水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[第十二章水工大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題]山東大學(xué)期末考試知識點復(fù)習(xí)

1、山東大學(xué) 期末考試 知識點復(fù)習(xí)第十二章 水工大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題 1縱向鋼筋的最小配筋率 因為水工結(jié)構(gòu)截面尺寸很大，按承載力計算所需的縱向鋼筋配筋率常常會小于最小配筋率，所以合理確定最小配筋率是水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個相當(dāng)關(guān)鍵的問題。和水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(SLT 19196)(簡稱“水工96規(guī)范”)一樣，現(xiàn)行規(guī)范一方面對一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用了固定的最小配筋率，另一方面對承受垂直荷載為主、臥置在地基上厚度大于25m的厚板，以及厚度大于25m的厚墩墻采用了隨內(nèi)力設(shè)計值與承載力比值變化的最小配筋率。但現(xiàn)行規(guī)范適當(dāng)提高了一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最小配筋率，取值更為合理，與國際主

2、流規(guī)范的差距也有所縮??；對厚板與厚墩墻直接給出縱向鋼筋最小截面面積的計算表達(dá)式，使計算更為簡單明了。要求同學(xué)們認(rèn)真閱讀教材，了解現(xiàn)行規(guī)范最小配筋率的確定原則，并在設(shè)計中正確掌握。 2溫度作用下混凝土抗裂驗算及溫度配筋 大體積混凝土的溫度抗裂驗算是水工混凝土大壩壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工設(shè)計中的一個專門性問題，內(nèi)容眾多，問題復(fù)雜，在專業(yè)課程中還會有詳細(xì)的講述。 本節(jié)內(nèi)容僅限于對現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中有關(guān)條文的簡明介紹，內(nèi)容包括混凝土的熱學(xué)性能指標(biāo)、澆筑溫度、水化熱絕熱溫升、塊體溫度場、熱傳導(dǎo)基本方程式、板塊的溫度分布概念、塊體溫度應(yīng)力的變化、溫度應(yīng)力的松弛等。 本節(jié)教材字?jǐn)?shù)雖不多，但內(nèi)容卻極為豐富

3、。對本節(jié)內(nèi)容不要求全面掌握，只要求能夠看懂教材，了解基本概念。但對一些關(guān)鍵性的概念和問題則應(yīng)該有清晰的了解，例如表層溫度裂縫與深層基礎(chǔ)裂縫的區(qū)分，控制溫度和改善約束的措施，混凝土的彈性模量Ec隨時間變化對溫度應(yīng)力的影響，混凝土徐變對溫度應(yīng)力的松弛作用，溫度鋼筋不能提高結(jié)構(gòu)的抗裂性只能起到限制裂縫寬度的作用等，在一些概念上不要搞混弄錯。 3非桿件體系結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計 水工結(jié)構(gòu)的型體十分復(fù)雜，常常不能用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求得截面的內(nèi)力(M、N、V等)，因此無法按教材第3章第7章的極限內(nèi)力理論計算配筋用量，也無法用第8章介紹的裂縫寬度公式來驗算裂縫寬度。對這種非桿件體系的結(jié)構(gòu)，目前的配筋設(shè)計方法有三種，其

4、中深梁、牛腿一類小型非桿件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件，已根據(jù)試驗結(jié)果總結(jié)出極限承載力配筋計算公式；教材對另外兩種設(shè)計方法“按彈性應(yīng)力圖形面積配筋法”和“鋼筋混凝土非線性有限單元法”作了概略性的闡述。 應(yīng)力圖形法的概念是：結(jié)構(gòu)在使用荷載作用下，按彈性理論求得的截面主拉應(yīng)力在配筋方向分量所形成的總拉力扣除混凝土能承擔(dān)的拉力后，剩余的拉力全部由鋼筋來承擔(dān)。當(dāng)彈性應(yīng)力圖形的受拉區(qū)高度大于結(jié)構(gòu)截面高度的23時，應(yīng)按總拉力計算受拉鋼筋截面積。應(yīng)力圖形法的概念比較簡單，也比較容易掌握，但學(xué)習(xí)時應(yīng)注意該方法存在的問題和它的局限性。 在水工96規(guī)范中，總拉力是指主拉應(yīng)力的合力。由于在結(jié)構(gòu)截面上，各點的主拉應(yīng)力方向不同，且也不

5、可能與配筋方向一致，用主拉應(yīng)力的合力來計算鋼筋用量，是無法確定各方向的配筋量的。因而現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范將總拉力改成主拉應(yīng)力在配筋方向分量的合力，即用主拉應(yīng)力在配筋方向分量的合力來計算鋼筋用量，解決了水工96規(guī)范這一缺陷。 鋼筋混凝土非線性有限單元法是一種全新的設(shè)計方法，理論比較深，涉及面很廣。它是一門研究生的專業(yè)課程。在本課程中，限于學(xué)時，對此只要求了解該方法的大概以及該方法在目前的發(fā)展情況。1212本章的難點及學(xué)習(xí)時應(yīng)注意的問題 本章的難點主要是溫度作用下的抗裂驗算和鋼筋混凝土非線性有限元計算兩部分，但對于這兩部分只要求了解其基本概念，詳細(xì)的內(nèi)容將在后續(xù)課程或研究生課程中學(xué)習(xí)。 在學(xué)

6、習(xí)本章內(nèi)容時應(yīng)注意下列幾個問題： (1)最小配筋率的確定實際上與當(dāng)時的經(jīng)濟發(fā)展水平有關(guān)，它是一個政策性很強的指標(biāo)。關(guān)于最小配筋率確定的理論基礎(chǔ)至今尚有較大的爭議，并沒有一個公認(rèn)的準(zhǔn)則。因此，同學(xué)們在學(xué)習(xí)時可以敞開思想，深入討論，提出自己的看法。 (2)按彈性應(yīng)力圖形面積配筋方法是工程設(shè)計中常用的傳統(tǒng)設(shè)計方法，但應(yīng)注意其方法本身在理論上是不嚴(yán)密的。雖然在一般情況下，按應(yīng)力圖形法計算得到的配筋量偏于保守，但對開裂前后應(yīng)力狀態(tài)有明顯改變的結(jié)構(gòu)有時也會偏于不安全。同時，應(yīng)力圖形法還無法對裂縫控制作出應(yīng)有的估計，而裂縫的控制在水工結(jié)構(gòu)中常常是十分關(guān)鍵的。對開裂前后應(yīng)力狀態(tài)有顯著變化的結(jié)構(gòu)，按彈性應(yīng)力圖形

7、面積配筋方法有時會偏于不安全，因此，對于配有鋼筋的非桿件的混凝土結(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計應(yīng)該是采用彈性應(yīng)力圖形面積配筋與鋼筋混凝土非線性有限元相結(jié)合的方法，即首先按彈性應(yīng)力圖形面積配筋方法初步得到鋼筋用量，再采用鋼筋混凝土有限單元法進行計算，根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整鋼筋布置與用量。雖然鋼筋混凝土有限單元法是目前非桿件體系結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計最有發(fā)展前途的方法，但它需要專門的程序，計算量大，且本構(gòu)關(guān)系、強度準(zhǔn)則、迭代方式，特別是有限元網(wǎng)格的大小與形態(tài)都會影響計算結(jié)果，這就要求計算者不但要熟悉有限單元法，而且要精通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)，能對計算結(jié)果進行判斷。因而目前按鋼筋混凝土有限單元法配筋還不夠方便，也不便于大面積應(yīng)用。但對于重要的、需