铁路桥涵混凝土结构设计基本原理学习教案

1、会计学1铁路铁路(til)桥涵混凝土结构设计基本原理桥涵混凝土结构设计基本原理第一页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章二、铁路桥涵混凝土结构二、铁路桥涵混凝土结构(jigu)的材料规定的材料规定1、混凝土、混凝土 强度强度(qingd)等级；等级； 极限极限(jxin)强度；强度；ccu,k2/3c0.670.30ctffff第2页/共45页第二页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章第3页/共45页第三页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章第4页/共45页第四页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 局部局部(jb)承压强度；承压强度；c-1ccffAA第5页/共45页

2、第五页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 弹性模量弹性模量(tn xn m lin)； 参照参照(cnzho)CEP-FIP：混凝土结构：混凝土结构Model code 1990推荐推荐公式确定；公式确定；1/34ccm10Efccc0.430.2GE第6页/共45页第六页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章2、钢筋、钢筋(gngjn) 普通钢筋普通钢筋(gngjn)强度标准值；强度标准值；第7页/共45页第七页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 预应力钢筋预应力钢筋(gngjn)强度标准值强度标准值；第8页/共45页第八页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 各类

3、钢筋各类钢筋(gngjn)弹性模量；弹性模量；第9页/共45页第九页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章第二节第二节受弯构件强度和变形计算受弯构件强度和变形计算一、抗弯强度计算一、抗弯强度计算(j sun)（一）构造（一）构造(guzo)要求要求（二）受弯构件的应力（二）受弯构件的应力(yngl)阶段（适筋梁）阶段（适筋梁）c阶段I阶段Ia阶段II阶段IIIcctcfct第10页/共45页第十页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章阶段截面阶段截面(jimin)开裂前弹性工作阶段开裂前弹性工作阶段阶段Icct混凝土处于弹性工作阶段，应力混凝土处于弹性工作阶段，应力(yngl)应变成正

4、比，应变成正比，受压区和受拉区混凝土应力受压区和受拉区混凝土应力(yngl)分布图形为三角形分布图形为三角形。第11页/共45页第十一页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章a阶段截面开裂阶段截面开裂(ki li)临界状态临界状态阶段Iacfct混凝土受拉区表现为塑性，下缘应变达到极混凝土受拉区表现为塑性，下缘应变达到极限拉应变，应力分布图形接近限拉应变，应力分布图形接近(jijn)矩形；矩形；受压区混凝土弹性，应力图形为直线。受压区混凝土弹性，应力图形为直线。受弯构件受弯构件(gujin)抗裂验抗裂验算依据算依据第12页/共45页第十二页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章阶段受拉

5、区砼开裂阶段受拉区砼开裂(ki li)后的工作阶段后的工作阶段c阶段II混凝土开裂，裂缝混凝土开裂，裂缝(li fng)开展至中性轴附近。受拉区开展至中性轴附近。受拉区混凝土不参加工作而由钢筋承受拉力，钢筋应力未屈混凝土不参加工作而由钢筋承受拉力，钢筋应力未屈服，弹性工作。受压区混凝土应力图形略呈曲线形，服，弹性工作。受压区混凝土应力图形略呈曲线形，但仍弹性工作。但仍弹性工作。容许应力容许应力(yngl)法计算基法计算基础础第13页/共45页第十三页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章阶段阶段(jidun)破破坏阶段坏阶段(jidun)阶段III受拉钢筋屈服，受压区混凝土达到极限压应变受

6、拉钢筋屈服，受压区混凝土达到极限压应变，混凝土被压碎，梁发生，混凝土被压碎，梁发生(fshng)破坏。（适破坏。（适筋梁）筋梁）破损阶段法、极限破损阶段法、极限(jxin)状态法计算基础状态法计算基础第14页/共45页第十四页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章配筋率配筋率ASh0hbass0Abh b- 截面宽度截面宽度；0h- 截面有效高度截面有效高度；sa-从受拉区边缘从受拉区边缘 至纵向受力钢至纵向受力钢 筋重心的距离筋重心的距离。单筋矩形单筋矩形(jxng)截面截面示意图示意图（一）超筋破坏（一）超筋破坏(phui)（二）适筋破坏（二）适筋破坏(phui)（三）少筋破坏（三）少

