注册土木工程师考试(水工结构师)

《注册土木工程师考试(水工结构师)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注册土木工程师考试(水工结构师)（175页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、水工混凝土结构,Hydraulic Concrete Structure,水工混凝土结构,素混凝土结构 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构,2.1结构基本设计规定和原则,2.1.1结构的功能要求和极限状态 1. 结构的功能要求 结构的功能要求包括： 安全性、 适用性、 耐久性。,2. 结构的极限状态,（1）. 承载能力极限状态(安全性）（2）正常使用极限状态（适用性、耐久性）,2.1.2 结构的作用和作用效应,1.作用的概念与类型(1)永久作用G；(2)可变作用Q；(3)偶然作用A。,2. 荷载的代表值,（1）荷载标准值 （2）荷载准永久值Qk 可变荷载的准永久值由其标准值Qk乘以相应的长期组合

2、系数(1)得出。,3. 荷载分项系数及荷载设计值,4.作用（荷载）效应（ S ） ：,荷载在结构构件上引起的内力和变形。如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度 f、裂缝宽度 w 等,2.1.3 结构抗力（ R ）,结构构件的抵抗作用（荷载）效应的能力。 如受弯承载力Mu、 受剪承载力Vu、 容许挠度f、 容许裂缝宽度w。,1.材料强度的标准值 材料强度的标准值具有95的设计保证率,2. 材料强度分项系数和材料强度设计值,2.1.4结构的可靠度、失效概率及可靠指标,1. 结构的功能函数 Z=g(R，S)=RS 由于结构抗力R和作用效应S是随机变量，故功能函数Z也是随机变量。 2. 结构的可靠度

3、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。结构的可靠度是结构可靠性的概率度量,3. 失效概率及可靠指标,，pf。,2.1.5 概率极限状态设计表达式,1承载能力极限状态设计表达式 （1）基本组合 基本组合：持久状况或短暂状况下永久荷载与可变荷载效应组合。 基本组合承载能力极限状态设计表达式为,0结构重要性系数；,设计状况系数；,S荷载效应组合设计值；R结构构件抗力设计值；d结构系数；,G、Q永久荷载、可变荷载分项系数； Gk、Qk 永久荷载、可变荷载的标准值；,按水工建筑物荷载设计规范取用,CG、CQ永久荷载、可变荷载的荷载效应系数； R（）结构构件的抗力系数；f

4、c、fy材料强度的设计值；ak结构构件几何参数的标准值。,（2）偶然组合偶然状况下永久载荷、可变载荷与一种偶然荷载效应的组合。偶然荷载的分项系数取为1.0； 参与组合的某些可变荷载，可根据各类水 工建筑物设计规范的规定作适当折减。,2正常使用极限状态设计表达式正常使用极限状态验算的可靠度要求较低，一般要求=1.02.0。 材料强度采用标准值而不用设计值，即材料分项系数取为1.0。 荷载采用标准值而不用设计值，即荷载分项系数G及Q取为1.0。 结构系数d及设计状况系数也均取为1.0。按荷载效应的短期组合及长期组合分别验算。,（一）短期组合 0Ss(Gk，Qk，fk，ak)c1 （二）长期组合 0

5、Sl(Gk，Qk，fk，ak)c2c1、c2结构的功能限值（裂缝宽度或挠度）； Ss()、Sl()短期组合及长期组合时的功能函数；fk材料强度的标准值；可变荷载标准值的长期组合系数，参照有关荷载规范规定及工程经验取用。,2.1.6 混凝土结构的耐久性要求,1环境条件类别 2混凝土最低强度等级 3. 混凝土最大水灰比 4. 混凝土最小水泥用量 5. 混凝土抗渗性 6. 混凝土抗冻等级 7. 结构配筋与型式,1.在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率称为结构的（ ）。A.可靠性 B.安全度 C.可靠度 D.安全性,4.材料强度的标准值具有( )的保证率。 A.50 B.85 C.95

