可以掌握钢筋混凝土结构的设计原理、施工技术和工程管理 方法，从而更好地解决实际工程问题。同时，这门学科的学习也有助于提高学生的专业
钢筋在结构中起到抗拉作用，提高结构的抗 拉性能。
抗拉强度低
混凝土抗拉强度较低，容易在受拉区域出现 裂缝。
复合受力
钢筋和混凝土共同工作，发挥各自的优势， 提高结构的承载能力。
钢筋混凝土结构的优势与局限性
耐久性好
混凝土对水和空气具有良好的隔 离作用，能够抵御腐蚀和氧化。
抗震性能好
钢筋混凝土结构具有一定的延性 ，能够吸收地震能量，减轻地震 对结构的破坏。
水工钢筋混凝土结构学 课件第一章
目 录
• 引言 • 钢筋混凝土的组成与特性 • 钢筋混凝土结构设计原理 • 钢筋混凝土结构的分类与受力特点 • 钢筋混凝土结构的发展历程与展望
引言
01
水工钢筋混凝土结构学的定义
总结词
水工钢筋混凝土结构学是一门研究钢筋混凝土在水工建筑物中的设计、施工和管理的学科。
详细描述
水工钢筋混凝土结构学是一门涉及多个领域的综合性学科，主要研究钢筋混凝土在水工建筑物中的设计、施工和 管理。这门学科涉及到水利工程、土木工程、材料科学等多个领域的知识，旨在解决水利工程中钢筋混凝土结构 的设计、施工和管理问题。
水工钢筋混凝土结构课件第二章
在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要 解决的问题。
结构的可靠度：是指结构在规定的时间内（我国规定
50年），在规定的条件下（如正常的设计、施工、使用和维 修），完成预定功能要求的概率。
（一）结构设计的极限状态
1）结构极限状态的定义
结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计 规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。
（如细长受压构件的压曲失稳）
结构形成机动体系而丧失承载能力；
（超静定结构中出现足够多塑性铰)
结构发生滑移、上浮或倾覆等不稳定情况； 构件的截面因强度不足而发生破坏；
（包括疲劳破坏）
结构或构件产生过大的塑性变形而不适于继续承载。
（一）结构设计的极限状态
（一）结构设计的极限状态
（一）结构设计的极限状态
失效概率pf和可靠指标β
1.失效概率
结构能够完成预定功能(R＞S)的概率即为“可靠概率” ps，
不能完成预定功能(R＜S)的概率为“失效概率” pf。
pf +ps＝1，pf小，ps就大， pf能够反映结构的可靠程度。
失效概率，Z＝R-S＜0的事件出现
的概率就等于原点以左曲线下面与 横坐标所包围的阴影面积，
结构能够满足功能要求且能良好地工作，则结构是“可
靠”或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失
效”。
结构“可靠”与“失效”的承临载界能状力态极称限为状“态极限状设态计”。设计
2）极限状态的分类
正常使用极限状态
校核 程
序
承载能力极限状态
超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性要求。
结构或结构的一部分丧失结构稳定；
fk=μf(1-1.645δf)
结构的可靠度：是指结构在规定的时间内（我国规定
50年），在规定的条件下（如正常的设计、施工、使用和维 修），完成预定功能要求的概率。
（一）结构设计的极限状态
1）结构极限状态的定义
结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计 规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。
（如细长受压构件的压曲失稳）
