《混凝土结构设计原理》课程电子教案（PPT教学课件）第十一章 混凝土结构按公路桥规的设计原理

第十一章混凝土结构按 《公路桥规》的设计原理

第十一章 混凝土结构按 《公路桥规》的设计原理 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

11.1概率极限设状态设计法的三个水准 按处理可靠度的水平,国际上把以概率理论为基础 的极限状态设计法分为三个水准: 水准Ⅰ一半概率极限状态设计法; 水准Ⅱ一近似概率极限状态设计法; 水准Ⅲ一全概率极限状态设计法。 《混凝土结构设计规范》(GB500102002)采用的 是水准Ⅱ。 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTJ023-85)采用的是水准I

按处理可靠度的水平，国际上把以概率理论为基础 的极限状态设计法分为三个水准： 水准Ⅰ－ 半概率极限状态设计法； 水准Ⅱ － 近似概率极限状态设计法； 水准 Ⅲ － 全概率极限状态设计法。 11.1 概率极限设状态设计法的三个水准 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）采用的 是水准Ⅱ。 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTJ023-85）采用的是水准Ⅰ。 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

11.1.1极限状态设计表达式 1)承载能力极限状态设计表达式 按照最不利原则 S(2Gy∑Q)≤nR RR 其中: 1荷载安全系数yg、V按相应的最不利荷载效应组 取值; 2材料安全系数y、y统一为1.25; 3.工作条件系数y为0.95

11.1.1 极限状态设计表达式 其中： 1.荷载安全系数γg、γq按相应的最不利荷载效应组 合取值； 2.材料安全系数γc 、 γs统一为1.25； 3.工作条件系数γb为0.95。 1)承载能力极限状态设计表达式 ( ; ) ( ; ) s s c c d g q b d R R S G Q R        按照最不利原则 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

2)正常使用极限状态设计表达式 验算应力、变形、裂缝宽度三个方面: (1)限制应力σ≤L (2)短期荷载下的变形G≤ (3)各种荷载组合下的裂缝宽度66 以上σ、几、8分别表示为应力、变形、裂缝 宽度的限值

2)正常使用极限状态设计表达式 验算应力、变形、裂缝宽度三个方面： （1）限制应力σd≤σL （2）短期荷载下的变形fd≤fL （3）各种荷载组合下的裂缝宽度δd≤δL 以上σL、 fL 、 δL分别表示为应力、变形、裂缝 宽度的限值。 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

11.1.2材料强度的取值 (1)混凝土强度的立方体强度 《公路桥规》对立方体强度的规定沿用标号表示,新 修订的《混凝土结构设计规范》(GB50010)则用混凝土 强度等级表示,并作了两点修改: 1)混凝土立方体标准尺寸由200m改为150mm; 2)混凝土标号取同批混凝土母体的立方体强度平均 值减去1.645倍标准差(保证率95%),即提高了对混 凝土质量的要求。 (2)混凝土的抗压强度设计值 近似混凝土的轴心抗压强度标准值与立方体强度的关 系为: R=0.7R

（1）混凝土强度的立方体强度 《公路桥规》对立方体强度的规定沿用标号表示，新 修订的《混凝土结构设计规范》（GB50010)则用混凝土 强度等级表示，并作了两点修改： 1） 混凝土立方体标准尺寸由200mm改为150mm； 2） 混凝土标号取同批混凝土母体的立方体强度平均 值减去 1.645倍标准差（保证率95％），即提高了对混 凝土质量的要求。 11.1.2 材料强度的取值 0.7 b R R a = （2）混凝土的抗压强度设计值 近似混凝土的轴心抗压强度标准值与立方体强度的关 系为： 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

混凝土轴心抗压强度设计值: 1-2C Ra=R (3)混凝土的抗拉强度设计值 混凝土抗拉强度标准值: R=0232R2(1-C) 混凝土抗拉强度设计值 R R,=0.232 2C

混凝土轴心抗压强度设计值： 1 2 1 b v a a v C R R C − =  − （3）混凝土的抗拉强度设计值 混凝土抗拉强度设计值： ( ) 2 3 0.232 1 2 1 l v v R R C C   = −     − ( ) 1 2/3 0.232 1 3 b R R C l v = − 混凝土抗拉强度标准值： 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

