结构设计原理 第一章.ppt

长安大学公路学院桥梁系 结构设计原理 总 论 《结构设计原理》主要讨论各种工程结构的基本构件的受力性能、计算方法和构造设计原理，它是学习和掌握桥梁工程和其它道路人工构造物设计的基础。 主要内容 选择结构的材料类型； 选择截面形式； 拟定截面尺寸； 进行各项验算（强度条件、刚度、稳定性、抗裂性） 主要任务 研究掌握基本构件受力性能、构造设计、计算方法。  按受力分 ： 受弯构件（梁、板） 受压构件（墩、台、拱、压 杆等） 受拉构件（索、拉杆） 受剪构件（无纯受剪构件） 受扭构件（无纯受扭构件） 按构件材料类型分： 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 砖石、素混凝土结构（自重大） 钢结构（跨径大的桥） 木结构 优点： 就地取材； 造价低； 耐久性、耐火性好； 适应性好。 缺点： 自重大； 施工受季节影响大； 有裂缝存在； 不适合用高强 材料。 预应力混凝土结构： 优点： 使用高强材料； 重量轻； 跨径大； 刚度大； 耐久性、耐火性好。 缺点： 工艺复杂、 需要设备多 （设计、计算、 施工）。 砌体结构： 优点： 材料来源广泛； 施工简便。 缺点： 自重大（自重）； 费工费时。 钢结构： 优点： 自重轻； 易建特大跨径桥梁； 材质均匀； 弹性模量大； 是理想的弹性材料； 施工方便，速度快。 缺点： 材料价格高； 需经常维修； 耐火性差（钢材 在500℃～600℃ 软化）。 钢筋混凝土--由钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料结合成整体，共同发挥作用的一种建筑材料。 一、素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力和破 坏形态比较： 1、梁： 2、柱： 试验表明，钢筋混凝土柱与素混凝土柱相比，不仅承载力大为提高，而且受力性能也得到改善（下图） a)柱的压力——混凝土应变曲线 b)素混凝土柱 c)钢筋混凝土柱 二、钢筋与混凝土能共同工作的原因 混凝土与钢筋之间有良好的粘结力。 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数较为接近。 钢筋被混凝土包裹，免遭锈蚀。  优点： 耐久性好 耐火性好 整体性好 可模性好 取材容易 缺点： 1.自重大， 2.抗裂性较差， 3.施工受季节环境 影响较大， 4.现浇结构模板需 5.耗用较多木材等。 §1-2 混凝土 一、混凝土强度 1、立方体抗压强度 （混凝土标号） （1）试件：边长为150mm的立方体试件，在 20℃±2℃的温度和相对湿度在 95%以上的潮湿空气中养护28天. （2） 影响因素: 1)? 实验方法 套箍作用影响.(图1-3) 2)? 试件尺寸 试件尺寸越小,摩阻力影响 越大,强度越高. 2、轴心抗压强度 (棱柱体强度) （1） 试件: 150mm×150mm×300mm,制作方法同立方体试件. （2）影响因素: 试件高度h与边长b之比,比值越大,轴心抗压强度越小.(图1-4) （3） 与 的近似关系 =0.7 3、抗拉强度 ?（1） 测试方法:采用圆柱体或立方体的劈裂试 件来测定.(如下图） ???????? （2）采用劈裂试验测抗拉强度的原因 保持试件轴心受拉不容易完全做到； 混凝土内部结构不均匀； 钢筋的预埋和试件的安装都难以对中，而偏心又对抗拉强度测试有很大的干扰。 4、复合应力状态下的强度 （1）双向应力 强度变化特点（如下图）： (a)双向拉应力作用下（第一象限）?1与?2相互影响不大，混凝土强度与单向应力作用下的几乎相同。 (b)在双向压应力作用下（第三象限），一向的强度随着另一向压应力的增加而增加，当一向的压应力是另一向压应力的2倍或0.5倍时，混凝土强度比单向受压强度可提高25%。 (c)在拉、压组合情况下（二、四象限）无论是抗拉强度或抗压强度都有所降低。