7、筋破坏(phui)第15页/共45页第十五页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章防止少筋破坏限制防止少筋破坏限制(xinzh)截面最小配筋截面最小配筋率率第16页/共45页第十六页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（三）抗弯强度计算（三）抗弯强度计算(j sun)的基本原理的基本原理c阶段II容许应力法容许应力法max (b)xc0s(a)MusAxcccE(c)hh0abAs图114 计算应力图形第17页/共45页第十七页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章1、基本、基本(jbn)假定和计算应力图形假定和计算应力图形（1）平截面假定）平截面假定(jidng)；（2）弹性体

8、假定）弹性体假定(jidng)； 受压区砼应力图形简化为三角形受压区砼应力图形简化为三角形（3）受拉区混凝土不参加工作；）受拉区混凝土不参加工作；0csxhx(b)xc0s(a)MusAxcccE(c)hh0abAscccsssEE第18页/共45页第十八页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章2、换算、换算(hun sun)截面截面hh0abAsxhh0abnAsx图115换算(hun sun)砼截面1csscAnAEnE第19页/共45页第十九页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（四）单筋矩形（四）单筋矩形(jxng)截面梁截面梁hh0abAsxhh0abnAsx(c)xc0s

9、(d)MussAxcccE(a)(b)0X ssc12Abx c01()23xMbxh 0M 00sscchxnhxxxscnEE容许应力法容许应力法cbss第20页/共45页第二十页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章第21页/共45页第二十一页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章混凝土的容许混凝土的容许(rngx)应力是以混凝土的抗压及抗拉极应力是以混凝土的抗压及抗拉极限强度为基础除以不同的安全系数而得出的指标。限强度为基础除以不同的安全系数而得出的指标。轴心轴心(zhu xn)受压受压 K2.5弯曲弯曲(wnq)受压及偏心受压受压及偏心受压 K2.0有箍筋及斜筋时的主拉应力有

10、箍筋及斜筋时的主拉应力 K1.1无箍筋及斜筋时的主拉应力无箍筋及斜筋时的主拉应力 K3.0梁部分长度全由混凝土承担的主拉应力梁部分长度全由混凝土承担的主拉应力 K6.0纯剪应力纯剪应力 K2.0光钢筋与混凝土之间粘结力光钢筋与混凝土之间粘结力 K2.4第22页/共45页第二十二页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（四）单筋矩形截面（四）单筋矩形截面(jimin)梁截面梁截面(jimin)复核复核sbsscb sbhAM已知 、 、 、，检算？012sscscAbxnhxx02020212220scssssn hxbxxAbxnA hxbxnA xnA h20000220ssAAxxnn

11、hbhhbh00sAxhbh2220nn22nnn 0 xh第23页/共45页第二十三页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（四）单筋矩形（四）单筋矩形(jxng)截面梁截面截面梁截面复核复核sbsscb sbhAM已知 、 、 、，检算？cb02()3Mxbx h ss0()3sMxA h 1max0ssshxahxhh0abAsxa1第24页/共45页第二十四页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（四）单筋矩形（四）单筋矩形(jxng)截面梁截面设截面梁截面设计计sb snMbhA已知 、，求 、 、平衡设计钢筋和砼的应力平衡设计钢筋和砼的应力(yngl)同时达到容许值；同时达

12、到容许值； 0ccsnxhn低筋设计钢筋应力低筋设计钢筋应力(yngl)达到容许值时，砼应力达到容许值时，砼应力(yngl) 低于容许值；低于容许值；超筋设计超筋设计砼应力同时达到容许值，钢筋应力砼应力同时达到容许值，钢筋应力 低于容许值。低于容许值。尽量避免！尽量避免！a、确定理想的相对受压区高度、确定理想的相对受压区高度0scsscchxnx确定配筋率确定配筋率的大小。的大小。第25页/共45页第二十五页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章b、确定混凝土截面、确定混凝土截面(jimin)尺寸尺寸c0cb1()23xMbxh20b213Mbh由此选定由此选定b、h0，并考虑相关构造，并

13、考虑相关构造(guzo)要求及模数要求。要求及模数要求。c、计算、计算(j sun)钢筋面积钢筋面积s0ss()3sxMAhs0 13sMAh初步选定初步选定b、h0、As后，再核算截面，使截面满足安全后，再核算截面，使截面满足安全要求。要求。第26页/共45页第二十六页，共45页。低筋设计低筋设计(shj)钢筋应力达到容许值时，砼应钢筋应力达到容许值时，砼应力力 低于容许值；低于容许值；混凝土结构设计基本原理第十一章一般情况一般情况(qngkung)下截面尺寸已定，只要求钢筋面积下截面尺寸已定，只要求钢筋面积As。 0ccsnxhn20b213Mbhs0 13sMAh迭代求解方程迭代求解方程

