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1、构造设计原理构造设计原理广西工学院土木工程系广西工学院土木工程系第二章 构造按极限形状法设计计算的原那么本章的主要内容本章的主要内容l设计计算方法的历史与根本思想设计计算方法的历史与根本思想 l构造的功能要求构造的功能要求 l极限形状的概念、概率极限形状设计方法极限形状的概念、概率极限形状设计方法 l现有现有采用的设计方法、原那么、表达方式、各采用的设计方法、原那么、表达方式、各系数的含义系数的含义 l资料强度取值、作用分类、各种作用组合资料强度取值、作用分类、各种作用组合 l建筑构造的根本计算原那么建筑构造的根本计算原那么 2.0 2.0 概概 述述一、构造设计的目的一、构造设计的目的 设计
2、满足功能要求的构造设计满足功能要求的构造,也就是把外界作用对构也就是把外界作用对构造的效应与构造本身的抵抗力来加以比较，以到达构造造的效应与构造本身的抵抗力来加以比较，以到达构造设计既平安又经济的目的。设计既平安又经济的目的。 详细说也就是确定构造的截面尺寸、配筋和满足详细说也就是确定构造的截面尺寸、配筋和满足构造要求。构造要求。 二、构造设计的开展二、构造设计的开展 从伽利略至今三百余年里，构造设计阅历了各种演化，可从伽利略至今三百余年里，构造设计阅历了各种演化，可从以下两个方面进展归纳：从以下两个方面进展归纳： 1、从构造设计实际上、从构造设计实际上 弹性实际弹性实际 极限形状实际极限形状
3、实际 2、从设计方法上、从设计方法上 定值设计法定值设计法 概率设计法概率设计法 v三、构造设计计算的实际和方法有：三、构造设计计算的实际和方法有： v允许应力法允许应力法 v破损阶段设计法破损阶段设计法 v多系数极限形状设计法多系数极限形状设计法 v基于可靠性实际的概率极限形状法基于可靠性实际的概率极限形状法 安安全全系系数数材材料料强强度度cccckfsssskf钢筋混凝土构件：钢筋混凝土构件：混凝土应力混凝土应力钢筋应力钢筋应力式中：式中： 分别为平安系数分别为平安系数sckk 、一、根本概念一、根本概念2.0.1 2.0.1 允许应力法允许应力法允许应力法允许应力法构件在外界作用下，某
4、截面的最大应力构件在外界作用下，某截面的最大应力 到达或超越资料的允许应力时，构件即失效破坏，到达或超越资料的允许应力时，构件即失效破坏，即要满足：即要满足：NoImage以钢筋混凝土构件为例：以钢筋混凝土构件为例：l 弹性假定：钢筋和混凝土均为弹性资料弹性假定：钢筋和混凝土均为弹性资料 l 平截面假定：变形前的平截面变形后坚持变形平截面假定：变形前的平截面变形后坚持变形 l 假定混凝土为不抗拉资料假定混凝土为不抗拉资料 l 钢筋与混凝土相接触的混凝土的应变相等钢筋与混凝土相接触的混凝土的应变相等 bNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoIma
5、ge钢筋混凝土构件允许应力计算简图钢筋混凝土构件允许应力计算简图NoImagev二、特点二、特点 v1、平安系数、平安系数K是个大于是个大于1的数字的数字 v K越大，构造的平安度就越高，同时资越大，构造的平安度就越高，同时资料的用量就越多料的用量就越多 v2、没有思索构造功能的多样性要求、没有思索构造功能的多样性要求 v 对于构造一方面要思索承载才干，另一对于构造一方面要思索承载才干，另一方面也许思索其方面也许思索其 正常运用时裂痕、变形。正常运用时裂痕、变形。 v3、平安系数确实定主要凭仗经，缺乏严厉、平安系数确实定主要凭仗经，缺乏严厉科学根据。科学根据。 v v三、适用情况三、适用情况
6、v 当构造是非杆件构造如大体积坝体、当构造是非杆件构造如大体积坝体、空间薄壳构造等时，因规范没有给出明空间薄壳构造等时，因规范没有给出明确的计算公式，那么弹性力学方法仍是较确的计算公式，那么弹性力学方法仍是较适用的分析方法。适用的分析方法。2.0.2 破损阶段设计法20世纪30年代 一、根本概念 uMkkMMuM破损阶段设计法：构件在外界作用下，某截面的内力到达某破损阶段设计法：构件在外界作用下，某截面的内力到达某极限内力时，构件即失效破坏，以受弯构件为例，其计极限内力时，构件即失效破坏，以受弯构件为例，其计算表达式为：算表达式为：式中：式中： 为截面中内力，为截面中内力， 为截面所能接受的极