11.1.3荷载效应组合 (1)荷载效应组合: 《公路桥规》规定了六种荷载效应组合,最常见的是 以下三种: 组合I:基本可变荷载的一种或几种与永久荷载的 种或几种相组合(即除平板挂车或履带车以外的活载 恒载) 组合Ⅱ:基本可变荷载的一种或几种与永久荷载的 种或几种与其它可变荷载的一种或几种相组合(即除 平板挂车或履带车以外的活载十恒载+其它可变荷载) 组合Ⅲ:平板挂车或履带车与结构重力、预应力、 土的重力及土侧压力中的一种或几种相组合

11.1.3 荷载效应组合 组合Ⅰ：基本可变荷载的一种或几种与永久荷载的 一种或几种相组合（即除平板挂车或履带车以外的活载 ＋恒载） 组合Ⅱ：基本可变荷载的一种或几种与永久荷载的 一种或几种与其它可变荷载的一种或几种相组合（即除 平板挂车或履带车以外的活载＋恒载+其它可变荷载） 组合Ⅲ：平板挂车或履带车与结构重力、预应力、 土的重力及土侧压力中的一种或几种相组合。 （1）荷载效应组合： 《公路桥规》规定了六种荷载效应组合，最常见的是 以下三种： 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

(2)荷载系数: 1)结构重力产生的效应与汽车(或挂车或履带车) 荷载产生的效应同号时 =(v2Gx∑9)=12S+14S (组合I) 或=1.2S+1.1Sa1 (组合Ⅱ) 或=1.1S。+1.3S01+1.3S2(组合I 2)结构重力产生的效应与汽车(或挂车或履带车) 荷载产生的效应异号时 Sa=(v2G:∑)=09S+14 (组合I) 或=0.9S+1.1S (组合Ⅱ) 或=0.8S。+1.3S+1.3S。,(组合Ⅲ)

1）结构重力产生的效应与汽车（或挂车或履带车） 荷载产生的效应同号时： ( ) ' 1 '' 1 ' 1 2 ; 1.2 1.4 1.2 1.1 1.1 1.3 1.3 d g q G Q G Q G Q Q S G Q S S S S S S S = = +   = + +  或 或＝ ＋ （组合Ⅰ） （组合Ⅱ） （组合Ⅲ） 2）结构重力产生的效应与汽车（或挂车或履带车） 荷载产生的效应异号时： ( ) ' 1 '' 1 ' 1 2 ; 0.9 1.4 0.9 1.1 1.3 1.3 d g q G Q G Q G Q Q S G Q S S S S S S S = = +   = + +  或 或＝0.8 ＋ （组合Ⅰ） （组合Ⅱ） （组合Ⅲ） （2）荷载系数： 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

11.1.4正截面受弯强度计算 (1)计算的基本原则 1)基本假定 I.平截面假定 Ⅱ.不考虑混凝土的受拉强度; I.混凝土受拉的应力一应变关系采用欧洲混凝土协会 的标准规范给出的上升段为二次抛物线,下降段为 水平线所组成的曲线,极限压应变值取为0.003 2)等效矩形应力图形 等效原则即使得受压区混凝土压应力的合力C的大 小及作用位置不变 《公路桥规》取 E0=0.002,Ea=0.003,B=08095,y=0.9608

11.1.4 正截面受弯强度计算 （1）计算的基本原则 1）基本假定 I. 平截面假定； II. 不考虑混凝土的受拉强度； III. 混凝土受拉的应力－应变关系采用欧洲混凝土协会 的标准规范给出的上升段为二次抛物线，下降段为 水平线所组成的曲线，极限压应变值取为0.003。 2）等效矩形应力图形 《公路桥规》取： 0 cu     = = 0.002, 0.003, =0.8095, =0.9608 等效原则即使得受压区混凝土压应力的 合力C的 大 小及作用位置不变。 第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理

对钢筋混凝土受弯构件,《公路桥规》规定: 取B=0.9 3)截面相对受压区高度 0.9 g R 0.003E g 钢筋种类I级钢筋5号钢筋「Ⅱ、Ⅲ级钢筋 g 0.65 0.60 0.55 )最小配筋率 mIn hh 意义与pm相同

对钢筋混凝土受弯构件，《公路桥规》规定： 0 R a  = 取 ＝ 0.9 3）截面相对受压区高度 0.9 1 0.003 jg g g R E  = + 4）最小配筋率 min 0 A g bh  = 意义与 相同。  min 0.65 0.60 0.55 钢筋种类 Ⅰ级钢筋 5号钢筋 Ⅱ、Ⅲ级钢筋 jg  第十一章 混凝土结构按《公路桥规》的设计原理