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第1章 概论 1

1.1 混凝土结构的基本概念和特点 1

1.1.1 混凝土结构的基本概念 1

1.1.2 混凝土结构的特点 3

1.2 混凝土结构的应用及发展 3

1.2.1 发展阶段 3

1.2.2 应用 4

1.2.3 拓展 5

1.3 本课程的主要内容及特点 7

1.3.1 主要内容 7

1.3.2 课程特点与学习方法 7

小结 8

思考题 8

第2章 钢筋和混凝土材料的基本性能 9

2.1 钢筋的基本性能 9

2.1.1 钢筋的品种和级别 9

2.1.2 钢筋的强度和变形性能 10

2.1.3 钢筋的冷加工 13

2.1.4 混凝土结构对钢筋性能的要求 14

2.2 混凝土的基本性能 15

2.2.1 混凝土的强度 15

2.2.2 混凝土的变形性能 23

2.3 钢筋与混凝土的粘结 33

2.3.1 一般概念 33

2.3.2 粘结应力的特点 34

2.3.3 粘结破坏机理 35

2.3.4 影响粘结强度的因素 36

2.3.5 钢筋的锚固和连接 38

2.4 公路桥涵工程混凝土结构材料 41

2.4.1 钢筋 41

2.4.2 混凝土 41

小结 42

思考题 42

第3章 结构设计基本原理 44

3.1 结构可靠度及结构设计方法 44

3.1.1 结构上的作用、作用效应及结构抗力 44

3.1.2 结构的预定功能及结构可靠度 45

3.1.3 结构的安全等级 45

3.1.4 混凝土结构构件设计计算方法 46

3.2 荷载和材料强度的取值 47

3.2.1 荷载标准值的确定 47

3.2.2 材料强度标准值的确定 49

3.3 概率极限状态设计方法 51

3.3.1 结构的极限状态 51

3.3.2 结构的设计状况 52

3.3.3 结构的功能函数和极限状态方程 52

3.3.4 结构可靠度的计算 53

3.4 结构极限状态设计表达式 56

3.4.1 承载能力极限状态设计表达式 56

3.4.2 正常使用极限状态设计表达式 58

3.5 公路桥涵工程混凝土结构设计方法 60

3.5.1 基本规定 60

3.5.2 极限状态设计表达式 61

小结 63

思考题 64

第4章 受弯构件正截面的性能与设计 65

4.1 概述 65

4.2 受弯构件一般构造要求 66

4.2.1 梁的构造要求 66

4.2.2 板的构造要求 67

4.3 正截面受弯性能的试验研究 68

4.3.1 试验测试及结果 69

4.3.2 适筋梁正截面工作的三个阶段 70

4.3.3 适筋梁的截面应力分布 71

4.3.4 钢筋混凝土适筋梁的受力特点 73

4.3.5 正截面受弯的破坏形态 74

4.3.6 适筋梁的配筋率范围 76

4.4 正截面受弯承载力分析 76

4.4.1 基本假定 76

4.4.2 正截面受弯分析 78

4.4.3 受压区等效矩形应力图形 80

4.4.4 界限受压区高度与最小配筋率 81

4.5 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 84

4.5.1 基本公式及适用条件 84

4.5.2 基本公式的应用 85

4.5.3 计算系数及其应用 86

4.6 双筋矩形截面受弯承载力计算 91

4.6.1 概述 91

4.6.2 受压钢筋的应力 91

4.6.3 基本公式及适用条件 92

4.6.4 双筋矩形截面承载力计算 94

4.7 T形截面受弯承载力计算 98

4.7.1 T形截面梁的应用 98

4.7.2 T形截面翼缘计算宽度 99

4.7.3 基本公式及适用条件 100

4.7.4 T形截面的计算方法 103

4.8 深受弯构件的受弯承载力计算 107

4.8.1 深受弯构件的定义及工程应用 107

4.8.2 深受弯构件的受力特点和受弯破坏特征 108

4.8.3 深受弯构件的受弯承载力计算 109

4.9 公路桥涵工程受弯构件正截面承载力计算 110

4.9.1 一般构造要求 110

4.9.2 基本假定 112

4.9.3 相对界限受压区高度 112

4.9.4 单筋矩形截面正截面承载力计算 112

4.9.5 双筋矩形截面正截面承载力计算 113

4.9.6 T形与I形截面受弯构件承载力计算 114

小结 116

思考题 116

习题 117

第5章 受压构件正截面的性能与设计 119

5.1 轴心受压构件承载力计算 119

5.1.1 轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力计算 120

5.1.2 轴心受压螺旋箍筋柱正截面受压承载力计算 124

5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析 127

5.2.1 破坏形态 127

5.2.2 两类偏心受压破坏的界限 129

5.2.3 附加偏心距ea、初始偏心距ei 129

5.2.4 偏心受压长柱的二阶弯矩 129

5.2.5 构件截面承载力计算中二阶效应的考虑 130

5.3 矩形截面非对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算 133

