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第1章 绪论 1

1.1 混凝土结构的含义 1

1.2 混凝土结构的应用 3

1.2.1 建筑工程 3

1.2.2 桥梁工程 3

1.2.3 隧道与地下工程 4

1.2.4 水利工程 4

1.2.5 港口工程 4

1.3 混凝土结构的优势与不足 5

1.3.1 混凝土结构的优势 5

1.3.2 混凝土结构的不足 6

1.4 混凝土结构的发展概况 6

1.4.1 探索阶段 6

1.4.2 成长阶段 7

1.4.3 成熟阶段 7

思考题 8

第2章 混凝土结构的材料性能 9

2.1 混凝土强度 9

2.1.1 混凝土强度等级 9

2.1.2 混凝土强度指标 10

2.1.3 复合应力状态下的混凝土强度 14

2.2 混凝土变形 16

2.2.1 一次短期加载下混凝土单轴受压应力－应变关系 16

2.2.2 混凝土变形模量 19

2.2.3 混凝土单轴受拉时的变形 20

2.2.4 重复荷载下的混凝土变形 21

2.2.5 长期荷载下的混凝土变形 21

2.2.6 混凝土非受力变形 24

2.3 混凝土耐久性能 25

2.3.1 抗渗性 25

2.3.2 抗冻性 25

2.3.3 抗侵蚀性 26

2.3.4 碳化 26

2.3.5 碱骨料反应 27

2.4 钢筋的性能 27

2.4.1 钢筋种类 27

2.4.2 钢筋的强度和变形 28

2.4.3 钢筋的疲劳性能 30

2.4.4 钢筋的工艺性能 31

2.5 钢筋与混凝土的黏结 32

2.5.1 黏结的意义 32

2.5.2 黏结力 33

2.5.3 钢筋的锚固 36

思考题 38

作业题 38

测试题 39

第3章 正截面基本受力性能 42

3.1 钢筋混凝土轴心受拉构件 42

3.1.1 轴心受拉构件受力全过程 42

3.1.2 截面轴向刚度 46

3.1.3 受力裂缝开展 48

3.1.4 混凝土收缩引起的应力 51

3.1.5 最小配筋率 53

3.2 钢筋混凝土受弯构件 53

3.2.1 弯曲受力全过程 53

3.2.2 开裂弯矩 57

3.2.3 弯曲破坏类型与配筋率的关系 59

3.2.4 截面弯曲刚度 60

3.2.5 混凝土收缩对受弯构件的影响 61

3.2.6 截面延性 62

3.3 钢筋混凝土轴心受压构件 63

3.3.1 轴心受压短构件的受力全过程 63

3.3.2 收缩、徐变对轴压构件的影响 65

3.3.3 轴心受压长构件的稳定系数 70

3.4 预应力混凝土构件 71

3.4.1 建立预应力的方法 71

3.4.2 预应力混凝土轴心受拉构件受力全过程 73

3.4.3 预应力混凝土与钢筋混凝土轴拉构件受力性能的比较 75

3.4.4 收缩、徐变对预应力的影响 78

3.4.5 预应力混凝土受弯构件的受力特点 80

思考题 87

作业题 88

测试题 89

第4章 正截面承载力计算原理 93

4.1 基本假定 93

4.1.1 平截面假定 93

4.1.2 混凝土受压应力－应变模型 93

4.1.3 钢筋应力－应变模型 94

4.1.4 不考虑混凝土抗拉强度的假定 94

4.2 正截面受弯承载力 94

4.2.1 钢筋混凝土适筋截面承载能力极限状态 94

4.2.2 等效矩形应力图形 94

4.2.3 钢筋混凝土单筋矩形截面承载力计算公式及适用条件 96

4.2.4 截面承载力计算的两类问题 99

4.2.5 钢筋混凝土双筋矩形截面的承载力计算 101

4.2.6 钢筋混凝土T形截面的承载力计算 104

4.2.7 预应力混凝土受弯构件的承载力计算 107

4.3 钢筋混凝土轴心受压构件正截面受压承载力 110

4.3.1 配有普通箍筋的轴心受压构件 110

4.3.2 配有螺旋箍筋或焊接环筋的轴心受压构件 111

4.4 混凝土构件局部受压承载力 114

4.4.1 局部受压受力性能 114

4.4.2 素混凝土局部受压时的强度提高系数 115

4.4.3 间接配筋混凝土构件的局部受压承载力 117

4.5 钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力 119

4.5.1 破坏类型 119

