水工钢筋混凝土

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1、水工钢筋混凝土结构水工钢筋混凝土结构概述概述主讲：刘主讲：刘 洁洁u第第1 1讲：钢筋混凝土结构一般概念和特点讲：钢筋混凝土结构一般概念和特点u第第2 2讲：钢筋混凝土结构设计方法讲：钢筋混凝土结构设计方法u第第3 3讲：钢筋混凝土结构材料性能讲：钢筋混凝土结构材料性能u第第4 4讲：钢筋混凝土结构设计讲：钢筋混凝土结构设计u 附：钢筋混凝土梁设计实例附：钢筋混凝土梁设计实例学学 习习 提提 纲纲1. 钢筋混凝土结构的一般概念和特点钢筋混凝土结构的一般概念和特点1.1 定义与分类 以以混凝土为主混凝土为主，并根据需要配置，并根据需要配置普通钢筋普通钢筋、预应力筋预应力筋、钢骨钢骨、钢管钢管等，

2、作为等，作为主要承重材料主要承重材料的结构，均可称为的结构，均可称为混凝土结构混凝土结构。素素混凝土混凝土结构结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构钢骨混凝土结构钢骨混凝土结构钢管混凝土结构钢管混凝土结构钢钢 -混凝土混合结构混凝土混合结构素混凝土结构素混凝土基础素混凝土素混凝土钢筋混凝土梁钢筋混凝土结构预应力混凝土结构钢-混凝土混合结构钢骨混凝土结构混凝土型钢钢管混凝土结构钢管混凝土1.2. 钢筋混凝土结构的特点混凝土混凝土：水泥+石子+砂+水（+ ）人工石 砼砼 抗压强度高，抗拉强度低，破坏时有明显的脆抗压强度高，抗拉强度低，破坏时有明显的脆性性质。性性质。钢筋：

3、钢筋：抗拉和抗压强度都很高；延性较好;易锈蚀 钢筋钢筋+混凝土混凝土将混凝土混凝土和钢材钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。n 将砼和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。两种材料能够共同工作的原因两种材料能够共同工作的原因钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点 优点：优点：耐久、整体性、可模性耐久、整体性、可模性 、耐火 、就地取材 、省钢材 缺点：缺点：自重大自重大 、施工比较复杂 、耗费木料较多 、抗裂性差、修补和加固工作比较困难 n 二者之间有良好的粘结力二者之间有良好的粘结力 ； 二者的温度线膨胀系数较为接近；二者的温度线膨

4、胀系数较为接近； 混凝土保护层保护钢筋混凝土保护层保护钢筋 1.3 钢筋混凝土结构的应用 在水利水电工程中，钢筋混凝土可以用在水利水电工程中，钢筋混凝土可以用来建造平板坝、连拱坝、隧洞衬砌、水电站来建造平板坝、连拱坝、隧洞衬砌、水电站厂房、机墩、蜗壳、尾水管、调压塔、压力厂房、机墩、蜗壳、尾水管、调压塔、压力水管、水闸、船闸、码头、渡槽、涵洞、倒水管、水闸、船闸、码头、渡槽、涵洞、倒虹吸管渠道等。虹吸管渠道等。 在土木、交通工程中，可用来建造住宅、在土木、交通工程中，可用来建造住宅、厂房、仓库、高层楼房、水池、水塔、桥梁、厂房、仓库、高层楼房、水池、水塔、桥梁、电视塔等。电视塔等。三峡工程水利

5、枢纽布置图三峡工程永久船闸效果图三峡工程永久船闸效果图三峡工程左厂房三峡工程左厂房小浪底水利枢纽工程小浪底水利枢纽工程小浪底进水塔基础砼浇筑小浪底进水塔基础砼浇筑砼施工中的小浪底进水塔群砼施工中的小浪底进水塔群二滩双曲拱坝二滩双曲拱坝 泄洪泄洪葛葛 洲洲 坝坝 船船 闸闸毛里塔尼亚友谊港毛里塔尼亚友谊港塞那河上的诺曼底大桥塞那河上的诺曼底大桥美国密执安州的麦基那克海峡大桥美国密执安州的麦基那克海峡大桥1.4 钢筋混凝土结构的发展简史19世纪中叶 钢筋混凝土从开始采用1867年法国巴黎花匠蒙列（J.Monier） 花盆；1875年美国人沃德（W.E.Ward）第一所RC房屋；1877年有了各种钢