结构形成机动体系而丧失承载能力；
（超静定结构中出现足够多塑性铰)
结构发生滑移、上浮或倾覆等不稳定情况； 构件的截面因强度不足而发生破坏；
（包括疲劳破坏）
结构或构件产生过大的塑性变形而不适于继续承载。
（一）结构设计的极限状态
（一）结构设计的极限状态
（一）结构设计的极限状态
失效概率pf和可靠指标β
1.失效概率
结构能够完成预定功能(R＞S)的概率即为“可靠概率” ps，
不能完成预定功能(R＜S)的概率为“失效概率” pf。
pf +ps＝1，pf小，ps就大， pf能够反映结构的可靠程度。
失效概率，Z＝R-S＜0的事件出现
的概率就等于原点以左曲线下面与 横坐标所包围的阴影面积，
结构能够满足功能要求且能良好地工作，则结构是“可
靠”或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失
效”。
结构“可靠”与“失效”的承临载界能状力态极称限为状“态极限状设态计”。设计
2）极限状态的分类
正常使用极限状态
校核 程
序
承载能力极限状态
超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性要求。
结构或结构的一部分丧失结构稳定；
fk=μf(1-1.645δf)
水工钢筋混凝土结构课件第一章
C. 按表面形状不同分类
光面钢筋:光滑的外表面，多为小直
钢
径的Ⅰ级钢筋。
筋
变形钢筋:外表有凹凸不平的纵横肋，
以增加与砼的粘结。
月牙肋—— 纹路与肋不相交，不易产生
应力集中，粘结强度略低于等高肋钢筋。
等高肋——（螺旋纹、人字纹）与钢筋砼
粘结力好，纹路与肋相交，易产生应力集 中。
钢筋混凝土结构材料的力学性能
P 承压板
试 块
摩擦力
不涂润滑剂
涂润滑剂
P
强度大于
钢筋混凝土结构材料的力学性能
不同尺寸的试件，测得的立方体抗压强度是不同的， 当采用非标准试件进行试验，其结果应按下述强度换算方 法进行换算。
标准试块：150×150 ×150mm （强度换算系数为1.00 ） 非标试块：100×100 ×100mm （强度换算系数为0.95 ）
A．混凝土在一次短期加载下的变形性能 混凝土完整的应力－应变曲线大致可由三阶段组成。 ① 近似直线段（近似弹性阶段） ② 上升曲线段（弹塑性＋裂缝扩展阶段） ③ 下降曲线段（裂缝失稳扩展＋破坏阶段） 影响应力—应变曲线的因素有混凝土强度、加载速度等。
钢筋冷拉后的－ 曲线
特性：
冷拉后，屈服强度提高了， 流幅缩短，伸长率降低（塑 性下降），钢材性质变硬变 脆。
冷拉后，抗拉强度提高但抗 压强度没有提高，计算仍取 用原来的抗压强度。
冷拔：将钢筋强力拔过硬合金模（直径小于 钢筋）。 温度的影响：高温时恢复到原状态，先焊后拉。 特性：冷拔钢筋没有屈服点和流幅；冷拔可同 时提高抗拉、压强度（强度提高，塑性降低）。
B.硬钢的力学性能
a点：比例极限
硬钢没有明确的屈服台阶（流幅） ，所以计算中以“协定流限”作为 强度标准以0.2表示，一般0.2相当 于抗拉极限强度70%~90%。
《水工钢筋混凝土结构》课件——4章 水工钢筋混凝土课件
hw / b 4.0
KV 0.25 fcbh0 (0.25 fcbh0 KV )
4）确定是否进行斜截面受剪承载力计算
若
KV 0.7 ftbh0
说明不需要进行斜截面抗剪计算， 按构造要求配筋即可。
5）腹筋计算 只配箍筋：
KV
Vcs
0.7 ftbh0
1.25 f yv
Asv s
h0
确定Asv / S C ，有若干Asv和 s 的组合，取合适的一组。
4.1无腹筋梁斜截面上的应力状态及破坏形态
§4-2 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素
