第1章 绪论 1
1.1 混凝土结构的一般概念及特点 1
1.1.1 混凝土结构的一般概念 1
1.1.2 混凝土结构的特点 3
1.2 混凝土结构的发展概况与应用 3
1.2.1 混凝土结构的发展概况 3
1.2.2 混凝土结构的应用 4
1.3 本课程的主要内容、特点和学习方法 7
1.3.1 本课程的主要内容 7
1.3.2 本课程的特点和学习方法 7
本章小结 8
思考题 8
第2章 混凝土结构材料的物理力学性能 10
2.1 混凝土 10
2.1.1 单轴向应力状态下的混凝土强度 10
2.1.2 复合应力状态下的混凝土强度 13
2.1.3 混凝土的变形 14
2.2 钢筋 21
2.2.1 钢筋的成分、品种和级别 21
2.2.2 钢筋的强度和变形性能 22
2.2.3 钢筋的疲劳 24
2.2.4 钢筋的冷加工 25
2.2.5 混凝土结构对钢筋性能的要求 26
2.3 钢筋与混凝土的粘结 27
2.3.1 粘结的概念 27
2.3.2 粘结的作用 28
2.3.3 粘结力的组成 28
2.3.4 粘结强度 29
2.3.5 影响粘结强度的因素 30
2.3.6 钢筋的锚固 31
2.3.7 钢筋的连接 32
2.3.8 混凝土保护层 34
2.4 公路桥涵工程混凝土结构材料 35
2.4.1 公路桥涵工程混凝土结构材料要求 35
2.4.2 公路桥涵工程混凝土结构一般构造要求 35
本章小结 36
思考题 37
第3章 混凝土结构设计的基本原则 38
3.1 结构的功能要求和极限状态 38
3.1.1 结构上的作用、作用效应及结构抗力 38
3.1.2 结构的功能要求 39
3.1.3 结构的极限状态 40
3.2 概率极限状态设计方法 41
3.2.1 结构可靠度 41
3.2.2 失效概率与可靠指标 42
3.2.3 目标可靠指标 43
3.3 荷载的代表值 43
3.3.1 荷载标准值 44
3.3.2 荷载组合值 44
3.3.3 荷载频遇值 44
3.3.4 荷载准永久值 45
3.4 材料强度的标准值和设计值 45
3.4.1 钢筋强度的标准值和设计值 45
3.4.2 混凝土强度的标准值和设计值 46
3.5 实用设计表达式 46
3.5.1 承载能力极限状态设计表达式 46
3.5.2 正常使用极限状态设计表达式 49
3.6 公路桥涵工程混凝土结构设计的基本原则 50
3.6.1 两种结构的区别及其原因 50
3.6.2 极限状态设计表达式 51
本章小结 53
思考题 53
第4章 受弯构件正截面的受力性能与设计 55
4.1 概述 55
4.2 受弯构件的一般构造 56
4.2.1 梁的一般构造 56
4.2.2 板的一般构造 58
4.3 受弯构件正截面的受弯性能 59
4.3.1 适筋梁的受弯性能试验 59
4.3.2 配筋率对正截面破坏形态的影响 62
4.4 受弯构件正截面受弯承载力的计算方法 63
4.4.1 正截面承载力计算的基本假定 63
4.4.2 等效矩形应力图 64
4.4.3 适筋破坏与超筋破坏的界限条件 65
4.4.4 适筋破坏与少筋破坏的界限条件 66
4.5 单筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算 67
4.5.1 基本计算公式及其适用条件 67
4.5.2 基本计算公式的应用 68
4.5.3 正截面受弯承载力的计算系数及其计算方法 74
4.6 双筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算 77
4.6.1 概述 77
4.6.2 基本计算公式及其适用条件 78
4.6.3 基本计算公式的应用 78
4.7 T形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算 85
4.7.1 概述 85
4.7.2 两类T形截面及其判别条件 87
4.7.3 基本计算公式及其适用条件 88
4.7.4 基本计算公式的应用 89
4.8 深受弯构件的正截面承载力计算 95
4.8.1 深受弯构件的概念 95
4.8.2 深梁的受力性能 96
4.8.3 短梁的弯曲性能 98
4.8.4 深受弯构件的正截面受弯承载力计算 98
4.9 公路桥涵工程受弯构件的正截面设计 98
4.9.1 一般构造要求 98
4.9.2 基本假定 100
4.9.3 相对界限受压区高度 100
4.9.4 单筋矩形截面正截面承载力计算 101
4.9.5 双筋矩形截面正截面承载力计算 102
4.9.6 T形与I形截面正截面承载力计算 103
本章小结 104
思考题 106
习题 107
第5章 受弯构件斜截面的受力性能与设计 109
5.1 概述 109
5.2 无腹筋简支梁的受剪性能 110
5.2.1 无腹筋简支梁斜裂缝形成前后的应力状态 110
5.2.2 无腹筋简支梁的受剪破坏形态 112
5.3 有腹筋简支梁的受剪性能 114
5.3.1 箍筋的作用和箍筋的配筋率 114
5.3.2 有腹筋简支梁的受剪破坏形态 115
5.3.3 简支梁斜截面受剪机理 115