5.3.1 基本公式及适用条件 133

5.3.2 大、小偏心受压破坏的设计判别（界限偏心距） 136

5.3.3 截面设计 137

5.3.4 截面承载力复核 146

5.4 矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算 147

5.4.1 基本公式及适用条件 147

5.4.2 大、小偏心受压构件的设计判别 149

5.4.3 截面设计 150

5.4.4 截面承载力复核 154

5.4.5 矩形截面对称配筋偏心受压构件的计算曲线 154

5.5 I形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算 157

5.5.1 基本公式及适用条件 157

5.5.2 截面设计 160

5.5.3 截面承载力复核 164

5.6 均匀配筋和双向偏心受压构件计算 165

5.6.1 均匀配筋偏心受压构件计算 165

5.6.2 双向偏心受压构件承载力计算 167

5.7 受压构件的一般构造 173

5.7.1 截面形式及尺寸 173

5.7.2 材料 173

5.7.3 纵向钢筋 173

5.7.4 箍筋 173

5.8 公路桥涵工程受压构件正截面设计 174

5.8.1 轴心受压构件承载力计算 174

5.8.2 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算 175

5.8.3 T形截面偏心受压构件正截面承载力计算 178

5.8.4 偏心受压构件的构造要求 178

小结 179

思考题 180

习题 180

第6章 受拉构件正截面的性能与设计 182

6.1 轴心受拉构件承载力计算 182

6.2 矩形截面偏心受拉构件正截面承载力计算 184

6.2.1 偏心受拉构件正截面的破坏形态 184

6.2.2 矩形截面小偏心受拉构件正截面承载力计算 185

6.2.3 矩形截面大偏心受拉构件正截面承载力计算 185

6.2.4 截面设计 186

6.2.5 截面承载力复核 188

6.3 公路桥涵工程受拉构件正截面设计 189

6.3.1 轴心受拉构件正截面承载力计算 189

6.3.2 矩形截面偏心受拉构件承载力计算 190

小结 191

思考题 191

习题 191

第7章 构件斜截面受剪性能与设计 192

7.1 概述 192

7.2 受弯构件受剪性能的试验研究 192

7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能 192

7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能 195

7.2.3 影响斜截面受剪承载力的主要因素 198

7.3 受弯构件斜截面受剪承载力计算 200

7.3.1 计算原则 200

7.3.2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力 201

7.3.3 配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力 203

7.3.4 公式的适用范围 204

7.3.5 连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承载力 205

7.3.6 板类构件的受剪承载力 206

7.4 受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算 207

7.4.1 计算截面的确定 207

7.4.2 设计计算 207

7.4.3 计算例题 208

7.5 受弯构件斜截面受弯承载力和钢筋的构造要求 213

7.5.1 抵抗弯矩图 213

7.5.2 纵筋的弯起 215

7.5.3 纵筋的截断 216

7.5.4 应用实例 217

7.5.5 钢筋的构造要求 220

7.6 深受弯构件的受剪承载力计算 223

7.6.1 截面尺寸限制条件及斜截面抗裂控制条件 223

7.6.2 受剪承载力计算 223

7.6.3 基本构造规定 224

7.7 偏心受力构件的斜截面受剪承载力 226

7.7.1 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算 226

7.7.2 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算 228

7.7.3 框架柱双向受剪承载力计算 228

7.7.4 剪力墙的斜截面受剪承载力计算 230

7.8 构件的受冲切性能 231

7.8.1 板的冲切破坏 231

7.8.2 板的受冲切承载力计算 231

7.8.3 板的受冲切截面限制条件及配筋构造要求 233

7.9 公路桥涵工程受弯构件斜截面承载力计算 234

7.9.1 斜截面受剪承载力验算位置 234

7.9.2 基本计算公式及适用条件 234

7.9.3 斜截面受剪承载力计算方法 237

7.9.4 斜截面受弯承载力和构造要求 239

小结 240

思考题 241