4.5.2 矩形截面偏心受压构件的正截面承载力 121

4.5.3 工字形截面偏心受压构件的正截面承载力 127

4.6 正截面受拉承载力 130

4.6.1 轴心受拉构件正截面承载力 130

4.6.2 小偏心受拉构件正截面承载力 131

4.6.3 大偏心受拉构件正截面承载力 132

4.7 钢筋混凝土构件正截面承载力比较 133

4.7.1 承载力计算公式 133

4.7.2 正截面承载力Nu－Mu相关曲线 135

4.8 偏心受压构件的挠曲二阶弯矩 139

4.8.1 二阶弯矩的概念 139

4.8.2 标准偏压构件的弯矩增大系数 140

4.8.3 端弯矩不等时弯矩增大系数的调整 141

4.8.4 不需考虑挠曲二阶弯矩的条件 143

思考题 144

作业题 145

测试题 146

第5章 正截面裂缝宽度和刚度计算原理 150

5.1 裂缝宽度计算模式 150

5.2 基于半经验半理论模式的裂缝宽度计算公式 150

5.2.1 平均裂缝宽度 151

5.2.2 最大裂缝宽度 155

5.3 基于数理统计模式的裂缝宽度计算公式 158

5.3.1 裂缝宽度的主要影响因素 158

5.3.2 最大裂缝宽度的统计公式 159

5.3.3 两种计算模式的比较 161

5.4 受弯构件短期截面抗弯刚度计算模式 162

5.4.1 开裂前 162

5.4.2 开裂后 162

5.5 基于解析刚度模式的抗弯刚度计算公式 163

5.5.1 短期刚度基本表达式 163

5.5.2 建工规范钢筋混凝土受弯构件刚度计算公式 164

5.5.3 水工和港工规范钢筋混凝土受弯构件刚度计算公式 166

5.6 基于等效刚度模式的抗弯刚度计算公式 167

5.6.1 等效刚度的概念 167

5.6.2 公路桥规钢筋混凝土受弯构件刚度计算公式 168

5.7 基于双折线模式的抗弯刚度计算公式 170

5.7.1 短期刚度基本表达式 170

5.7.2 建工规范预应力混凝土受弯构件刚度计算公式 171

5.7.3 公路桥规预应力混凝土受弯构件刚度计算公式 171

5.7.4 水工规范预应力混凝土受弯构件刚度计算公式 172

思考题 173

作业题 173

测试题 173

第6章 斜截面、扭曲截面和冲切承载力计算原理 176

6.1 斜截面受力性能 176

6.1.1 斜裂缝的形成 176

6.1.2 无腹筋梁的斜截面受剪性能 177

6.1.3 有腹筋梁的斜截面受剪性能 181

6.2 斜截面受剪承载力 183

6.2.1 受剪承载力影响因素 183

6.2.2 受剪承载力计算模式 188

6.2.3 建工规范受剪承载力计算公式 189

6.2.4 公路桥规受剪承载力计算公式 192

6.2.5 港工规范受剪承载力计算公式 194

6.2.6 水工规范受剪承载力计算公式 196

6.3 扭曲截面受力性能 197

6.3.1 受扭构件的种类 197

6.3.2 无筋纯扭构件的受扭性能 198

6.3.3 钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能 201

6.4 建工规范受扭承载力计算公式 204

6.4.1 纯扭构件承载力 204

6.4.2 压扭和拉扭构件承载力 206

6.4.3 弯剪扭构件承载力 207

6.4.4 拉、压弯剪扭构件承载力计算 211

6.4.5 扭曲截面的限制条件和最小配筋要求 212

6.5 其他规范受扭承载力计算公式 216

6.5.1 纯扭构件 216

6.5.2 弯剪扭构件 216

6.6 受冲切承载力 216

6.6.1 局部荷载下板的受力特点 217

6.6.2 无抗冲切钢筋板的受冲切承载力 218

6.6.3 配有冲切钢筋板的受冲切承载力 220

思考题 220

作业题 221

测试题 222

第7章 结构设计方法 225

7.1 结构的功能与可靠度 225

7.1.1 结构的功能要求 225

7.1.2 设计使用年限 225

7.1.3 极限状态 226

7.1.4 作用与作用效应 227

7.1.5 抗力 229

7.1.6 结构可靠度 229

7.2 常用概率模型 230

7.2.1 一维随机变量 230

7.2.2 多维随机变量 233

