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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ei174

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η175

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σcon319

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