1、结构设计原理结构设计原理王文炜东南大学交通学院桥梁工程系2019年9月第一章第一章 绪论绪论Introductionn教材教材：结构设计原理结构设计原理第二版，叶见曙第二版，叶见曙主编，人民交通出版社，主编，人民交通出版社，2019年年n参考书目参考书目：v混凝土结构混凝土结构-第第2版版，叶列平，赵作周，叶列平，赵作周主编，清华大学出版社，主编，清华大学出版社，2019v公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范计规范JTGD62-2019v混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GBJ50010-2019vPrestressed Concrete，Edward
2、G.Nawy著，李英民缩编，重庆大学出版著，李英民缩编，重庆大学出版社，社，2019 总论 总论n本课程的教学目的：本课程的教学目的：学会解决工程中的问题：尤其是工程综合问题学会解决工程中的问题：尤其是工程综合问题学会分析工程中的问题：学会分析工程中的问题：学会工程结构设计方法：学会工程结构设计方法：学会发现工程中的问题：创新和发展学会发现工程中的问题：创新和发展学会研究工程中的问题：理论研究学会研究工程中的问题：理论研究Inquiry：put forward your own opinionStudy: solve the problem by yourselfConclusion: tha
3、t not exist before总论n本课程的指导思想：本课程的指导思想：注重建立工程概念注重建立工程概念注重培养综合能力注重培养综合能力注重提炼科学知识注重提炼科学知识注重激发创新意识注重激发创新意识从理论转向实际，从简单转向综合从理论转向实际，从简单转向综合理论分析与工程概念相结合理论分析与工程概念相结合科学方法与工程创新相结合科学方法与工程创新相结合培养土木工程师的基本素质培养土木工程师的基本素质总论u如何学好本课程如何学好本课程目的目的Aims概念概念Concept模型模型Model综合综合Synthetic问题问题Problems理解理解Understanding分析分析Anal
4、ysis应用应用Applications总论n结构设计原理结构设计原理主要讨论土木基础设施主要讨论土木基础设施工程中各种工程结构的基本构件受力性能、工程中各种工程结构的基本构件受力性能、计算方法和构造设计原理计算方法和构造设计原理n包括：包括： 混凝土结构（混凝土结构（Concrete Structures ） 钢结构（钢结构（Steel Structures） 圬工结构（圬工结构（Masonry Structures ） 木结构（木结构（Timber Structures ）n学习和掌握桥梁工程和其它道路人工构造学习和掌握桥梁工程和其它道路人工构造物设计的基础物设计的基础 总论构构造造物物材
5、料材料构件构件结构结构钢材钢材混凝土混凝土FRP木材木材石材石材受弯构件受弯构件受压构件受压构件受拉构件受拉构件受扭构件受扭构件桥跨桥跨墩台墩台基础基础塔柱塔柱总论总论0.1 0.1 各种工程结构的特点及使用范围各种工程结构的特点及使用范围1.1.混凝土结构混凝土结构（Concrete Structures） 主要以混凝土材料，并配以主要以混凝土材料，并配以钢筋、预应力钢筋、预应力钢筋、钢管、钢骨钢筋、钢管、钢骨等，作为主要承重材料等，作为主要承重材料的结构。的结构。素混凝土结构素混凝土结构 钢骨混凝土结构钢骨混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 FRP-混凝土结构混凝土结构预应力混凝土结构
6、预应力混凝土结构 纤维混凝土结构纤维混凝土结构钢管混凝土结构钢管混凝土结构 钢钢-混凝土结构混凝土结构总论u素混凝土结构素混凝土结构（Plain Concrete Structures） 返回返回总论u钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 （Reinforced Concrete Structures） 返回返回总论u预应力混凝土结构预应力混凝土结构（Prestressed Concrete Structures） 预应力混凝土结构是为解决钢筋预应力混凝土结构是为解决钢筋混凝土结构在使用阶段容易开裂问题混凝土结构在使用阶段容易开裂问题而发展起来的结构。由高强度钢筋和而发展起来的结构。由高强度钢筋和高强
7、度混凝土两种材料组成的。高强度混凝土两种材料组成的。 预应预应力混凝土结构应用于房屋建筑、地下力混凝土结构应用于房屋建筑、地下结构、桥梁、隧道、水利、港口工程结构、桥梁、隧道、水利、港口工程中。中。返回返回总论u钢管混凝土钢管混凝土（Concrete Filled Steel Tube）总论u钢管混凝土钢管混凝土（Concrete Filled Steel Tube）参考书目：参考书目：n钢管混凝土结构：理论与实践钢管混凝土结构：理论与实践第第2版，版，韩林海著，科学出版社，韩林海著，科学出版社，2019n钢管混凝土结构的计算与应用钢管混凝土结构的计算与应用，蔡，蔡绍怀编著，中国建筑工业出版社
8、，绍怀编著，中国建筑工业出版社，1989返回返回总论u钢骨混凝土钢骨混凝土（Steel Reinforced Concrete）（Encased Concrete）返回返回总论uFRP-FRP-混凝土混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）总论uFRP-FRP-混凝土混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）总论uFRP-FRP-混凝土混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）CFRP壳-混凝土主梁混 凝 土桥面板总论uFRP-FRP-混凝土混凝土（Fiber Reinforced Poly