7.2.3 随机变量的函数的分布 236

7.2.4 随机过程 238

7.3 结构可靠度设计方法 243

7.3.1 作用的概率模型 243

7.3.2 作用的代表值 247

7.3.3 抗力的概率模型 250

7.3.4 结构可靠度计算 254

7.3.5 结构可靠指标计算 257

7.3.6 目标可靠指标 265

7.4 以分项系数表达的极限状态设计方法 267

7.4.1 承载能力极限状态 268

7.4.2 正常使用极限状态 274

7.5 结构耐久性设计方法 276

7.5.1 耐久性极限状态 276

7.5.2 结构所处的环境类别 277

7.5.3 混凝土材料的耐久性要求 279

7.5.4 耐久性技术措施 280

思考题 280

作业题 282

测试题 282

第8章 钢筋混凝土构件设计 288

8.1 概述 288

8.1.1 构件受力状态与种类 288

8.1.2 截面形式与尺寸 290

8.2 梁、板、柱构件设计内容 291

8.2.1 内力设计值计算 291

8.2.2 控制截面选择 295

8.2.3 承载能力极限状态计算 296

8.2.4 正常使用极限状态计算 297

8.2.5 配筋构造 298

8.3 工作平台板、次梁设计示例 303

8.3.1 设计条件 303

8.3.2 板的设计 304

8.3.3 次梁设计 307

8.4 简支梁桥主梁设计示例 310

8.4.1 设计条件 310

8.4.2 主梁内力设计值计算 310

8.4.3 主梁受弯承载力计算 311

8.4.4 主梁受剪承载力计算 313

8.4.5 主梁裂缝宽度验算 316

8.4.6 主梁挠度验算 316

思考题 318

作业题 319

测试题 319

第9章 预应力混凝土构件设计 322

9.1 概述 322

9.1.1 预应力混凝土分类 322

9.1.2 锚、夹具 322

9.1.3 张拉控制应力 325

9.1.4 先张法构件预应力筋的预应力传递长度和预应力筋的锚固长度 326

9.2 预应力损失值计算 327

9.2.1 摩擦损失 327

9.2.2 预应力筋内缩损失 329

9.2.3 预应力筋与台座间的温差损失 330

9.2.4 预应力筋的应力松弛损失 331

9.2.5 混凝土收缩、徐变损失 333

9.2.6 混凝土弹性压缩损失 336

9.2.7 预应力损失值的组合 337

9.3 预应力混凝土构件各状态截面应力分析 338

9.3.1 先张法轴心受拉构件 338

9.3.2 后张法轴心受拉构件 342

9.3.3 受弯构件 345

9.4 预应力混凝土构件设计内容与方法 351

9.4.1 使用阶段的承载能力极限状态计算 352

9.4.2 使用阶段的正截面裂缝控制 353

9.4.3 使用阶段的斜截面抗裂验算 354

9.4.4 使用阶段的挠度控制 356

9.4.5 使用阶段应力计算 358

9.4.6 施工阶段计算 358

9.4.7 预应力混凝土构件的构造要求 359

9.5 轴心受拉构件设计示例 362

9.5.1 设计条件 362

9.5.2 承载能力极限状态计算 364

9.5.3 预应力损失计算 364

9.5.4 正常使用极限状态计算 365

9.5.5 施工阶段计算 366

9.6 受弯构件设计示例 367

9.6.1 设计条件 367

9.6.2 承载能力极限状态计算 369

9.6.3 预应力损失计算 372

9.6.4 正常使用极限状态计算 377

9.6.5 使用阶段应力计算 382

9.6.6 施工阶段应力计算 383

9.6.7 受拉区纵向钢筋配筋率验算 384

思考题 384

作业题 385

测试题 386

附录A 材料性能指标 389

附表A.1 混凝土强度值（N/mm2） 389

附表A.2 普通钢筋强度值（N/mm2） 390

附表A.3 预应力筋强度值（N/mm2） 391

附表A.4 混凝土弹性模量（104N/mm2） 392

附表A.5 钢筋弹性模量（105N/mm2） 392

附录B 作用分项系数 393

附表B.1 建筑工程作用分项系数 393

附表B.2 公路桥涵作用分项系数 393

附表B.3 港口工程作用分项系数 394