7、限弯矩为截面所能接受的极限弯矩 为平安系数为平安系数 bNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImage 钢筋混凝土构件破损阶段计算简图钢筋混凝土构件破损阶段计算简图以钢筋混凝土构件为例以钢筋混凝土构件为例 以构件破坏阶段为计算根据以构件破坏阶段为计算根据 不思索混凝土的拉力不思索混凝土的拉力 受压区混凝土应力分布为曲边形，计算时等效为矩形应力图受压区混凝土应力分布为曲边形，计算时等效为矩形应力图 v二、特点二、特点 v1、思索了资料塑性和强度的充分发扬，极、思索了资料塑性和强度的充分发扬，极限荷载可以直接限荷载可以直接 由实验验证，构件的总平
8、由实验验证，构件的总平安度较为明确安度较为明确 v2、平安系数确实定依赖阅历，且是一个定、平安系数确实定依赖阅历，且是一个定值值 v3、没有思索构造功能的多样性要求、没有思索构造功能的多样性要求 v 由于采用了极限平衡的实际，对荷载作由于采用了极限平衡的实际，对荷载作用下构造的应力分布及位移变化，无法做出用下构造的应力分布及位移变化，无法做出适当的估计。适当的估计。 v v2.0.3 多系数极限形状设计法 我国原规范采用v一、根本概念 v1、构件的极限形状，不仅包括承载力的极限形状，而且包括挠度变形及裂痕宽度的极限形状，这曾经包含了平安性和适用性的一些概念 v2、对于承载才干极限形状，针对荷载
9、、资料的不同变异性，不再采用单一系数，即多系数法。 承载才干极限多系数形状表达式：承载才干极限多系数形状表达式：),a ,fk ,fk(mM)qn(Mccssuikiikqcsk ,kin式中：式中： 为规范荷载或效应，为规范荷载或效应， 为相应的超载系数，为相应的超载系数， 为为钢筋及混凝土的强度，钢筋及混凝土的强度， 为相应的均质系数，为相应的均质系数， 为任务条为任务条件系数，件系数， 为截面几何特性为截面几何特性amcsf ,fl 资料强度，根据统计后按照一定的保证率，取其下限分位值资料强度，根据统计后按照一定的保证率，取其下限分位值 l 荷载值也尽能够根据各种荷载的统计资料，按照一定
10、的保证荷载值也尽能够根据各种荷载的统计资料，按照一定的保证率，取其下限分位值率，取其下限分位值 l 资料强度系数、荷载系数仍按阅历确定，对不同的荷载变异资料强度系数、荷载系数仍按阅历确定，对不同的荷载变异大小，取用不同的系数大小，取用不同的系数 ，备注：二、特点二、特点 1、平安系数的选取曾经从纯阅历性到了部分采用概率统计值、平安系数的选取曾经从纯阅历性到了部分采用概率统计值 2、设计方法的本质依然是一种半阅历半概率的方法、设计方法的本质依然是一种半阅历半概率的方法 JTJ 021-85采用了多系数、单采用了多系数、单系数表达的极限形状设计法系数表达的极限形状设计法v2.0.4 基于可靠性实际
12、计法，只对影响构造可靠度的某些参数，半概率设计法，只对影响构造可靠度的某些参数，用数理统计进展分析，并与阅历相结合，然后引入某些阅历系用数理统计进展分析，并与阅历相结合，然后引入某些阅历系数，该法对构造的可靠度还不能作出定量的估计。数，该法对构造的可靠度还不能作出定量的估计。 水准水准近似概率设计法，运用概率论和数理统计，对工近似概率设计法，运用概率论和数理统计，对工程构造、构件或截面设计的可靠概率作出较为近似的相对估程构造、构件或截面设计的可靠概率作出较为近似的相对估计；分析中忽略或简化了变量随时间的关系，非线性极限形计；分析中忽略或简化了变量随时间的关系，非线性极限形状方程线性化。状方程线
13、性化。二、构造概率设计方法二、构造概率设计方法水准水准全概率设计法，在对整个体系进展准确概率分析全概率设计法，在对整个体系进展准确概率分析的根底上，以构造失效概率作为构造的直接度量。的根底上，以构造失效概率作为构造的直接度量。 我国目前的和采用的是 近似概率极限形状设计法 一、构造的功能要求一、构造的功能要求2.1 概率极限形状设计法的根本概念1、四项根本功能要求：、四项根本功能要求： l构造应能接受在正常施工和正常运用期间能够出现的各构造应能接受在正常施工和正常运用期间能够出现的各 种荷载、外加变形、约束变形等的作用种荷载、外加变形、约束变形等的作用 承载才干承载才干 l构造在正常运用条件下