1. 剪跨比
2.4
Vu
ftbh0 2.0
a
1.6
1.2 0.8 0.4
h0
2. 混凝土强度
0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
a
h0
3. 箍筋配筋率及 其强度
4. 纵筋配筋率及其强度
➢弯 筋 计 算 进 行 到 最 后 一
排弯筋进入 Vcs控制区段为 止。
➢箍筋最大间距Smax见 ➢表4-1
4.３受弯构件斜截面受剪承载力计算
第四章 钢筋砼受弯构件斜截面承载力计算
6. 构件截面尺寸或砼强度等级的下限 ❖ 配箍率超过一定值，箍筋屈服前，斜压杆砼已压坏，
取斜压破坏为受剪承载力上限。
l0 h
关系的经验公式： Vc 0.7 ftbh0
4.３受弯构件斜截面受剪承载力计算
第四章 钢筋砼受弯构件斜截面承载力计算
3.2 箍筋的受剪承载力
Asv
nAsv1
配箍率 sv bs
bs
试验寻求 Vu f t bh0
抗剪能力不再增大…
水工钢筋混凝土结构学PPT课件
预防措施
针对各种质量问题，提出相应的预防措施，如优化配合比设计、加强振捣和养 护、控制拆模时间等。同时，强调施工过程中的质量控制和监管，确保工程质 量符合要求。
06 水工钢筋混凝土结构耐久 性设计与维护
耐久性设计原则和方法
耐久性设计原则
确保结构在预定使用期限内，能够抵御环境侵蚀、材料老化和荷载作用，保持其 安全性、适用性和耐久性。
。
有限差分法
介绍有限差分法的基本概念、 计算格式及在水工结构中的应
用。
离散元法
概述离散元法的基本原理、计 算过程及在水工结构中的应用
。
弹性力学法在水工结构中的应用
弹性力学法基本原理
阐述弹性力学法的基本概念、基本假设和基 本原理。
水工结构弹性力学模型
介绍水工结构弹性力学模型的建立方法和步 骤。
水工结构弹性力学分析
02 钢筋混凝土材料性能
水泥与骨料
水泥种类与性能
水泥与骨料的选用原则
介绍常用水泥的种类，如硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥等，并分析其性能特 点，如强度、凝结时间等。
根据工程要求和材料性能，提出水泥 与骨料的选用原则，以确保混凝土的 质量。
骨料种类与性能
阐述骨料的种类，如碎石、卵石等， 并分析其性能特点，如粒径、级配、 坚固性等。
学生自我评价报告展示
知识掌握情况
学生对水工钢筋混凝土结构的基本概念、设计原理、施工方法等 方面有了较为全面的了解。
实践能力提升
通过课程实验、课程设计等实践环节，学生的动手能力和解决问 题的能力得到了提高。
团队协作与沟通能力
学生在小组讨论、团队作业等过程中，学会了与他人合作、沟通 交流，共同完成任务。
受弯构件正截面承载力计算
针对各种质量问题，提出相应的预防措施，如优化配合比设计、加强振捣和养 护、控制拆模时间等。同时，强调施工过程中的质量控制和监管，确保工程质 量符合要求。
06 水工钢筋混凝土结构耐久 性设计与维护
耐久性设计原则和方法
耐久性设计原则
确保结构在预定使用期限内，能够抵御环境侵蚀、材料老化和荷载作用，保持其 安全性、适用性和耐久性。
。
有限差分法
介绍有限差分法的基本概念、 计算格式及在水工结构中的应
用。
离散元法
概述离散元法的基本原理、计 算过程及在水工结构中的应用
。
弹性力学法在水工结构中的应用
弹性力学法基本原理
阐述弹性力学法的基本概念、基本假设和基 本原理。
水工结构弹性力学模型
介绍水工结构弹性力学模型的建立方法和步 骤。
水工结构弹性力学分析
02 钢筋混凝土材料性能
水泥与骨料
水泥种类与性能
水泥与骨料的选用原则
介绍常用水泥的种类，如硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥等，并分析其性能特 点，如强度、凝结时间等。