附表B.4 水利水电工程作用分项系数 395

附录C 混凝土结构的环境类别 396

附表C.1 建筑工程混凝土结构的环境类别 396

附表C.2 水工混凝土结构的环境类别 396

附表C.3 公路桥涵混凝土结构的环境类别 397

附录D 混凝土材料的耐久性要求 398

附表D.1 设计使用年限为50年的建筑工程混凝土耐久性基本要求 398

附表D.2 设计使用年限为50年的水工结构混凝土耐久性基本要求 398

附表D.3 公路桥涵混凝土耐久性基本要求 399

附表D.4 水工结构混凝土最小抗渗等级 399

附表D.5 公路桥涵混凝土抗渗等级选用标准 399

附表D.6 水工结构混凝土最小抗冻等级 400

附表D.7 公路桥涵混凝土抗冻等级选用标准 400

附录E 钢筋的混凝土保护层厚度 401

附表E.1 建筑工程最外层钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm） 401

附表E.2 水工结构纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm） 401

附表E.3 公路桥涵钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm） 402

附表E.4 港口工程纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm） 402

附录F 正截面受力裂缝控制 403

附表F.1 建筑工程正截面受力裂缝控制要求 403

附表F.2 水工结构正截面受力裂缝控制要求 403

附表F.3 港口工程正截面受力裂缝控制要求 404

附表F.4 公路桥涵正截面受力裂缝控制要求 404

附表F.5 铁路桥涵正截面受力裂缝控制要求 404

附表F.6 建筑工程钢筋的相对黏结特性系数vi 405

附表F.7 水工结构考虑钢筋表面形状和预应力张拉方法的系数α1 405

附录G 混凝土受弯构件挠度限值 406

附表G.1 建筑工程混凝土受弯构件挠度限值 406

附表G.2 水工结构混凝土受弯构件挠度限值 406

附表G.3 公路桥涵混凝土受弯构件挠度限值 406

附表G.4 港口工程混凝土受弯构件挠度限值 406

附表G.5 铁路桥涵混凝土受弯构件挠度限值 407

附录H 钢筋混凝土梁、板、柱的一般构造要求 408

附表H.1 板的最小厚度要求 408

附录H.2 钢筋混凝土构件纵向受力钢筋的最小配筋率ρmin（％） 408

附表H.2.1 建筑工程纵向受力钢筋的最小配筋率ρmin（％） 408

附表H.2.2 公路桥涵纵向受力钢筋的最小配筋率ρmin（％） 409

附表H.2.3 水工结构纵向受力钢筋的最小配筋率ρmin（％） 409

附表H.2.4 港口工程纵向受力钢筋的最小配筋率ρmin（％） 410

附录H.3 梁内箍筋最大间距 410

附表H.3.1 建筑工程梁内箍筋最大间距（mm） 410

附表H.3.2 港口工程梁内箍筋最大间距（mm） 410

附表H.3.3 水工结构梁内箍筋最大间距（mm） 411

附录H.4 受弯构件有效翼缘计算宽度b？ 411

附表H.4.1 建筑工程、水工结构、港工结构受弯构件有效翼缘计算宽度 411

附表H.4.2 公路桥涵T形截面梁有效翼缘计算宽度 412

附录H.5 锚固钢筋的外形系数α 412

附表H.5.1 建筑工程取值 412

附表H.5.2 水工结构取值 412

附录I 预应力损失 413

附表I.1 摩擦系数κ和μ 413

附表I.2 锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩值（mm） 413

附表I.3 预应力筋应力松弛损失时间变化系数 413

附录I.4 混凝土收缩应变终极值ε∞（×10-4） 414

附表I.4.1 建筑工程取值 414

附表I.4.2 公路桥涵取值 414

附表I.4.3 铁路桥涵取值 415

附录I.5 混凝土徐变系数终极值？∞ 415

附表I.5.1 建筑工程取值 415

附表I.5.2 公路桥涵取值 416

附表I.5.3 铁路桥涵取值 416

附表I.6 建筑工程、铁路桥涵不同时刻混凝土收缩徐变损失与终极值的比值 416

参考文献 417