14、具有良好的任务性能构造在正常运用条件下具有良好的任务性能适用性适用性 l 构造在正常运用和正常维护条件下，在规定的时间内，构造在正常运用和正常维护条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性具有足够的耐久性耐久性耐久性 l在偶尔荷载作用下或偶尔事件发生时和发生后，构造仍在偶尔荷载作用下或偶尔事件发生时和发生后，构造仍能坚持整体稳定性，不发生倒塌能坚持整体稳定性，不发生倒塌稳定性稳定性 l 承载才干承载才干 稳稳 定定 性性 适适 用用 性性 耐耐 久久 性性 平安性平安性 用平安度度量用平安度度量 用可靠度度量用可靠度度量 可靠性可靠性构造在规定的时间设计基准期内，在规构造在规定的时间设计基准期内
15、，在规定的条件构造设计时所确定的正常设计、正常施工和正定的条件构造设计时所确定的正常设计、正常施工和正常运用条件下，完成预定功能的才干。常运用条件下，完成预定功能的才干。 可靠度可靠度构造在规定的时间内，在规定的条件下，完构造在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。成预定功能的概率。 可靠性可靠性 2、构造的可靠性、构造的可靠性 规定时间设计基准期规定时间设计基准期 设计基准期设计基准期 进展构造可靠性分析时，思索耐久设计进展构造可靠性分析时，思索耐久设计情况下各项变量与时间关系所采用的基准时间参数。情况下各项变量与时间关系所采用的基准时间参数。 可靠性概念的释义可靠性概念的释义
16、普通桥梁构造的设计基准期为普通桥梁构造的设计基准期为100年年 建筑构造的设计基准期为建筑构造的设计基准期为50年年规定条件：正常施工、设计、运用，不思索人为过失规定条件：正常施工、设计、运用，不思索人为过失 构造的设计基准期与构造运用寿命有什么异同？构造的设计基准期与构造运用寿命有什么异同？ 构造的设计基准期与运用寿命构造的设计基准期与运用寿命设计基准期设计基准期思索耐久设计情况下各项根本变量与思索耐久设计情况下各项根本变量与时间关系所采用的基准时间参数。时间关系所采用的基准时间参数。 运用寿命运用寿命为构造或构件在正常维护条件下，不需为构造或构件在正常维护条件下，不需求大修即可按其设计规定
17、的目的正常运用的时间。求大修即可按其设计规定的目的正常运用的时间。 构造的运用年限超越设计基准期时，阐明它的失效概构造的运用年限超越设计基准期时，阐明它的失效概率能够会增大，不能保证其目的可靠目的，但不等于率能够会增大，不能保证其目的可靠目的，但不等于构造丧失一切要求功能甚至报废，通常运用寿命大于构造丧失一切要求功能甚至报废，通常运用寿命大于设计基准期。设计基准期。二、构造的极限形状二、构造的极限形状 1定义：定义： 当整个构造或构造的一部分超越某一特定形状而不能满当整个构造或构造的一部分超越某一特定形状而不能满足设计规定的某一功能要求时，那么此特定形状称为该构足设计规定的某一功能要求时，那么
18、此特定形状称为该构造的极限形状。造的极限形状。 构造的极限形状也是构造处于可靠形状与失效形状的临构造的极限形状也是构造处于可靠形状与失效形状的临界形状。界形状。 正常运用正常运用极限形状极限形状 承载才干承载才干极限形状极限形状 极限形状极限形状 2 2、极限形状的分类、极限形状的分类欧洲混凝土协会欧洲混凝土协会国际预应力混凝土协会国际预应力混凝土协会国际规范化组织国际规范化组织我国的可靠度规范、各种规范我国的可靠度规范、各种规范 承载才干极限形状承载才干极限形状 对应于构造或构件到达最大承载才干或不适于继对应于构造或构件到达最大承载才干或不适于继续承载的变形。续承载的变形。承载才干承载才干
19、极限形状极限形状构造构件或衔接处因构造构件或衔接处因超越资料强度而破坏超越资料强度而破坏构造转变构造转变 成机动体系成机动体系 整个构造或构造的一部整个构造或构造的一部分作为刚体失去平衡分作为刚体失去平衡 滑动、倒塌滑动、倒塌构造或构造构件丧构造或构造构件丧失稳定柱的压曲失稳定柱的压曲失稳失稳4321 正常运用极限形状正常运用极限形状 对应于构造或构件到达正常运用或耐久性能的某项对应于构造或构件到达正常运用或耐久性能的某项规定限值。规定限值。影响正常运用或外观的变形影响正常运用或外观的变形影响正常运用或耐久性能的部分损坏影响正常运用或耐久性能的部分损坏影响正常运用的振动影响正常运用的振动影响正