根据工程要求和材料性能，提出水泥 与骨料的选用原则，以确保混凝土的 质量。
骨料种类与性能
阐述骨料的种类，如碎石、卵石等， 并分析其性能特点，如粒径、级配、 坚固性等。
学生自我评价报告展示
知识掌握情况
学生对水工钢筋混凝土结构的基本概念、设计原理、施工方法等 方面有了较为全面的了解。
实践能力提升
通过课程实验、课程设计等实践环节，学生的动手能力和解决问 题的能力得到了提高。
团队协作与沟通能力
学生在小组讨论、团队作业等过程中，学会了与他人合作、沟通 交流，共同完成任务。
受弯构件正截面承载力计算
《水工钢筋混凝土结构》课件——8章 水工钢筋混凝土课件
tmax=ft /Ec
s=sES
计算钢筋应力、很小？
= tmaxEs = ft Es / Ec = E ft
E = s/ ft
弹模比：E =Es / Ec
§8-1 抗裂验算
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
1.2 截面换算 混凝土即将开裂时，钢筋的总力由混凝土承担——
所需混凝土的面积为A 即： s0
验算内容包括：
抗裂验算：承受水压的轴拉、小偏拉构件发生
裂缝后引起严重渗漏构件。
裂缝宽度验算：一般钢筋砼构件。容许裂缝宽度
变形验算： 严格限制变形的构件
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
§8-1 抗裂验算
1. 轴心受拉构件
1.1 分析
钢筋与混凝土变形协调，即将开裂时——前提
混凝土： 钢筋：
c=ft ； t=tmax
§8-1 抗裂验算
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
§8-2 裂缝开展宽度的验算
1. 裂缝的成因 砼结构中存在拉应力是产生裂缝的必要条件。
主拉应力达到砼抗拉强度时，不立即产生裂缝； 当拉应变达到极限拉应变tu 时才出现裂缝。 裂缝可分为 荷载和非荷载因素引起的两类 。 外荷载因素 力 非荷载因素 温度变化、砼收缩、基础不均匀沉 降、塑性坍落、冰冻、钢筋锈蚀及碱一骨料化学 反应等都能引起裂缝。 1.1 荷载作用引起的裂缝（对策：合理配筋，控制钢筋应力） ）
❖大体积砼，内部温度大，外周温度
低，内外温差大，引起温度裂缝。
❖减小温度差：分层分块浇筑，采用
低热水泥，埋置块石，预冷骨料，预 埋冷却水管等。
§8-2 裂缝开展宽度的验算
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
2) 砼收缩引起的裂缝 砼在空气中结硬产生收缩变形，产生收缩裂缝。
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f (Z) sz
Z s Z
Z=R-S
Pf 0 z
R S Z 2 2 sZ sR s S
Z=R－S的概率分布曲线及β和Pf的关系
• 4.2.1.3 荷载分类及荷载代表值
1）荷载分类 结构上的荷载，按其随时间的变异性不同可分为以下三类; （1）永久荷载（恒荷载）； （2）可变荷载（活荷载）； （3）偶然荷载； 2）荷载代表值 s f （1）荷载标准值
• 4.1.1.3 混凝土结构对钢筋性能的要求
1）钢筋的强度 2）钢筋的塑性 3）钢筋的可焊性 4）钢筋的耐火性 5）钢筋与混凝土的粘结力
• 4.1.2 混凝土的强度、变形及其影响因素 • 4.1.2.1 混凝土的强度 1）混凝土立方体抗压强度及混凝土强度等级 2）混凝土轴心抗压强度 3）混凝土抗拉强度 A. 直接拉伸法 B. 劈裂法 4）复合应力状态下混凝土的强度