习题 243

第8章 受扭构件扭曲截面受力性能与设计 245

8.1 一般说明 245

8.2 纯扭构件的受力性能和扭曲截面承载力计算 246

8.2.1 试验研究分析 246

8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩 248

8.2.3 纯扭构件的受扭承载力 251

8.3 复合受扭构件承载力计算 254

8.3.1 剪扭构件承载力计算 254

8.3.2 弯扭构件承载力计算 257

8.3.3 弯剪扭构件承载力计算 257

8.3.4 压弯剪扭矩形截面框架柱承载力计算 260

8.3.5 超静定结构中的扭转问题 264

8.4 公路桥涵工程受扭构件设计 264

8.4.1 受扭截面及受扭塑性抵抗矩 264

8.4.2 截面尺寸限制条件及构造配筋条件 265

8.4.3 矩形和箱形截面纯扭构件受扭承载力计算 265

8.4.4 矩形和箱形截面剪扭构件承载力计算 266

8.4.5 T形、I形和带翼缘箱形截面受扭承载力计算 267

8.4.6 矩形、T形、I形和带翼缘箱形截面弯、剪、扭构件承载力计算 268

小结 268

思考题 268

习题 269

第9章 正常使用极限状态验算及耐久性设计 270

9.1 概述 270

9.2 裂缝及其控制 270

9.2.1 裂缝的分类与成因 270

9.2.2 裂缝控制目的和要求 271

9.3 裂缝宽度的计算 273

9.3.1 裂缝的出现、分布和开展过程 273

9.3.2 平均裂缝间距 275

9.3.3 平均裂缝宽度 278

9.3.4 最大裂缝宽度 282

9.3.5 影响裂缝宽度的主要因素 283

9.4 受弯构件的挠度计算 286

9.4.1 变形控制的目的和要求 286

9.4.2 混凝土受弯构件变形计算的特点 287

9.4.3 短期刚度Bs的建立 288

9.4.4 参数η和ζ的确定 290

9.4.5 受弯构件刚度B 291

9.4.6 最小刚度原则与挠度计算 292

9.4.7 提高受弯构件刚度的措施 293

9.5 公路桥涵工程混凝土构件裂缝宽度和挠度验算 296

9.5.1 构件的裂缝宽度验算 296

9.5.2 受弯构件挠度验算 301

9.6 受弯构件短暂状况下的应力验算 307

9.6.1 短暂状况计算假定 307

9.6.2 正截面应力验算 308

9.6.3 斜截面应力验算 309

9.7 混凝土结构的耐久性 311

9.7.1 影响混凝土结构耐久性的主要因素 312

9.7.2 混凝土结构的耐久性设计 315

9.7.3 公路桥涵混凝土结构的耐久性设计 316

小结 317

思考题 318

习题 319

第10章 预应力混凝土构件的性能与设计 321

10.1 预应力混凝土的基本知识 321

10.1.1 一般概念 321

10.1.2 预应力混凝土的分类 322

10.1.3 施加预应力的方法 323

10.1.4 锚具 324

10.1.5 预应力混凝土的材料 326

10.1.6 预应力混凝土的特点 327

10.2 预应力混凝土构件设计的一般规定 327

10.2.1 张拉控制应力σcon 327

10.2.2 预应力损失 328

10.2.3 有效预应力沿构件长度的分布 337

10.2.4 无粘结预应力混凝土结构 338

10.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 339

10.3.1 先张法轴心受拉构件 339

10.3.2 后张法轴心受拉构件 341

10.3.3 先、后张法计算公式的比较 343

10.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算 345

10.4.1 使用阶段正截面承载力计算 345

10.4.2 使用阶段正截面裂缝控制验算 345

10.4.3 施工阶段混凝土压应力验算 347

10.4.4 施工阶段后张法构件端部局部受压承载力计算 348

10.5 预应力混凝土受弯构件的设计与计算 354

10.5.1 各阶段应力分析 354

10.5.2 使用阶段计算 361

10.5.3 施工阶段验算 372

10.6 预应力混凝土构件的构造要求 376

10.6.1 先张法构件 376

10.6.2 后张法构件 377

10.7 公路桥涵工程预应力混凝土构件设计 378

10.7.1 张拉控制应力及预应力损失 378

10.7.2 预应力混凝土受弯构件承载力计算 383

10.7.3 预应力混凝土受弯构件应力计算及应力控制 386

10.7.4 预应力混凝土受弯构件抗裂验算 390

10.7.5 预应力混凝土受弯构件变形计算 391

10.7.6 端部锚固区计算 392

10.7.7 预应力混凝土简支梁设计 394

小结 396

思考题 397

习题 398

附录1 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）附表 399

附录2 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）附表 407

主要参考文献 412