6、筋混凝土梁的试验成果；1905年发明了钢筋混凝土无梁楼板；1925年德国建造了钢筋混凝土的薄壳结构；1928年法国工程师弗列西涅（E.Freyssinet）用高强钢丝和混凝土制成了预应力混凝土构件 标志性建筑标志性建筑 ： *德国法兰克福市的飞机库屋盖，它采用预应力轻骨料混凝土建造，结构跨度达90米； *加拿大多伦多电视塔，高达553米； * 马来西亚吉隆坡的双塔大厦，建筑高度达452米； * 上海金茂大厦，地上88+3层，高度达420.5米； * 上海电视塔，主体结构高350米，塔高468米； * 上海杨浦大桥，全长7658米，主桥跨径602米； * 长江三峡工程 发展方向发展方向 ： 与砖

7、石结构、钢木结构相比，钢筋砼结构的历史并不长，但发展非常迅速，目前砼结构已成为土木、水利工程结构中最主要的结构。在在材料材料方面：方面： 向高强（100200N/mm2 ）、轻质（1418kN/m3）、高流动性、自密实、耐久及具有特殊性能的混凝土发展；在在计算理论计算理论方面：方面： 经历了容许应力法、破损（坏）阶段法和极限状态法三个阶段。 常用的规范混凝土结构设计规范建筑结构荷载规范建筑地基基础设计规范建筑抗震设计规范高层建筑混凝土结构技术规程2. 钢筋混凝土结构的设计方法钢筋混凝土结构的设计方法2.1 规范和设计理论2.1 规范和设计理论允许应力设计法破坏阶段设计法极限状态设计法半经验半概

8、率法近似概率法全概率法生命全过程设计法材料力学的方法按经验法确定安全系数混凝土结构设计规范基于概率的极限状态设计法 2.2 结构的功能要求、可靠性与可靠度功能要求安全性、适用性和耐久性可靠性可靠度结构在规定的时间内，规定的条件下完成预定功能的概率概率度量2.3 极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态 2.4 作用和材料强度的取值所有能使结构产生内力和变形的原因统称为“作用”。荷载是作用中的一部分。概率密度荷载荷载平均值荷载标准值荷载随机变量荷载标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（如95

9、%）的统计特征值2.4 作用和材料强度的取值强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（如钢筋为97.73%,混凝土为95%）的统计特征值概率密度材料强度强度平均值强度标准值 2.5 基于概率的极限状态设计法作用效应S作用引起的内力与变形，也是随机变量结构抗力R抵抗作用效应的能力，也是随机变量结构处于可靠状态结构处于极限状态结构处于失效状态000SRZ 2.5 基于概率的极限状态设计法S和R符合正态分布则Z也符合正态分布概率密度Z=R-SZZpf结构的失效概率)0()(0ZPdZZfPf为简化计算，引入可靠指标22SRSRZZ)(1fP 2.5 基于概率的极限状态

10、设计法目标可靠指标安全等级一级二级三级延性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.2 2.6 实用的设计表达式直接用目标可靠指标进行结构设计，需要大量的统计数据，比较复杂采用荷载、强度标准值，相应的分项系数和组合系数表示的实用设计表达式分项系数是按目标可靠指标，并考虑工程经验确定的，使两种方法具有相同或相近的可靠性承载能力极限状态设计表达式,)(211100kccksskniikCiQiQikQQkGGaffRQCQCGCS,)(100kccksskniikCiQiQikGGaffRQCGCS 2.6 实用的设计表达式正常使用极限状态设计表达式)211niikCiQikQkGkQCQCG

11、CS标准组合)1niikqiQikGkQCGCS准永久值组合)2111niikCiQikfQkGkQCQCGCS频遇组合 2.6 实用的设计表达式3. 钢筋混凝土材料性能认识钢筋混凝土材料性能认识3.1 钢筋的品种和规格按化学成分区分按化学成分区分v低碳钢：（含碳量低碳钢：（含碳量0.25%0.6%0.6%）强度高、塑性差）强度高、塑性差v低合金钢：碳素钢基础上加入少量合金元素低合金钢：碳素钢基础上加入少量合金元素而成，而成， 强度高、塑性好强度高、塑性好 按外形区分按外形区分v光面钢筋光面钢筋v变形钢筋变形钢筋月牙肋月牙肋 纹路与肋不相交，纹路与肋不相交， 不易产生应力集中，粘结强度不易产生