s s
Sk s ss s s 1 s s
（2）可变荷载的组合值 （3）可变荷载的准永久值
0
s
Sk
S
荷载的标准值的取值
•4.2.1.3 材料强度的标准值与设计值
1）材料强度的标准值
f k f f s f f 1 f f
f——材料强度平均值； sf——材料强度标准差； f——材料强度标准值的保证率系数； f——材料强度变异系数。 材料强度标准值、设计值 2） 材料的强度设计值 f tk f ck 混凝土γc=1.35 ft fc c c 软钢取γs =1.1~1.2，碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋等硬钢取 γs =1.5 f yk f pyk fy f py s s
梁的工作阶段 A.试验结果分析 B.梁的工作阶段 Ⅰ.第Ⅰ阶段——拉区混凝土未裂阶段 Ⅱ.第Ⅱ 阶段——裂缝阶段 Ⅲ.第Ⅲ 阶段——破坏阶段 C.梁正截面破坏形态 Ⅰ.适筋破坏 Ⅱ.超筋破坏 Ⅲ.少筋破坏
• 4.3.1.3 正截面受弯承载力计算 1）基本假定 (1)平截面假定。 (2)不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力完全由 钢筋承担。 (3)采用理想化的混凝土的应力—应变（sc ~ ec） 关系曲线作为计算的依据。 (4)钢筋ss ~ es关系曲线采用理想弹塑性模型。
第4章
钢筋混凝土结构
王吉忠
4.1 材料的力学性能
• 4.1.1 钢筋的类别及力学性能 • 4.1.1.1 钢筋的种类和级别 1） 热轧钢筋 2） 冷拉钢筋 3） 冷轧带肋钢筋 4） 热处理钢筋 5） 碳素钢丝和钢绞线
• 4.1.1 .2钢筋的力学性能
软钢s s—es理想弹塑性本构模型
硬钢应力—应变曲线
4.2 钢筋混凝土结构基本计算原则
4.2.1 现行水工混凝土结构设计规范采用的 计算方法 4.2.1.1 结构功能的极限状态及其分类 1.极限状态的定义 2.极限状态的分类 承载力极限状态 正常使用极限状态
4.2.1.2 失效概率及可靠指标 假定R，S均符合正态分布 Z=R－S＞0时 结构处于可靠状态 Z=R－S＜0时 结构处于失效状态 Z=R－S= 0时 结构处于极限状态
0b
x0b e cu h0 e cu e y
1 1 fy
e cu E s
在实际设计计算中，用矩形等效应力图代替实际应力图，并近 似取xb=x0b，故： xb ecu
b
h0
• 2 偶然组合
S 1.05SG1k 1.20SG 2k 1.20SQ1k 1.10SQ2k 1.0S Ak
• 4.2.2.2 正常使用极限状态设计表达式
Sk (Gk , Qk , f k , k ) C
4.3 承载能力极限状态计算
• 4.3.1 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 4.3.1.1受弯构件截面形式 4.3.1.2受弯构件正截面试验研究
• 4.1.2.3 钢筋与混凝土共同工作的基础 （1）钢筋与混凝土有大体相同的温度膨胀系 数，钢材线膨胀系数为1.2×10-5，混凝土为 （1.0～1.5）×10-5。这样，在温度变化时， 温度应力的影响一般可不予考虑。 （2）混凝土对钢筋起到很好的保护作用，可 避免钢筋过早锈蚀，提高耐久性。 （3）钢筋与混凝土之间有很好的粘结作用。
2）界限破坏及界限受压区高度
ecu=0.0033
x 0b h0
超筋
界限破坏 适筋
es=ey=fy/Es 图4.3.10 适筋、超筋、界限破坏时的截面平均应变图
ecu
x0b h0 h
s0
x0b
xb
fc
x0b
As
b
es= ey
h0
Mu
Mu