20、常运用的其它特定形状影响正常运用的其它特定形状三、构造可靠度的根本原理三、构造可靠度的根本原理 1 1、功能函数、功能函数 可靠度分析中，构造的极限形状普通用功能函数描画。当有可靠度分析中，构造的极限形状普通用功能函数描画。当有n个随个随机变量机变量(X1,X2,.Xn)影响构造的可靠度时，构造的功能函数可表示为影响构造的可靠度时，构造的功能函数可表示为0 构造可靠构造可靠 =0 极限形状极限形状 R2(失效失效) S1R1可靠可靠 2 2、构造抗力和作用、构造抗力和作用l构造抗力构造抗力构造构件接受内力和变形的才干。它是构造构件接受内力和变形的才干。它是构造资料性能和几何参数等的函数。构造资
21、料性能和几何参数等的函数。l作作 用用施加在构造上的集中力或分布力，或引施加在构造上的集中力或分布力，或引起构造外加变形或约束变形的缘由，它分为直接作用和起构造外加变形或约束变形的缘由，它分为直接作用和间接作用。间接作用。 两类作用间接作用间接作用 直接作用直接作用 施加在构造上的荷载，如施加在构造上的荷载，如构造自重、汽车荷载等。构造自重、汽车荷载等。引起构造外加变形引起构造外加变形和约束变形的缘由和约束变形的缘由作作 用用约束变形约束变形构造资料发生构造资料发生收缩或膨胀等收缩或膨胀等变化，构造在变化，构造在支座或节点的支座或节点的约束下间接产约束下间接产生的变形。生的变形。强迫构造产强迫
22、构造产生变形。根生变形。根底的不均匀底的不均匀沉降，地震沉降，地震等。等。外加变形外加变形何为作用效应？何为作用效应？ 作用效应作用效应 构造对所受作用的反响：构造或者构件的内力、变形等。构造对所受作用的反响：构造或者构件的内力、变形等。PL/4P 弯矩图弯矩图 剪力图剪力图P/2PP/2P3、失效与失效概率：、失效与失效概率： v失效失效指构造或构造的一部分不能满足设计所规定某一指构造或构造的一部分不能满足设计所规定某一功能要求，即到达或超越了承载才干极限形状或正常运用功能要求，即到达或超越了承载才干极限形状或正常运用极限形状中的某一限值。极限形状中的某一限值。 v失效概率失效概率作用效应作
23、用效应S S和构造抗力和构造抗力R R都是随机变量或随机都是随机变量或随机过程，因此要绝对地保证过程，因此要绝对地保证R R总是大于总是大于S S是不能够的。能够出是不能够的。能够出现现R R小于小于S S的情况，这种能够性的大小用概率来表示就是失的情况，这种能够性的大小用概率来表示就是失效概率。效概率。 可靠目的用来描画构造可靠度的缘由1.01.642.003.003.714.004.5084.1300%94.9500%97.7300% 99.8650%99.9896%99.9968%99.9997%15.8700% 5.0500% 2.2700% 0.1350% 0.0104% 0.003
24、2% 0.0003% NoImageNoImage可靠目的与可靠度及失效概率关系可靠目的与可靠度及失效概率关系v如右图所示，规范差如右图所示，规范差 为常量时，为常量时，添加，概率密度曲线由于添加，概率密度曲线由于 v 的添加而向右挪动，即，的添加而向右挪动，即， 将变小，变为将变小，变为 ，构造可靠度增，构造可靠度增大。大。 NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImage 可靠目的是可靠度的度量，与其有一一对应的数量关系；可靠目的是可靠度的度量，与其有一一对应的数量关系；5、目的可靠目的、目的可靠目
25、的校准法校准法就是经过对原有规范可靠度的反演计算和综合就是经过对原有规范可靠度的反演计算和综合分析，确定以后设计时所采用的构造构件的可靠目的。分析，确定以后设计时所采用的构造构件的可靠目的。 目的可靠目的目的可靠目的用作公路桥梁构造和建筑构造设计根据用作公路桥梁构造和建筑构造设计根据的可靠目的。它主要是采用的可靠目的。它主要是采用“校准法并结合工程阅历和校准法并结合工程阅历和经济优化原那么加以确定的。经济优化原那么加以确定的。 延性破坏延性破坏三三 级级二二 级级一一 级级 脆性破坏脆性破坏 平安等级平安等级破坏类型破坏类型4.74.23.75.24.74.2 延性破坏延性破坏三三 级级二二