5.3.4 影响斜截面受剪承载力的主要因素 116
5.4 受弯构件斜截面受剪承载力计算公式 118
5.4.1 基本假定 118
5.4.2 仅配箍筋梁的斜截面受剪承载力计算公式 119
5.4.3 既配箍筋又配弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力计算公式 120
5.4.4 斜截面受剪承载力计算公式的适用条件 120
5.4.5 连续梁的受剪性能及其斜截面受剪承载力 121
5.4.6 板类受弯构件的斜截面受剪承载力 122
5.5 受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算 123
5.5.1 计算截面的选取 123
5.5.2 截面设计 123
5.5.3 截面复核 130
5.6 保证斜截面受弯承载力的构造措施 133
5.6.1 抵抗弯矩图 134
5.6.2 纵筋的弯起 135
5.6.3 纵筋的截断 136
5.6.4 纵筋的锚固 137
5.6.5 箍筋的构造要求 139
5.6.6 钢筋混凝土伸臂梁的设计实例 140
5.7 深受弯构件斜截面承载力计算 146
5.7.1 深受弯构件的剪切性能 146
5.7.2 深受弯构件的斜截面受剪承载力计算 146
5.7.3 深受弯构件的构造规定 148
5.8 公路桥涵工程受弯构件的斜截面设计 150
5.8.1 斜截面抗剪承载力的计算位置 150
5.8.2 斜截面抗剪承载力的计算公式及其适用条件 151
5.8.3 斜截面抗剪承载力的配筋设计方法 153
5.8.4 斜截面抗弯承载力 155
5.8.5 纵向钢筋和箍筋的构造要求 156
本章小结 158
思考题 159
习题 160
第6章 受压构件的受力性能与设计 162
6.1 概述 162
6.2 受压构件的一般构造 163
6.2.1 截面形式和尺寸 163
6.2.2 材料强度等级 163
6.2.3 纵向钢筋 163
6.2.4 箍筋 164
6.3 轴心受压构件正截面的受力性能与承载力计算 165
6.3.1 配普通箍筋轴心受压构件正截面的受力性能与承载力计算 166
6.3.2 配螺旋箍筋轴心受压构件正截面的受力性能与承载力计算 168
6.4 偏心受压构件正截面的受力性能 172
6.4.1 偏心受压短柱的破坏形态 172
6.4.2 附加偏心距ea与初始偏心距ei 174
6.4.3 偏心受压长柱的受力性能 174
6.4.4 偏心距增大系数η 175
6.5 矩形截面非对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算 176
6.5.1 基本计算公式及其适用条件 176
6.5.2 大、小偏心受压的判别条件 179
6.5.3 截面设计 180
6.5.4 截面复核 192
6.6 矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算 201
6.6.1 大、小偏心受压构件的判别条件 201
6.6.2 基本计算公式及其适用条件 202
6.6.3 截面设计 203
6.6.4 截面复核 207
6.7 I形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算 211
6.7.1 基本计算公式及其适用条件 211
6.7.2 大、小偏心受压的判别 214
6.7.3 截面设计 214
6.7.4 截面复核 220
6.8 偏心受压构件的Nu-Mu相关曲线 223
6.8.1 矩形截面对称配筋偏心受压构件的Nu-Mu相关曲线方程 223
6.8.2 Nu-Mu相关曲线的特点与工程应用 224
6.9 偏心受压构件的斜截面受剪承载力计算 227
6.10 公路桥涵工程受压构件的设计 228
6.10.1 轴心受压构件 228
6.10.2 矩形截面偏心受压构件 229
6.10.3 T形和I形截面偏心受压构件 231
6.10.4 受压构件的构造要求 232
本章小结 232
思考题 235
习题 235
第7章 受拉构件的受力性能与设计 238
7.1 受拉构件的分类 238
7.2 轴心受拉构件的正截面承载力计算 239
7.2.1 轴心受拉构件的受力特点 239
7.2.2 轴心受拉构件正截面承载力计算 239
7.3 偏心受拉构件的正截面承载力计算 240
7.3.1 偏心受拉构件正截面的破坏形态 240
7.3.2 矩形截面小偏心受拉构件正截面承载力计算的基本公式及其适用条件 241
7.3.3 矩形截面大偏心受拉构件正截面承载力计算的基本公式及其适用条件 242
7.3.4 截面设计与截面复核 243
7.4 偏心受拉构件的斜截面受剪承载力计算 248
7.5 公路桥涵工程受拉构件的设计 249
7.5.1 轴心受拉构件正截面承载力计算 249
7.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算 249
本章小结 251
思考题 251
习题 252
第8章 受扭构件的受力性能与设计 253
8.1 概述 253