Hale Waihona Puke fyAsfyAs图4.3.11 界限破坏时的截面受压区高度及混凝土等效应力图形 界限破坏时截面实际相对界限受压区高度0b:
• 4.1.2.2 混凝土的变形 1）一次短期荷载下的混凝土应力—应变曲线 2）混凝土单轴受压应力—应变曲线的简化模型 3）混凝土的弹性模量 4）混凝土重复荷载下的变形性能 5）荷载长期作用下混凝土的变形性能 6）混凝土的收缩——混凝土在空气中结硬时体 积减小的现象
• 混凝土的徐变
混凝土的徐变是指混凝土在长期荷载作用下应变或变 形随时间而增长的现象。 影响混凝土徐变的因素很多，可主要归结为三个方面： 加载史；混凝土内在因素；环境因素。 （1）应力越大徐变越大，当混凝土应力较大时（sc ＞0.5fc），产生非线性徐变，徐变变形比应力增长 要快。荷载持续的时间越长，徐变越大。 （2）混凝土龄期越小，徐变越大。 （3）混凝土强度高，密实度高徐变小。 （4）水灰比越大徐变越大，当水灰比不变时，水泥 用量越多徐变越大。 （5）构件的厚度小，徐变大。 （6）养护条件好（高温高湿）徐变小。
4.2.2 概率极限状态设计的实用设计表达式
4.2.2.1 承载力极限状态设计表达式 1 基本组合 KS R • 永久荷载对结构不利
S 1.05SG1k 1.20SG 2k 1.20SQ1k 1.10SQ2k
• 永久荷载对结构利
S 0.95SG1k 0.95SG 2k 1.20SQ1k 1.10SQ2k
Z s Z
Z=R-S
Pf 0 z
R S Z 2 2 sZ sR s S
Z=R－S的概率分布曲线及β和Pf的关系
• 4.2.1.3 荷载分类及荷载代表值
1）荷载分类 结构上的荷载，按其随时间的变异性不同可分为以下三类; （1）永久荷载（恒荷载）； （2）可变荷载（活荷载）； （3）偶然荷载； 2）荷载代表值 s f （1）荷载标准值
• 4.1.1.3 混凝土结构对钢筋性能的要求
1）钢筋的强度 2）钢筋的塑性 3）钢筋的可焊性 4）钢筋的耐火性 5）钢筋与混凝土的粘结力
• 4.1.2 混凝土的强度、变形及其影响因素 • 4.1.2.1 混凝土的强度 1）混凝土立方体抗压强度及混凝土强度等级 2）混凝土轴心抗压强度 3）混凝土抗拉强度 A. 直接拉伸法 B. 劈裂法 4）复合应力状态下混凝土的强度
s s
Sk s ss s s 1 s s
（2）可变荷载的组合值 （3）可变荷载的准永久值
0
s
Sk
S
荷载的标准值的取值
•4.2.1.3 材料强度的标准值与设计值
1）材料强度的标准值
f k f f s f f 1 f f
f——材料强度平均值； sf——材料强度标准差； f——材料强度标准值的保证率系数； f——材料强度变异系数。 材料强度标准值、设计值 2） 材料的强度设计值 f tk f ck 混凝土γc=1.35 ft fc c c 软钢取γs =1.1~1.2，碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋等硬钢取 γs =1.5 f yk f pyk fy f py s s
梁的工作阶段 A.试验结果分析 B.梁的工作阶段 Ⅰ.第Ⅰ阶段——拉区混凝土未裂阶段 Ⅱ.第Ⅱ 阶段——裂缝阶段 Ⅲ.第Ⅲ 阶段——破坏阶段 C.梁正截面破坏形态 Ⅰ.适筋破坏 Ⅱ.超筋破坏 Ⅲ.少筋破坏
• 4.3.1.3 正截面受弯承载力计算 1）基本假定 (1)平截面假定。 (2)不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力完全由 钢筋承担。 (3)采用理想化的混凝土的应力—应变（sc ~ ec） 关系曲线作为计算的依据。 (4)钢筋ss ~ es关系曲线采用理想弹塑性模型。
第4章
