桥梁结构设计方法课件.ppt

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1、任务2.1：桥梁建设程序与设计内容任务2.2：桥梁设计作用任务2.3：桥梁结构设计方法任务2.4：桥梁结构图纸识读任务2.5：钢筋混凝土材料性能单元2桥梁设计初步一、结构的功能要求1、结构的功能要求安全性适用性耐久性一、结构的功能要求安全性结构在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用，其中包括荷载引起的内力、振动过程中的恢复力以及由外加变形（如超静定结构的支座沉降）、约束变形（如温度变化或混凝土收缩引起的构件变形受到的约束）所引起的内力。结构在设计规定的偶然事件发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳

2、定性，不发生倒塌或连续破坏。一、结构的功能要求适用性结构在正常使用时具有良好的工作性能，不发生过大的变形或宽度过大的裂缝，不产生影响正常使用的振动。耐久性结构在正常维护下具有足够的耐久性能，不发生钢筋锈蚀和混凝土的严重风化等现象。所谓足够的耐久性能，系指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料性能的恶化不会导致结构出现不可接受的失效概率。从工程概念上讲，足够的耐久性能就是指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。一、结构的功能要求1、结构的功能要求——安全性、适用性、耐久性这些功能要求概括起

3、来称为结构的可靠性。即结构在规定的时间内（设计基准期），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用维护）完成预定功能（安全性、适用性和耐久性）的能力。显然，增大结构设计的余量，如加大结构构件的截面尺寸或钢筋数量，或提高对材料性能的要求，总是能够增加或改善结构的安全性、适应性和耐久性要求，但这将使结构造价提高，不符合经济的要求。因此，结构设计要根据实际情况，解决好结构可靠性与经济性之间的矛盾。既要保证结构具有适当的可靠性，又要尽可能降低造价，做到经济合理。一、结构的功能要求2、设计基准期所谓设计基准期，是为确

4、定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数。《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283—1999）规定：桥梁结构取100年的设计基准期。设计基准期表示在这个时间域内结构的失效概率是有效的。结构的设计基准期虽与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构使用年限超过设计基准期后，表明结构的失效概率将会比设计时的预期值大，但并不等于结构丧失功能或报废。二、极限状态设计法公路桥涵结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计二、极限状态设计法1、承载能力极限状态：这种极限状态对应于结构或结构构件达

5、到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如滑动、倾覆等）；（2）结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不能继续承载；（3）结构转变成机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定(如柱的压屈失稳等）；承载能力极限状态涉及结构的安全问题，可能导致人员伤亡和大量财产损失，所以必须具有较高的可靠度（安全度）或较低的失效率概率。《桥规》（JTGD62—2004）规定：承载能

6、力极限状态，应根据桥涵破坏可能产生的后果的严重程度，划分为以下三个安全等级进行设计：公路桥涵结构的设计安全等级安全等级破坏后果设计可靠度桥涵类型一级很严重最高特大桥、重要大桥二级严重中等大桥、中桥、重要小桥三级不严重较低小桥、涵洞二、极限状态设计法2、正常使用极限状态。正常使用极限状态以弹性理论或弹塑性理论为基础，主要进行以下三方面的验算：应力限制变形限制裂缝宽度限制二、极限状态设计法3、三种设计状况公路桥涵应根据不同种类的作用（或荷载）及其对桥涵的影响、桥涵所处的环境条件，考虑以下三种设计状况，并对其进行相

7、应的极限状态设计：持久状况：短暂状况：偶然状况：二、极限状态设计法3、三种设计状况持久状况：桥涵建成后承受自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。该状况桥涵应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。短暂状况：桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计，必要时才作正常使用极限状态设计。偶然状况：在桥涵使用过程中偶然出现的如罕遇地震的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计。4、作用效应及结构抗力1）作用效应及作用效应设计值作用效应是指结构对所受作用的反应，如弯矩、扭矩、位移等

8、。作用效应设计值是指作用标准值效应与作用分项系数的乘积，分作用分项系数和抗力分项系数两类。2）结构抗力结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗裂度等。影响结构抗力的主要因素是材料性能（材料的强度、变形模量等物理力学性能）、几何参数（截面形状、面积、惯性矩等）以及计算模式的精确性等。考虑到材料性能的变异性、几何参数及计算模式精确性的不确定性，所以由这些因素综合而成的结构抗力也