结构设计原理课件 单元十三 圬工结构设计计算简介

单元十三

圬工结构设计计算简介结构设计原理千年赵州桥——一块块石头垒起的文化自信和大国匠心赵州桥建于隋大业年间，是著名匠师李春建造的单孔敞肩型石拱桥，桥长64.40米，跨径37.02米，是当时世界上跨径最大、建造最早的石拱桥。文化自信：其主拱由28道相互独立的拱圈并列而成，这种独特的结构设计在当时是一项伟大的创新，体现了古代工匠的智慧和勇于创新的精神。大国匠心：在建造过程中，工匠们对每一块石料的选择、加工以及砌筑都精益求精，确保了桥梁的坚固性和耐久性，历经千年仍屹立不倒，这充分展现了工匠精神的内涵。01§13-1概述03§13-3圬工结构的承裁力计算目录单元十三圬工结构设计计算简介02§13-2砌体的强度与变形§13-1

概述单元十三圬工结构设计计算简介§13-1概述①能叙述圬工结构的概念②能说出块材的类型及要求；③能描述砂浆的作用和类型。学习目标：✱✱说明：是重点；既是重点，也是难点。✱✱✱✱✱一、定义§13-1概述石结构：采用胶结材料（砂浆、小石子、混凝土等）将石料等块材连接成整体的结构物。混凝土结构：《桥规》中对由预制或整体浇筑的素混凝土、片石混凝土构成的结构物。圬工结构：石结构和混凝土结构统成为圬工结构。说一说：请举例说明哪些工程属于圬工结构？二、圬工结构的材料§13-1概述（一）石料：可分为细集料、半细集料、块石、片石和石材。（二）混凝土（三）砂浆：

1、砂浆的类型按胶结料的不同可分为：

（1）水泥砂浆；（2）混合砂浆；（3）非水泥砂浆2、砂浆的物理力学性能指标：砂浆的强度、和易性和保水性。

3、砂浆的强度等级是指边长70.7mm的砂浆立方体试块经28d的标准养护，按统一的标准试验方法测的极限抗压强度；

4、砂浆的和易性，是指砂浆在自身与外力的作用下的流动性能，反映了砂浆的可塑性；

5、砂浆的保水性系指砂浆在运输和砌筑过程中保持其水份的能力，它直接影响砌体的质量。二、圬工结构的材料§13-1概述§13-1概述泉州洛阳桥（首创"筏形基础"与生物固基技术）——祖先的智慧

洛阳桥原名万安桥，是古代中国桥梁建筑的杰作之一。位于洛阳口，距福建泉州城5公里，北宋皇佑五年至嘉佑四年(1053~1059年)由泉州知州蔡襄主持修造。列为国家级重点文物保护单位。桥长834米，宽7米。作为中国现存最早的跨海石桥，其"筏型基础"、"种[1]蛎固基法"，是中国乃至世界造桥技术创举，充分显示了中国古代劳动人民的非凡智慧。（四）砌体根据所用块材不同可分为：（1）片石砌体；（2）块石砌体；（3）粗料石砌体；（4）半细料石砌体；（5）细料石砌体；（6）混凝土预制块砌体。§13-1概述二、圬工结构的材料§13-2砌体的强度与变形单元十三圬工结构设计计算简介§13-2砌体的强度与变形1、能说明影响砌体抗压强度的因素。2、能描述砌体受拉、弯曲受拉和受剪时破坏特点。学习目标：说明：是重点；既是重点，也是难点。✱✱✱✷✷✷✷一、砌体的抗压强度

§13-2砌体的强度与变形一、砌体的抗压强度

1、砌体中实际应力状态砌体的单块块材内产生复杂应力状态的原因：（1）砂浆层的非均匀性；（2）块材与砂浆的横向变形差异。2、影响砌体抗压强度的主要因素(1)块材的强度、尺寸和形状；(2)砂浆的物理力学性能；(3)砌筑质量的影响。试一试：请试着分析影响砌体抗压强度的因素有哪些？一、砌体的抗压强度