14、(fngchng)。或取或取 ，使问题转化为截面复核问题。使问题转化为截面复核问题。010.883h第27页/共45页第二十七页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（五）双筋矩形（五）双筋矩形(jxng)截面梁截面梁（六）（六）T形截面形截面(jimin)梁梁自自 学！学！第28页/共45页第二十八页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章第二节第二节受弯构件强度和变形计算受弯构件强度和变形计算二、抗剪强度二、抗剪强度(qingd)计算计算（一）钢筋（一）钢筋(gngjn)砼梁中的剪应力和主拉砼梁中的剪应力和主拉应力应力 等高梁等高梁(o lin)剪应力；剪应力；0Vbz 变高梁剪应力

15、；变高梁剪应力；00tanVMbzbzh第29页/共45页第二十九页，共45页。 主拉应力主拉应力(yngl)；22xxyxctccxyx,242tan2 受压区应力受压区应力(yngl)变化同均质梁；变化同均质梁；ct00tanVVMbzbzbzh或混凝土结构设计基本原理第十一章受拉区处于纯剪应力状态受拉区处于纯剪应力状态(zhungti)，主，主拉应力方向与梁纵轴线成拉应力方向与梁纵轴线成45度。度。第30页/共45页第三十页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 剪应力包络剪应力包络(bo lu)图、主拉应力包图、主拉应力包络络(bo lu)图；图；cos0.707xll 00.70

16、7 斜拉力斜拉力(ll)大小：大小：斜拉力作用线：剪应力图形重心垂线斜拉力作用线：剪应力图形重心垂线(chu xin)与中性轴交点，再作该与中性轴交点，再作该交点交点45度斜线。度斜线。第31页/共45页第三十一页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（二）箍筋和斜筋的设计（二）箍筋和斜筋的设计(shj) 主拉应力主拉应力(yngl)的容许应力的容许应力(yngl)；（1）有箍筋及斜筋时的主拉应力）有箍筋及斜筋时的主拉应力(yngl)；（2）无箍筋及斜筋时的主拉应力）无箍筋及斜筋时的主拉应力(yngl)；（3）梁部分长度中全由同承受的主拉应力）梁部分长度中全由同承受的主拉应力(yngl)；

17、tp-1ct1.1f tp-2ct3.0f tp-3ct6.0f 设计原则；设计原则；（1）增大截面宽度或提高砼强度等级；增大截面宽度或提高砼强度等级；（2） ，按构造要求配置腹筋；，按构造要求配置腹筋；（3） ，按计算配置腹筋；，按计算配置腹筋；ct,maxtp-1Vbzct,maxtp-2tp-2ct,maxtp-1第32页/共45页第三十二页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 箍筋的构造箍筋的构造(guzo)和计算和计算按构造要求与经验选定箍筋直径按构造要求与经验选定箍筋直径 、肢数、肢数 和间距和间距 ，然后计算其，然后计算其主拉应力值是否满足设计原则。主拉应力值是否满足设计原

18、则。dnkSkkskkkkskkcos45cos45n abSn abS 第33页/共45页第三十三页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 斜筋的设计斜筋的设计(shj)（1）斜筋面积）斜筋面积(min j) 和根数和根数 计算；计算；1箍筋承担箍筋承担(chngdn)斜斜拉力；拉力；0斜筋承担斜拉力；斜筋承担斜拉力；01:7:3 wAwn0w2sbAw0www2sAbnaa斜筋面积斜筋面积斜筋根数斜筋根数第34页/共45页第三十四页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（2）斜筋的布置）斜筋的布置(bzh)确定各斜筋弯起点确定各斜筋弯起点(qdin)的位的位置。置。等分或按比例分斜

19、筋承受的面等分或按比例分斜筋承受的面积积 。0第35页/共45页第三十五页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章 弯距包络弯距包络(bo lu)图和材图和材料图料图01szshxMAzhxa梁截面梁截面(jimin)处纵筋所处纵筋所容许承载的最大弯距：容许承载的最大弯距：如果截面钢筋布置层数不超如果截面钢筋布置层数不超过过(chogu)3层，全梁内力臂层，全梁内力臂z变化不大，则：变化不大，则：szsisisMAznaz第36页/共45页第三十六页，共45页。混凝土结构设计基本原理第十一章（三）（三）T梁中翼板和梁肋连接处的剪应力梁中翼板和梁肋连接处的剪应力 1cfSbhS 检算上翼板和梁肋相交处剪应检算上翼板和梁肋相交处剪应力力第37页/共45页第三十七页，共45页。