26、级级一一 级级 脆性破坏脆性破坏 平安等级平安等级破坏类型破坏类型3.73.22.74.23.73.2公路桥梁目的可靠目的建筑构造目的可靠目的 GB/T50283-2019GB/T50283-2019 GB50068-2019GB50068-20192.2 我国(JTG D62-2019)的计算原那么一、我国一、我国规定的构造设计的三种情况：规定的构造设计的三种情况： 1、耐久情况：桥涵建成后接受自重、车辆荷载等作用继、耐久情况：桥涵建成后接受自重、车辆荷载等作用继续时间很长的情况。该情况是指桥梁的运用阶段。续时间很长的情况。该情况是指桥梁的运用阶段。进展承载才干极限形状和正常运用极限形状的设
27、计。进展承载才干极限形状和正常运用极限形状的设计。 2、短暂情况：桥涵施工过程中接受暂时性或荷载的、短暂情况：桥涵施工过程中接受暂时性或荷载的情况，该情况对应的是桥梁的施工阶段，普通只进展情况，该情况对应的是桥梁的施工阶段，普通只进展承载才干极限形状设计承载才干极限形状设计 3、偶尔情况：在桥涵运用过程中偶尔出现的情况。能、偶尔情况：在桥涵运用过程中偶尔出现的情况。能够遇到地震等作用的情况。够遇到地震等作用的情况。只进展承载才干极限只进展承载才干极限形状设计形状设计 二、公路桥涵构造的平安等级二、公路桥涵构造的平安等级v根据桥涵构造破坏所产生的后果的严重程度，可分为：根据桥涵构造破坏所产生的后
28、果的严重程度，可分为：一级、二级、三级。一级、二级、三级。公路桥涵构造的平安等级 安全等级安全等级破坏后果破坏后果桥涵类型桥涵类型结构重要性系结构重要性系数数0 一级一级很严重很严重特大桥、重要大桥特大桥、重要大桥1.1二级二级严重严重大桥、中桥、重要大桥、中桥、重要小桥小桥1.0三级三级不严重不严重小桥、涵洞小桥、涵洞0.9桥梁涵洞按长度的分类桥梁涵洞按长度的分类根据JTGD602019规定：涵洞：涵洞：L L8m8m，l l5m5m小桥：小桥：8mL30m8mL30m，5ml5ml20m20m中桥：中桥：30m30mL L100m100m，20ml20ml40m40m大桥：大桥：100mL
29、100mL1000m,40ml1000m,40ml150m 150m 特殊大桥：特殊大桥：L1000mL1000m，l150ml150m补充：补充：总长：单跨1、设计原那么：作用效应最不利组合、设计原那么：作用效应最不利组合(根本组合根本组合)设计值必需设计值必需小于或等于构造抗力的设计值。小于或等于构造抗力的设计值。 即设计文件规定值。即设计文件规定值。标准值标准值何参数何参数可靠数据时，可采用几可靠数据时，可采用几几何参数设计值，当无几何参数设计值，当无材料强度设计值；材料强度设计值；级、三级分别取级、三级分别取设计安全等级一级、二设计安全等级一级、二，对应于，对应于结构设计安全等级采用结
30、构设计安全等级采用结构的重要性系数，按结构的重要性系数，按式中：式中：,),(9 . 0 , 0 . 1 , 1 . 10kddddaafafRR。三、承载才干极限形状形状设计表达式三、承载才干极限形状形状设计表达式 以塑性实际为根底：以塑性实际为根底：RSd02、根本表达式、根本表达式:四、耐久情况正常运用极限形状计算表达式四、耐久情况正常运用极限形状计算表达式1cs2、极限形状设计表达式、极限形状设计表达式:。 可参考规范相应取值可参考规范相应取值 抗裂的应力限值抗裂的应力限值 变形、裂痕宽度、截面变形、裂痕宽度、截面 : : 例如例如 要求所规定的限值要求所规定的限值 构造构件到达正常运
31、用构造构件到达正常运用 用效应组合设计值用效应组合设计值; ; 正常运用极限形状的作正常运用极限形状的作 式中：式中： 1 c s 1 1、设计原那么、设计原那么: :是以构造弹性实际或弹塑性实际为根底是以构造弹性实际或弹塑性实际为根底, ,采用采用作用的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并思索长作用的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并思索长期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂痕宽度和挠度进展验算，期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂痕宽度和挠度进展验算，并使各项计算值不超越并使各项计算值不超越 规定的各项限值。规定的各项限值。 五、耐久、短暂情况应力设计表达式：五、耐久、短暂情况应