8.2 纯扭构件的受力性能与承载力计算 254
8.2.1 纯扭构件的受力性能 254
8.2.2 纯扭构件开裂扭矩的计算 256
8.2.3 受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩计算 257
8.2.4 纯扭构件的受扭承载力计算 258
8.3 弯剪扭构件的受力性能与承载力计算 261
8.3.1 弯剪扭构件的受力性能 261
8.3.2 剪扭构件的承载力计算 262
8.3.3 弯扭构件的承载力计算 265
8.3.4 弯剪扭构件的承载力计算 265
8.4 矩形截面压弯剪扭构件的受力性能与承载力计算 266
8.4.1 轴向压力对受扭承载力的影响 266
8.4.2 压扭构件的承载力计算 266
8.4.3 压弯剪扭构件的承载力计算 267
8.5 受扭构件承载力计算公式的适用条件与钢筋的构造要求 267
8.5.1 计算公式的适用条件 267
8.5.2 受扭构件钢筋的构造要求 268
8.6 受扭构件承载力计算流程图与例题 269
8.7 公路桥涵工程受扭构件的设计 275
8.7.1 矩形和箱形截面纯扭构件承载力计算 275
8.7.2 矩形和箱形截面剪扭构件承载力计算 276
8.7.3 矩形、T形、I形和箱形截面弯剪扭配筋的上下限 278
8.7.4 矩形、T形、I形和箱形截面弯剪扭配筋计算 278
8.7.5 构造要求 281
本章小结 281
思考题 283
习题 283
第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 285
9.1 概述 285
9.2 裂缝宽度验算 286
9.2.1 裂缝出现与开展的过程 286
9.2.2 最大裂缝宽度ωmax的计算 287
9.2.3 裂缝宽度验算 292
9.3 变形验算 295
9.3.1 钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点 295
9.3.2 短期刚度Bs的计算 296
9.3.3 刚度B的计算 298
9.3.4 最小刚度原则与挠度计算 299
9.3.5 受弯构件挠度验算 300
9.4 混凝土结构的耐久性 302
9.4.1 影响混凝土结构耐久性的主要因素 302
9.4.2 混凝土结构的耐久性设计 302
9.5 公路桥涵工程混凝土构件的裂缝宽度、变形验算与耐久性设计 304
9.5.1 裂缝宽度验算 304
9.5.2 公路桥涵工程受弯构件变形验算 306
9.5.3 公路桥涵工程中的耐久性设计 307
本章小结 308
思考题 309
习题 309
第10章 预应力混凝土构件的受力性能与设计 311
10.1 概述 311
10.1.1 一般概念 311
10.1.2 预应力混凝土的分类 313
10.1.3 张拉预应力钢筋的方法 314
10.1.4 锚具 316
10.1.5 预应力混凝土材料 318
10.1.6 预应力混凝土的特点 318
10.2 预应力损失 319
10.2.1 张拉控制应力σcon 319
10.2.2 预应力损失 320
10.2.3 预应力损失值的分阶段组合 324
10.2.4 有效预应力沿构件长度的分布规律 325
10.3 预应力混凝土轴心受拉构件各阶段的应力分析 326
10.3.1 先张法轴心受拉构件 326
10.3.2 后张法轴心受拉构件 328
10.4 预应力混凝土轴心受拉构件的设计与验算 331
10.4.1 使用阶段的承载力计算 331
10.4.2 使用阶段的裂缝控制验算 332
10.4.3 施工阶段的承载力验算 334
10.4.4 施工阶段的局部受压承载力验算 334
10.5 预应力混凝土受弯构件各阶段的应力分析 341
10.6 预应力混凝土受弯构件的设计与验算 344
10.6.1 使用阶段正截面承载力计算 344
10.6.2 使用阶段斜截面承载力计算 347
10.6.3 使用阶段正截面裂缝控制验算 350
10.6.4 使用阶段斜截面抗裂验算 351
10.6.5 施工阶段的验算 353
10.6.6 挠度验算 355
10.7 预应力混凝土构件的构造要求 360
10.7.1 截面形状与尺寸 360
10.7.2 先张法构件 361
10.7.3 后张法构件 361
10.8 公路桥涵工程中预应力混凝土构件的设计 363
10.8.1 张拉控制应力和预应力损失 363
10.8.2 预应力混凝土受弯构件承载力计算 367
10.8.3 预应力混凝土受弯构件应力计算和应力控制 369
10.8.4 预应力混凝土受弯构件抗裂验算 374
10.8.5 预应力混凝土受弯构件变形验算 375
10.8.6 预应力混凝土受弯构件锚固区计算 376
本章小结 378
思考题 378
习题 379
附录A GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》相关附表 381
附录B JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》相关附表 390
参考文献 395