钢筋混凝土结构
王吉忠
4.1 材料的力学性能
• 4.1.1 钢筋的类别及力学性能 • 4.1.1.1 钢筋的种类和级别 1） 热轧钢筋 2） 冷拉钢筋 3） 冷轧带肋钢筋 4） 热处理钢筋 5） 碳素钢丝和钢绞线
• 4.1.1 .2钢筋的力学性能
软钢s s—es理想弹塑性本构模型
硬钢应力—应变曲线
4.2 钢筋混凝土结构基本计算原则
4.2.1 现行水工混凝土结构设计规范采用的 计算方法 4.2.1.1 结构功能的极限状态及其分类 1.极限状态的定义 2.极限状态的分类 承载力极限状态 正常使用极限状态
4.2.1.2 失效概率及可靠指标 假定R，S均符合正态分布 Z=R－S＞0时 结构处于可靠状态 Z=R－S＜0时 结构处于失效状态 Z=R－S= 0时 结构处于极限状态
0b
x0b e cu h0 e cu e y
1 1 fy
e cu E s
在实际设计计算中，用矩形等效应力图代替实际应力图，并近 似取xb=x0b，故： xb ecu
b
h0
• 2 偶然组合
S 1.05SG1k 1.20SG 2k 1.20SQ1k 1.10SQ2k 1.0S Ak
• 4.2.2.2 正常使用极限状态设计表达式
Sk (Gk , Qk , f k , k ) C
4.3 承载能力极限状态计算
• 4.3.1 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 4.3.1.1受弯构件截面形式 4.3.1.2受弯构件正截面试验研究
• 4.1.2.3 钢筋与混凝土共同工作的基础 （1）钢筋与混凝土有大体相同的温度膨胀系 数，钢材线膨胀系数为1.2×10-5，混凝土为 （1.0～1.5）×10-5。这样，在温度变化时， 温度应力的影响一般可不予考虑。 （2）混凝土对钢筋起到很好的保护作用，可 避免钢筋过早锈蚀，提高耐久性。 （3）钢筋与混凝土之间有很好的粘结作用。
2）界限破坏及界限受压区高度
ecu=0.0033
x 0b h0
超筋
界限破坏 适筋
es=ey=fy/Es 图4.3.10 适筋、超筋、界限破坏时的截面平均应变图
ecu
x0b h0 h
s0
x0b
xb
fc
x0b
As
b
es= ey
h0
Mu
Mu
Hale Waihona Puke fyAsfyAs图4.3.11 界限破坏时的截面受压区高度及混凝土等效应力图形 界限破坏时截面实际相对界限受压区高度0b:
• 4.1.2.2 混凝土的变形 1）一次短期荷载下的混凝土应力—应变曲线 2）混凝土单轴受压应力—应变曲线的简化模型 3）混凝土的弹性模量 4）混凝土重复荷载下的变形性能 5）荷载长期作用下混凝土的变形性能 6）混凝土的收缩——混凝土在空气中结硬时体 积减小的现象
• 混凝土的徐变
混凝土的徐变是指混凝土在长期荷载作用下应变或变 形随时间而增长的现象。 影响混凝土徐变的因素很多，可主要归结为三个方面： 加载史；混凝土内在因素；环境因素。 （1）应力越大徐变越大，当混凝土应力较大时（sc ＞0.5fc），产生非线性徐变，徐变变形比应力增长 要快。荷载持续的时间越长，徐变越大。 （2）混凝土龄期越小，徐变越大。 （3）混凝土强度高，密实度高徐变小。 （4）水灰比越大徐变越大，当水灰比不变时，水泥 用量越多徐变越大。 （5）构件的厚度小，徐变大。 （6）养护条件好（高温高湿）徐变小。
4.2.2 概率极限状态设计的实用设计表达式
4.2.2.1 承载力极限状态设计表达式 1 基本组合 KS R • 永久荷载对结构不利
S 1.05SG1k 1.20SG 2k 1.20SQ1k 1.10SQ2k
• 永久荷载对结构利
S 0.95SG1k 0.95SG 2k 1.20SQ1k 1.10SQ2k