32、力设计表达式：1、设计原那么、设计原那么: (1) 对钢筋混凝土和预应力混凝土受力构件按短暂情况设计对钢筋混凝土和预应力混凝土受力构件按短暂情况设计时计算其在制造、运输及安装等施工阶段由自重、施工荷时计算其在制造、运输及安装等施工阶段由自重、施工荷载产生的应力，并不超越限值。载产生的应力，并不超越限值。 2按耐久情况设计预应力混凝土受弯构件，应计算其运按耐久情况设计预应力混凝土受弯构件，应计算其运用阶段的应力，并不超越限值。用阶段的应力，并不超越限值。2、极限形状设计表达式、极限形状设计表达式2cs 式中：式中：S：作用：作用(或荷载或荷载)规范值规范值(其中汽车荷载应思索冲击系数其中汽车荷载
33、应思索冲击系数)产生的效应产生的效应(应力应力);当有组合时不思索荷载组合系数。当有组合时不思索荷载组合系数。C2：构造的功能限值应力：构造的功能限值应力资料强度的规范值资料强度的规范值:资料强度的一种特征值。是由规范资料强度的一种特征值。是由规范试件按规范实验方法经数理统计以概率分布的试件按规范实验方法经数理统计以概率分布的0.05分位分位值确定的强度值。值确定的强度值。 取值原那么：是在符合规定质量的资料强度实测值的总取值原那么：是在符合规定质量的资料强度实测值的总体中，资料的强度规范值应具有不小于体中，资料的强度规范值应具有不小于95的保证率。的保证率。 一、资料强度的取值原那么一、资料
34、强度的取值原那么2.3 资料强度的取值3. 资料强度的设计值资料强度的设计值: 资料强度规范值除以资料分项系数资料强度规范值除以资料分项系数 002. 0)47. 12 . 145. 1pssppdsssdsscEfEf（应取：应取：或或抗压强度设计值：抗压强度设计值：（抗拉）（抗拉）钢丝、钢铰线：钢丝、钢铰线：: :度度钢筋：普通钢筋抗拉强钢筋：普通钢筋抗拉强混凝土：混凝土：mkff公式参数取值方法：公式参数取值方法：二、混凝土强度规范值和设计值二、混凝土强度规范值和设计值 1、混凝土立方体抗压强度规范值、混凝土立方体抗压强度规范值).(fffk ,cu15015064511150f150f
35、式中：式中： 、 分别为边长分别为边长150mm立方体试件抗压强度立方体试件抗压强度的平均值、规范差。的平均值、规范差。k ,cuf规定：规定： 钢筋混凝土构件不应低于钢筋混凝土构件不应低于C20，当采用，当采用HRB400、KL400级钢筋配筋时，不应低级钢筋配筋时，不应低于于C25 预应力混凝土构件不应低于预应力混凝土构件不应低于C40。2、混凝土棱柱体抗压强度规范值、混凝土棱柱体抗压强度规范值k ,cuffffckf.).(.).(fcc8806451188064511150150 式中：式中： 对对C50及以下取及以下取0.76；对；对C55C80取取0.780.82；另；另外，思索到
37、为1.45，用规范值除以分项，用规范值除以分项系数即可得到相应设计值。接近按二级平系数即可得到相应设计值。接近按二级平安等级构造分析的脆性破坏构件目的可靠目安等级构造分析的脆性破坏构件目的可靠目的的要求的的要求v三、钢筋的强度规范值和强度设计值三、钢筋的强度规范值和强度设计值 v1、规范值、规范值 v 国家规范中规定的屈服强度规范值即为钢筋出国家规范中规定的屈服强度规范值即为钢筋出厂检验的废品限值，其保证率不小于厂检验的废品限值，其保证率不小于95%； v对有明显流幅的热轧钢筋，钢筋的抗拉强度规范值对有明显流幅的热轧钢筋，钢筋的抗拉强度规范值采用国家规范中规定的屈服强度规范值采用国家规范中规定
38、的屈服强度规范值 v对于无明显流幅的钢筋，如钢丝，钢绞线等，根据对于无明显流幅的钢筋，如钢丝，钢绞线等，根据国家规范中规定的极限抗拉强度值确定，其保证率国家规范中规定的极限抗拉强度值确定，其保证率不小于不小于95%取为国家规范中规定的极限抗拉取为国家规范中规定的极限抗拉强度作为设计取用的条件屈服强度指相应于剩强度作为设计取用的条件屈服强度指相应于剩余应变为余应变为0.2%时的钢筋应力。时的钢筋应力。2、分项系数、分项系数 对对热轧钢筋和精轧螺纹钢筋的资料性能分项系数取热轧钢筋和精轧螺纹钢筋的资料性能分项系数取1.20，对钢绞线、钢丝等的资料性能分项系数取对钢绞线、钢丝等的资料性能分项系数取1.