§13-2砌体的强度与变形3、砌体的抗压极限强度(1)混凝土预制块砂浆砌体抗压强度设计值(2)块石砂浆砌体抗压强度设计值(3)片石砂浆砌体抗压强度设计值二、砌体的抗拉、抗弯与抗剪强度§13-2砌体的强度与变形按照外力作用于砌体的方向，砌体的受拉，弯曲抗拉和受剪破坏情况：1.轴心受拉破坏：抵抗破坏的强度主要取决于灰缝的法向黏结强度。由于法向黏结强度不易保证，工程中一般不容许采用利用法向黏结强度的轴心受拉构件。在平行于水平灰缝的轴心拉力作用下，砌体可能沿齿缝截面发生破坏当拉力作用方向与水平灰缝垂直时，砌体可能沿截面发生破坏试一试：请试着分析砌体哪些位置会受拉、受弯或受剪二、砌体的抗拉、抗弯与抗剪强度§13-2砌体的强度与变形2.弯曲受拉破坏：抵抗破坏的强度主要取决于灰缝的法向黏结强度。a)沿通缝截面1-1的弯曲受拉破坏;b)沿齿缝截面2-2的弯曲受拉破坏二、砌体的抗拉、抗弯与抗剪强度§13-2砌体的强度与变形3.受剪破坏：抵抗受剪破坏的强度主要取决于灰缝的黏结强度。通缝截面受剪破坏齿缝截面受剪破坏三、圬工砌体的温度变形与弹性模量§13-2砌体的强度与变形

1、圬工砌体的温度变形线膨胀系数：单位长度砌体的线性伸长称为该砌体的线膨胀系数。混凝土：1.0×10-5/℃各种砌体：0.8×10-5/℃混凝土预制块砌体：0.9×10-5/℃

2、圬工砌体的弹性模量圬工砌体为弹性塑性体，砌体的变形模量是一个变量。

3、圬工砌体间或与其他材料间的摩擦系数，按表13-15取用。§13-3圬工结构的承裁力计算单元十三圬工结构设计计算简介§13-3圬工结构的承裁力计算1、能描述圬工结构的设计原则；2、能叙述圬工受压构件正截面承载力计算原理学习目标：说明：是重点；既是重点，也是难点。✱✱✱✷✷✷一、设计原则

§13-3圬工结构的承裁力计算

圬工桥涵结构应按承载能力极限状态设计，并满足正常使用极限状态的要求。但根据圬工桥涵结构的特点，其正常使用极限状态的要求，一般情况下可由相应的构造措施来保证。圬工结构的设计原则是:作用组合的效应设计值小于或等于结构构件承载力的设计值。其表达式为：遵守行业规范、标准，增强安全意识。二、圬工受压构件正截面承载力计算

§13-3圬工结构的承裁力计算（一）偏心距在限值内的圬工受压构件轴向承载力计算

1、砌体受压构件当轴向力偏心距在限值以内，承载力按下式计算：

式中字母含义详见教材释义。例题详见教材。§13-3圬工结构的承裁力计算二、圬工受压构件正截面承载力计算

（一）偏心距在限值内的圬工受压构件轴向承载力计算2、混凝土受压构件混凝土偏心受压构件，在规定的受压偏心矩限值范围内，假定受压区的法向应力图形为矩形，其应力取混凝土抗压强度的设计值，取轴向力作用点与受压区法向应力的合力作用点相重合的原则确定受压区的面积受压承载力按下式计算：

§13-3圬工结构的承裁力计算二、圬工受压构件正截面承载力计算

（一）偏心距在限值内的圬工受压构件轴向承载力计算2、混凝土受压构件(1)单向偏心受压受压区高度，应按下列条件确定:

矩形截面的受压承载力可按下列公式计算：§13-3圬工结构的承裁力计算二、圬工受压构件正截面承载力计算

a)单向偏心受压b)双向偏心受压混凝土构件偏心受压§13-3圬工结构的承裁力计算二、圬工受压构件正截面承载力计算

（一）偏心距在限值内的圬工受压构件轴向承载力计算2、混凝土受压构件(2)双向偏心受压受压区高度和宽度，应按下列条件确定:矩形截面的偏心受压承载力可按下列公式计算：受压构件偏心距§13-3圬工结构的承裁力计算二、圬工受压构件正截面承载力计算

(二)偏心距超过限值时的圬工受压构件轴向承载力计算当轴向力的偏心距e超过表13-18偏心距限值时，构件承载力应按下列公式计算：单向偏心双向偏心例题详见教材。§13-3圬工结构的承裁力计算二、圬工受压构件正截面承载力计算

(三)圬工构件抗弯和抗剪承载力计算1.抗弯承载力计算圬工砌体在弯矩的作用下，可能沿通缝和齿缝截面产生弯曲受拉而破坏。因此，对于超偏心受压构件，以及受弯构件，均应进行抗弯承载力的计算。《桥规》(JTGD61-2004)规定：结构构件正截面受弯时，按下列公式计算：§13-3圬工结构的承裁力计算二、圬工受压构件正截面承载力计算

(三)圬工构件抗弯和抗剪承载力计算2.抗剪承载力计算在受剪构件中，除水平剪力外，还作用有垂直压力。砌体构件的受剪试