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水工钢筋混凝土结构学 武汉大学土木工程学院 李大庆 第一章水工钢筋混凝土结构绪论 一 混凝土结构的基本原理 1 钢筋混凝土由混凝土和钢筋两种材料组成 这两种材料的力学特性是不相同的 2 两种材料必须按照合理的方式结合在一起 充分发挥各自的力学特性 提高构件的承载能力 3 必须保证两种材料能很好地共同工作 素混凝土梁承载力小 破坏突然 钢筋混凝土梁承载力大 变形性能好 破坏有预告 二 混凝土结构的主要优点和缺点 1 材料来源广泛 材料利用合理 结构整体性好 结构可模性好 结构耐久性好 结构耐火性好 施工设备简单 综合经济性好 2 结构自重较大 结构抗裂性差 承载力有限 施工周期较长 对环境影响较大三 混凝土和钢筋共同工作的原因 1 混凝土与钢筋有良好的粘结性能 可共同受力 2 两者温度线膨胀系数很接近 避免产生较大的温度应力 3 混凝土对钢筋有良好的保护作用 耐久性及耐高温 四 混凝土结构的应用和发展概况1 混凝土结构在土木工程中的应用 1 建筑工程 2 水电工程 3 港口工程 4 市政工程 5 交通工程 6 电力工程 7 石化工程 8 交通工程 9 军事工程2 混凝土结构材料的应用和发展 1 混凝土材料向着高强度 大应变 轻质量 长耐久等方向发展开发特种混凝土和扩展混凝土用途 2 钢筋材料向着高强度 大应变 低腐蚀 耐高温 高抗疲劳等发展开发其他替代加劲材料 3 混凝土结构形式的发展预应力结构 组合结构 加劲混凝土结构 FRP混凝土结构4 混凝土结构理论的发展 1 设计理论容许应力法破坏阶段法极限状态法 半概率 结构性能设计极限状态法 全概率 2 计算方法线弹性弹塑性断裂力学能量设计常规计算计算机仿真 5 混凝土结构设计规范的发展上世纪50年代照搬和借鉴前苏联相应规范上世纪60 70年代独立编制建立在统计与经验基础上的 半经验 半概率单一安全系数表达的极限状态法 的设计规范 上世纪90年代开始 基本制订 以概率理论为基础 以分项系数来表达其可靠度的极限状态法 的设计规范 6 理论研究的发展方向计算机仿真计算技术的应用 结构仿真试验技术的完善 结构设计的全概率方法的应用 我国的设计规范体系 我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构 混凝土结构的应用实例 1 建筑工程 2 交通工程 隧道 桥梁 高速公路 城市高架公路 地铁大都采用混凝土结构 大坝 拦海闸墩 渡槽 港口等必须采用混凝土结构 3 水利工程 4 特种工程 核电站的安全壳 热电厂的冷却塔 储水池 储气灌 海洋石油平台 电视塔等必须采用或多采用混凝土结构 五 本课程的目的和学习方法1 目的熟悉混凝土结构构件的受力性能 掌握混凝土结构的力学分析方法及构件的设计方法 了解混凝土结构的构造规定及一般的构造措施 能对现有混凝土结构或构件的性能进行评估 2 学习方法注意本课程与相关课程尤其是 材料力学 结构力学 课程的异同点 正确运用已有的力学知识解决实际问题 混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上 目前还缺乏完善的理论体系 很多公式不能由严密的逻辑推导得出 只能由试验结果回归而成 学习和应用时要