岩土工程设计安全度4+岩土工程材料.ppt

注册土木工程师 岩土 继续教育 岩土工程设计安全度 4岩土工程材料 4岩土工程材料 4 1工程材料的基本性质4 2建筑钢材4 3水泥4 4混凝土4 5钢筋混凝土4 6土工合成材料4 7可靠性设计中材料性能参数的选取 4 0材料性能与安全度 容许应力法总安全系数法概率极限状态法 4 0材料性能与安全度 荷载 作用 和抗力是任何工程普遍存在的一对矛盾 为了确保工程安全 抗力对于荷载必须有一定的裕度 这就是安全度 4 0材料性能与安全度 R 结构抗力 材料性能 几何参数 4 1工程材料的基本性质 决定材料性能的因素 材料的组成 材料的结构 材料的构造 4 1工程材料的基本性质 材料的基本物理性质 密度 孔隙率 与水有关的性质 材料的基本力学性质 强度变形脆性与韧性 4 1工程材料的基本性质 材料的耐久性材料在使用中 抵抗其自身和环境的长期破坏作用 保持其原有性能而不破坏 不变质的能力 温度 化学侵蚀 锈蚀 老化 虫蛀 4 2建筑钢材 基本成分 铁 碳 合金元素 杂质元素主要性能抗拉强度 冷弯 冲击韧性 硬度 耐疲劳性 4 2建筑钢材 钢筋混凝土结构对钢材性能的基本要求 1 强度高使用高强度的钢筋可以节省钢材用量 2 塑性好易于加工成型 钢筋混凝土构件的塑性性能 构件破坏前的预兆明显 对于保证人民生命和财产的安全十分重要 3 可焊性好钢筋连接以焊接连接的质量较好 耗费的钢材也较少 因此 要求钢筋的可焊性要好 以保证混凝土结构构件的质量 4 与混凝土的粘结锚固性能好钢筋和混凝土是两种物理力学性能不同的材料 粘结力是它们共同工作的基础 表面带肋的钢筋与混凝土的粘结锚固效果较好 4 2建筑钢材 强度设计值的确定以钢材屈服强度 或屈服点 为依据而确定 4 2建筑钢材 强度设计值的确定热轧钢筋强度标准值 根据屈服强度确定抗拉强度设计值 抗压强度设计值的确定 材料的分项系数取1 10预应力钢绞线 钢丝和热处理钢筋强度标准值 根据极限抗拉强度确定条件屈服点 0 85抗拉强度设计值 材料的分项系数取1 20 4 3水泥 强度等级42 5 42 5R 52 5 52 5R 62 5 62 5R标准试件28d抗压强度 3d强度要求 抗折强度要求 4 4混凝土 混凝土材料的优点 凝结前具有良好的塑性 与钢筋牢固粘结 硬化后抗压强度高 良好的耐久性 通过配比设计获得所需性能 就地取材 经济 4 4混凝土 混凝土材料的缺点 自重大 抗拉强度低 容易开裂 4 4混凝土 普通混凝土的主要技术性质 拌合物的和易性 强度立方体抗压强度 强度等级 轴心抗压强度抗拉强度 劈裂抗拉强度抗折 弯曲抗拉 强度 4 4混凝土 普通混凝土的主要技术性质 变形性能收缩温度变形荷载作用下的变形徐变 在长期荷载作用下产生的变形 4 4混凝土 普通混凝土的主要技术性质 混凝土的耐久性抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性 从而维持混凝土结构的安全 正常使用的能力包括抗渗 抗冻 抗侵蚀 碳化 碱骨料反应等 4 4混凝土 混凝土材料的可靠性与质量控制 强度概率分布 正态分布保证率 4 4混凝土 混凝土材料的可靠性与质量控制 质量控制初步控制 材料检验 配合比调整生产控制 材料计量 搅拌 运输 浇注 养护等环节合格控制 强度检验 分批验收 4 5钢筋混凝土 钢筋混凝土结构把钢筋和混凝土这两种材料结合在一起共同工作 使混凝土主要承受压力 钢筋主要承受拉力 充分利用了两种材料的性能钢筋与混凝土共同工作的基础 粘结力 4 5钢筋混凝土 钢筋混凝土结构的性能承载力 延性 耐久性 其它性能 整体性 经济性 自重 抗裂 施工 4 5钢筋混凝土 钢筋混凝土结构设计方法 建立在弹性理论上的容许应力法 考虑材料塑性的破损阶段法 极限状态设计法承载力变形裂缝 概率极限状态设计法 经验 随机变量概率可靠指标 经验安全系数 半经验半统计定值法 4 6土工合成材料 土工合成材料的性能土工合成材料的功能与应用 过滤 排水 隔离 加筋 防渗 防护 4 7可靠性设计中材料性能参数的选取 岩土工程材料的种类很多 性能特点也不相同 但有一个特点是共同的 那就是各种材料的性能参数都不是一个不变的常数 材料和岩土的性能参数不是确定的常数 但其变化是在一定范围内且有一定规律的 进行足够数量的试验 就可以在统计分析的基础上得到参数的分布特性 当试验数据不充分时 材料性能的标准值也可采用有关标准的规定值 并根据工程经验 经分析判断确定 4 7可靠性设计中材料性能参数的选取 材料性能一般采用随机变量概率模型描述 通常符合正态分布或对数正态分布 材料性能的各种统计参数和概率分布类型 应以试验数据为基础 运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定 4 7可靠性设计中材料性能参数的选取 材料强度的标准值可按其概率分布的0 05分位值确定材料强度设计值 材料强度标准值 材料强度分项系数材料弹性模量 泊松比等物理性能的标准值可按其概率分布的0 5分位值确定 4 7可靠性设计中材料性能参数的选取 当利用标准试件的试验结果确定结构中实际的材料性能时 应当考虑实际结构与标准试件 实际工作条件与标准试验条件的差别 岩土性能指标和地基 桩基