39、47。3、设计值、设计值 附表附表1-3 抗拉设计强度抗拉设计强度 将钢筋的强度规范值除以相应的资料性能分项系数将钢筋的强度规范值除以相应的资料性能分项系数1.20或或1.47，那么得到钢筋抗拉强度的设计值。，那么得到钢筋抗拉强度的设计值。 抗压设计强度抗压设计强度 钢筋抗压强度设计值按钢筋抗压强度设计值按 或或 确定。确定。 和和 分别为热轧钢筋和钢绞线等的弹性模量；分别为热轧钢筋和钢绞线等的弹性模量； 和和 为相应钢为相应钢筋种类的受压应变，取筋种类的受压应变，取 等于等于0.002。 或或 不得不得大于相应的钢筋抗拉强度设计值。大于相应的钢筋抗拉强度设计值。 sdssfEpdppfEsE
40、pEspspsdfpdf2.4 作用、作用的代表值和作用效应组合 一、作用的分类：一、作用的分类： 1. 永久作用：在构造运用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平永久作用：在构造运用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用；均值相比可忽略不计的作用； 2. 可变作用：在构造运用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平可变作用：在构造运用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用；均值相比较不可忽略的作用； 3. 偶尔作用：在构造运用期间出现的概率小，一旦出现其值很大且继偶尔作用：在构造运用期间出现的概率小，一旦出现其值很大且继续时间很短的作用。续时间很
41、短的作用。 编号编号作用分类作用分类作用名称作用名称1永久作用（恒载）永久作用（恒载）结构重力（包括结构附加重力）结构重力（包括结构附加重力）2预加应力预加应力3土的重力土的重力4土侧压力土侧压力5混凝土收缩及徐变作用混凝土收缩及徐变作用6水的浮力水的浮力7基础变位作用基础变位作用8可变作用可变作用汽车荷载汽车荷载9汽车冲击力汽车冲击力10汽车离心力汽车离心力11汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力12人群荷载人群荷载13风荷载风荷载14汽车制动力汽车制动力15流水压力流水压力16冰压力冰压力17温度影响力温度影响力 18支座摩阻力（公路桥）支座摩阻力（公路桥）19列车横向摇摆力（铁路桥）列车
42、横向摇摆力（铁路桥）20冻胀力（铁路桥）冻胀力（铁路桥）21 偶然作用偶然作用 船只或飘流物撞击力船只或飘流物撞击力22地震力地震力二、作用的分类二、作用的分类二、作用的代表值二、作用的代表值1. 作用的规范值作用的规范值: 各种作用的根本代表值。其值可根据设计基准期内最各种作用的根本代表值。其值可根据设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。大值概率分布的某一分位值确定。 取值规定：取值规定： 永久作用采用规范值作为代表值：按构造构件的设计尺寸永久作用采用规范值作为代表值：按构造构件的设计尺寸与容重确定与容重确定 可变作用规范值：见规范可变作用规范值：见规范 2. 可变作用频遇值：可变作用
43、频遇值： 是指构造上较频繁出现的且量值较大的作用取值。是指构造上较频繁出现的且量值较大的作用取值。 频遇值规范值频遇值规范值频遇系数频遇系数1 3. 可变作用准永久值可变作用准永久值 是指在构造上经常出现的且量值较小的荷载作用取值：是指在构造上经常出现的且量值较小的荷载作用取值： 准永久值规范值准永久值规范值准永久值系数准永久值系数 2 注：注： 2 1 准永久值频遇值准永久值频遇值 4、公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值、公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值1 永久作用：采用规范值为代表值。永久作用：采用规范值为代表值。 采用频遇值短期效应组合设计时采用频遇值短期效应组
44、合设计时采用准永久值长期效应组合设计时采用准永久值长期效应组合设计时正常运用极限形状正常运用极限形状 承载才干极限形状：承载才干极限形状：采用规范值作为代表值采用规范值作为代表值按弹性阶段计算构造强度按弹性阶段计算构造强度)2 可变作用：可变作用： 构造构件的重要性系数，按照公路桥梁构造的平安等级分别为1.1、1.0、0.9。 第i个永久作用分项系数； 第i个永久作用的规范值； 汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的分项系数， 1.4。当某个可变作用在效应组合中超越汽车荷载效应时，那么该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对于专为接受某作用而设置的构造或安装，设计时该作用的分项系
45、数取与汽车荷载同值； 汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的规范值； 在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力外的其他第j个可变作用效应的规范值； 在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力外的其他可变作用效应的组合系数。当永久作用与汽车荷载和人群荷载或其他一种可变作用组合时，人群荷载或其他一种可变作用的组合系数 0.80；当其除汽车荷载含汽车冲击力，离心力外尚有两种可变作用参与组合时，其组合系数取 0.70；尚有三种其他可变作用参与组合时， 0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时， 0.50。kQS1kQS1QjkScGikS0GiniQjkQjckQQGikGiSS