6、D.97.72,5.在正常使用极限状态计算中，荷载及材料强度均取（ ）。 A.平均值 B.标准值 C.设计值 D.最大值,6.下列表达中，正确的一项是（ ）。 A. 结构使用年限超过设计基准期后，该结构就应判定为危房或濒危工程 B. 正常使用极限状态的失效概率要求比承载能力极限状态的失效概率小 C. 从概率的基本概念出发，世界上没有绝对安全的建筑 D. 目前我国规定：所有工程结构的永久性建筑物，其设计基准期一律为50年,7.下列表达中，不正确的是（ ）。A. 当抗力R大于荷载效应S时，结构可靠，在此S 与R都是随机变量 B. 可靠指标与失效概率有一一对应的关系，因 此，也可作为衡量结构可靠性的

7、一个指标 C. R与S的平均值的差值（）越大时，值越 大；R与S的标准差与越小时， 值也越小 D. 目前，规范中的目标可靠指标是由“校准法”得出的，所以由条件设计出的结构，其安全度 在总体上是与原规范相当的。,2.2 素混凝土结构构件承载能力极限状态计算,2.2.1 一般规定 1. 素混凝土不得用于轴心受拉或偏心受拉构件。当裂缝形成会导致破坏、导致不允许的变 形或破坏结构的抗渗性能时，不应采用素混凝土受弯构件或合力作用点超出截面范围的偏心受压构件。 2.对素混凝土结构构件应进行下列计算： (1)承载能力计算，包括结构稳定性验算； (2)承受局部荷载部位的局部受压计算。,2.2.2 受压构件,对

8、于没有抗裂要求的构件，当轴向力至截面重心的距离 ( 为截面重心至受压区边缘的距离）时，不考虑混凝土受拉区作用，仅对受压区承载力进行计算。 当 0.4 0.8 时，也可按上式仅对受压区承载力进行计算，并应在混凝土受拉区配置构造钢筋;-但若考虑混凝土受拉区作用，受拉区和受压区承载力经计算均满足，则可不配置此项构造钢筋。,对于有抗裂要求的构件（如承受水压的构件）或没有抗裂要求而 0.8 的构件，应考虑混凝土受拉区作用，对受拉区和受压区承载力同时进行计算。 2.2.3 受弯构件 2.2.4 局部受压混凝土局部受压时的计算底面积，可根据局部受压面积与计算底面积同心对称的原则确定。,2.3. 钢筋混凝土构

9、件承载能力极限状态计算,2.3.1 受弯构件正截面承载力计算1.梁正截面工作的三个阶段,（一）第阶段未裂阶段荷载很小，应力与应变之间成线性关系;荷载，砼拉应力达到ft，拉区呈塑性变形；压区应力图接近三角形； 砼达到极限拉应变（et=etu），截面即将开裂（a状态），弯矩为开裂弯矩Mcr； a状态是抗裂计算依据。,（二）第阶段裂缝阶段荷载，拉区出现裂缝，中和轴上移，拉区砼脱离工作，拉力由钢筋单独承担。 阶段是正常使用阶段变形和裂缝宽度计算依据。 拉区有许多裂缝，纵向应变量测标距有足够长度（跨过几条裂缝），平均应变沿截面高度分布近似直线。 （平截面假定）,（三）第阶段破坏阶段荷载，钢筋应力先达到屈

10、服强度fy； 压区砼边缘应变随后达到极限压应变ecu，砼发生纵向水平裂缝压碎（状态），弯矩为极限弯矩Mu。 阶段是正截面承载力计算依据。,2.梁的正截面三种破坏形态,适筋梁破坏：塑性破坏。 超筋梁破坏：脆性破坏。 少筋梁破坏：脆性破坏。,（一）第1种破坏情况适筋破坏配筋量适中： 受拉钢筋先屈服，然后砼边缘达到极限压应变cu，砼被压碎，构件破坏。破坏前，有显著的裂缝开展和挠度，有明显的破坏预兆，属延性破坏。,（二）第2种破坏情况超筋破坏配筋量过多： 受拉钢筋未达到屈服，受压砼先达到极限压应变而被压坏。承载力控制于砼压区，钢筋未能充分发挥作用。裂缝根数多、宽度细，挠度也比较小，砼压坏前无明显预兆，

11、属脆性破坏。,（三）第3种破坏情况少筋破坏配筋量过少： 拉区砼一出现裂缝，钢筋很快达到屈服，可能经过流幅段进入强化段。破坏时常出现一条很宽裂缝，挠度很大，不能正常使用。开裂弯矩是其破坏弯矩，属于脆性破坏。,3.受弯构件单筋矩形截面承载力计算,(1)计算基本假定 （1）平截面假定。 （2）不考虑受拉区砼的工作。 （3）受压区砼采用理想化的应力应变曲线。 （4）有明显屈服点的钢筋应力应变关系采用理想的弹塑性曲线。,(2)计算简图,(3)基本计算公式及公式的适用条件,适用条件,防止超筋脆性破坏,防止少筋脆性破坏,配筋率,适筋梁的判别条件, 相对受压区高度,相对界限受压区高度,第三章 受弯构件正截面承

12、载力计算,三.承载力复核,已知：截面尺寸b，h(h0)、截面配筋As，以及材料强度fy、fc 求：截面的受弯承载力 Mu 未知数：受压区高度x和受弯承载力Mu 基本公式：,受弯承载力Mu可求。,3.4 单筋矩形截面受弯承载力计算,4. 受弯构件双筋矩形截面承载力计算,双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。,计算简图和基本公式,双筋截面达到Mu的标志仍然是受压边缘砼达到ecu。 在受压边缘砼应变达到ecu前，如受拉钢筋先屈服，则其破坏形态与适筋梁类似，有较大延性。 在截面受弯承载力计算时，受压区砼的应力仍可按等效矩形应力图方法考虑。 受压钢筋应力钢筋和砼共同变形ecu 值在0.0020.00

13、4范围变化，取ecu =0 . 002,适用条件, 防止超筋脆性破坏, 保证受压钢筋强度充分利用,为使受压钢筋距中和轴足够远，得到足够变形，应力才能达到屈服强度。 双筋截面一般不会出现少筋破坏情况，故可不必验算最小配筋率。,对于受压钢筋应力达不到屈服强度 假定受压钢筋和砼的压力 作用点均在钢筋重心位置,截面设计（一）第一种情况,已知：弯矩设计值M，截面尺寸b，h(h0)，材料强度fy、fc 未知数：受压区高度x、截面配筋As ， As 基本公式：,两个方程，三个未知数，根据充分利用受压区砼受压使 钢筋用量（As + As）为最小原则，取x = xb ，截面配筋可求。,（二）第二种情况,已知：弯

14、矩设计值M，截面尺寸b，h(h0)，材料强度fy、fc ，受压钢筋截面面积 As 未知数：受压区高度x、受拉钢筋As 基本公式：,两个方程，两个未知数，受拉钢筋As可求。,如何处理？,如何处理？,5.受弯构件T形截面承载力计算,挖去受拉区砼，形成T形截面，对受弯承载力没有影响。 节省砼，减轻自重。,受拉钢筋较多，可将截面底部适当增大，形成工形截面。工形截面的受弯承载力的计算与T形截面相同。,(1) T形截面梁的分类与判别方法 （一）第一种情况,计算公式与宽度为bf的矩形截面相同,防止超筋脆性破坏，应满足x xb。第一类T形截面，该适用条件一般能满足。 防止少筋脆性破坏，应满足rrmin， r

15、=As/bh0 ， b为T形截面的腹板宽度。,（二）第二种情况,防止超筋脆性破坏，应满足：,防止少筋脆性破坏，应满足： rrmin 第二类T形截面，该条件一般能满足。,第一类T形截面,第二类T形截面,界限情况, T形梁类型判别,10. 梁的混凝土保护层厚度是指（ ）。 A 从受力钢筋截面形心算起到截面受拉边缘的距离 B 从受力钢筋外边缘算起到截面受拉边缘的距离 C 从箍筋外边缘算起到截面受拉边缘的距离 11 梁的受拉区纵向受力钢筋一排能排下时，改成两排后正截面受弯承载力将会（ ）。 A 有所增加 B 有所减少 C 既不增加也不减少,13 对适筋梁，最终破坏时正截面所能承受的荷载（ ）。 A 远大于受拉钢筋屈服时承受的荷载 B 稍大于受拉钢筋屈服时承受的荷载 C 等于受拉钢筋屈服时承受的荷载 15.受弯构件正截面承载力计算中，当 时，发生的破坏将是（ ）。 A 适筋破坏 B 少筋破坏 C 超筋破坏,