46、SS2110)(三、作用效应组合三、作用效应组合 1 1、承载才干极限形状设、承载才干极限形状设计时作用效应组合：计时作用效应组合：1Qcccc2、正常运用极限形状设计时作用组合、正常运用极限形状设计时作用组合:1作用短期效应组合：永久作用规范值效应与可变作用频作用短期效应组合：永久作用规范值效应与可变作用频遇值效应相组合，其表达式为遇值效应相组合，其表达式为: minjQjkjGiksdSSS1112作用长期效应组合：永久作用规范值效应与可变作用准作用长期效应组合：永久作用规范值效应与可变作用准永久值效应相组合，其表达式为永久值效应相组合，其表达式为: minjQjkjGikldMSS112
47、作用长期效应组合设计值；作用长期效应组合设计值； 第第j j个可变作用效应的准永久值系数。汽车荷载不计冲击力个可变作用效应的准永久值系数。汽车荷载不计冲击力0.40.4，人，人群荷载群荷载0.40.4，风荷载，风荷载0.750.75，温度梯度作用，温度梯度作用0.80.8，其他作用，其他作用1.01.0； 第第j j个可变作用效应的准永久值。个可变作用效应的准永久值。作用短期效应组合设计值；作用短期效应组合设计值； 第第j j个可变作用效应的频遇值系数。汽车荷载不计冲击力个可变作用效应的频遇值系数。汽车荷载不计冲击力0.70.7，人群，人群荷载荷载1.01.0，风荷载，风荷载0.750.75，
48、温度梯度作用，温度梯度作用0.80.8，其他作用，其他作用1.01.0； 第第j j个可变作用效应的频遇值。个可变作用效应的频遇值。sdSj1QjkjS1ldSj2QjkjS2举例举例v钢筋混凝土简支梁桥主梁在构造重力、汽车荷载和人群荷钢筋混凝土简支梁桥主梁在构造重力、汽车荷载和人群荷载作用下，分别得到在主梁的载作用下，分别得到在主梁的1/4跨径处截面的弯矩规范跨径处截面的弯矩规范值为值为:构造重力产生的弯矩构造重力产生的弯矩WGK552kN.m；汽车荷载弯；汽车荷载弯矩矩MQ1K=459.7kN.m；人群荷载弯矩；人群荷载弯矩MQ2K=40.6kN.m。进展设计时的作用效应组合计算。进展设计
49、时的作用效应组合计算。解：解：1.承载才干极限形状设计时作用效应的根本组合承载才干极限形状设计时作用效应的根本组合 mkNSSSMminjQjkQjckQQGikiGd.45.1351)6 .404 . 180. 07 .4594 . 15522 . 1 (0 . 1)(1211002.正常运用极限形状设计时作用效应组合正常运用极限形状设计时作用效应组合1作用短期效应组合作用短期效应组合 作用短期效应组合设计值为作用短期效应组合设计值为 mkNMMMMMMkQkQGkminjQjkjGiksd.79.8626 .400 . 198.3857 . 0552)212111111mkN.)/(.MQ
50、iK98385174592作用长期效应组合作用长期效应组合 mkNMMMMMMkQkQGkminjQjkjGikld.63.7226 .404 . 098.3854 . 0552222121112mkN.)/(.MQiK9838517459 作用长期效应组合设计值为作用长期效应组合设计值为: 1、混凝土抗压强度规范值与设计值、混凝土抗压强度规范值与设计值 式中：式中： 混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值；混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值；对普通混凝土取对普通混凝土取0.76；对高强混凝土那么大于；对高强混凝土那么大于0.76；对对C50及以下取及以下取0.76；对；对C80取取0
51、.82，中间，中间按线性规律变化按线性规律变化 混凝土脆性折减系数。对混凝土脆性折减系数。对C40取取1.0；对；对C80取取0.87，其间按线性插入。其间按线性插入。1ck ,cuccckf.f21880四、资料强度目的的取值原那么四、资料强度目的的取值原那么41./f/ffckck ,cuc2ck ,cutkff 、2450550645113950880c.k ,cutk).(f.f41./f/fftkctkt式中：式中： 分别为混凝土轴心抗拉强度规范值和立方体抗分别为混凝土轴心抗拉强度规范值和立方体抗 压强度规范值。压强度规范值。 为混凝土立方体强度的变异系数，取值如下表。为混凝土立方体
52、强度的变异系数，取值如下表。4、钢筋的强度规范值和强度设计值、钢筋的强度规范值和强度设计值 1规范值规范值 对有明显流幅的热轧钢筋，钢筋的抗拉强度规范值采用国家对有明显流幅的热轧钢筋，钢筋的抗拉强度规范值采用国家规范中规定的屈服强度规范值规范中规定的屈服强度规范值 对于无明显流幅的钢筋，如钢丝，钢绞线、热处置钢筋，根对于无明显流幅的钢筋，如钢丝，钢绞线、热处置钢筋，根据国家规范中规定的极限抗拉强度值确定，取据国家规范中规定的极限抗拉强度值确定，取 为国家为国家规范中规定的极限抗拉强度作为设计取用的条件屈服规范中规定的极限抗拉强度作为设计取用的条件屈服强度指相应于剩余应变为强度指相应于剩余应变为0.2%时的钢筋应力。时的钢筋应力。b.80b2分项系数分项系数 HPB235、HRB335、HRB400的资料分项系数取的资料分项系数取1.10； 对钢绞线、钢丝和热处置钢筋的资料分项系数取对钢绞线、钢丝和热处置钢筋的资料分项系数取1.20。 3设计值设计值 将钢筋的强度规范值除以相应的资料分项系数将钢筋的强度规范值除以相应的资料分项系数1.10或或1.20，那么得到钢筋抗拉强度的设计值。，那么得到
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