9、mer Concrete）参考书目参考书目FRPFRP加固混凝土结构技术及应用加固混凝土结构技术及应用，王，王文炜编著，中国建筑工业出版社，文炜编著，中国建筑工业出版社，20192019FRPFRP加固混凝土结构加固混凝土结构，腾锦光著，中，腾锦光著，中国建筑工业出版社，国建筑工业出版社，20192019返回返回钢钢- -混凝土组合板混凝土组合板钢钢- -混凝土组合梁混凝土组合梁u钢钢- -混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构（Steel Concrete Composite （Hybrid）Structures）总论u钢钢- -混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构（Steel
10、 Concrete Composite （Hybrid）Structures）返回返回总论u纤维混凝土纤维混凝土（Fiber Concrete ）总论总论返回返回总论0.1 0.1 各种工程结构的特点及使用范围各种工程结构的特点及使用范围1.1.混凝土结构混凝土结构（Concrete Structures） 主要以混凝土材料，并配以主要以混凝土材料，并配以钢筋、预应力钢筋、预应力钢筋、钢管、钢骨钢筋、钢管、钢骨等，作为主要承重材料等，作为主要承重材料的结构。的结构。素混凝土结构素混凝土结构 钢骨混凝土结构钢骨混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 FRP-混凝土结构混凝土结构预应力混凝土结构预
11、应力混凝土结构 纤维混凝土结构纤维混凝土结构钢管混凝土结构钢管混凝土结构 钢钢-混凝土结构混凝土结构总论混凝土结构的发展混凝土结构的发展n18241824年英国人阿斯普丁（年英国人阿斯普丁（J.Aspdin）发明硅酸盐水泥）发明硅酸盐水泥n18491849年法国人朗波（年法国人朗波（L.Lambot）制造了第一只钢筋）制造了第一只钢筋混凝土小船混凝土小船n18721872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋n混凝土结构开始应用于土木工程距今仅混凝土结构开始应用于土木工程距今仅150150多年多年n与砖石结构、木结构相比，混凝土结构的历史并不长，与砖石结构、木结构相比
12、，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，目前混凝土结构已经成为土木工程但发展非常迅速，目前混凝土结构已经成为土木工程中最主要的结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结中最主要的结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结构还在不断发展。构还在不断发展。总论n混凝土结构的优点混凝土结构的优点总论0.1 0.1 各种工程结构的特点及使用范围各种工程结构的特点及使用范围n混凝土结构的缺点混凝土结构的缺点u讨论思考题：讨论思考题：总论总论总论返回返回总论总论返回返回总论返回返回图：1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥钢拱桥图：1977美国518.2m New River桥总论返回返回总论总论 乌巢河桥位于湖南省凤
13、凰县沱江源头的乌巢河峡谷的县道上。乌乌巢河桥位于湖南省凤凰县沱江源头的乌巢河峡谷的县道上。乌巢河大桥全长巢河大桥全长241m，该桥因地制宜，就地取材，综合应用和发展，该桥因地制宜，就地取材，综合应用和发展了中国近了中国近20多年来建设石拱桥的经验，建成桥宽多年来建设石拱桥的经验，建成桥宽8m、主跨为、主跨为120m的双肋石拱桥。主拱圈由两条分离式矩形石肋和的双肋石拱桥。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为系梁组成。拱轴线为m=1.543悬链线，拱矢度悬链线，拱矢度1/5，拱肋为等高变宽，拱肋为等高变宽度。采用度。采用20MPa的小石子混凝土砌的小石子混凝
14、土砌100kPa的块石；肋宽的块石；肋宽2.5m，高，高1.6m。该桥结构轻盈，造型美观，是目前世界上最大跨径石拱桥记。该桥结构轻盈，造型美观，是目前世界上最大跨径石拱桥记录的保持者，于录的保持者，于1990年建成通车。年建成通车。 组合桁架桥组合桁架桥钢桁架腹杆钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板上下混凝土翼缘板组合刚构桥组合刚构桥钢箱梁钢箱梁+混凝土墩混凝土墩 总论于于1991年底建成，是京九（龙）年底建成，是京九（龙）铁路和合（肥）九（江）铁路铁路和合（肥）九（江）铁路的的“天堑通途天堑通途”，为双层双线，为双层双线铁路、公路两用桥，铁路桥长铁路、公路两用桥，铁路桥长7675米，公路桥长米，公路
15、桥长4460米，其米，其中江上正桥长中江上正桥长1806米，米，10个桥个桥墩，墩，11孔钢梁，不论长度和跨孔钢梁，不论长度和跨度为度为160米的普通钢桁梁外，主米的普通钢桁梁外，主航道为三孔刚性桁、柔性拱，航道为三孔刚性桁、柔性拱，桁高桁高16米，跨度为米，跨度为180米，中间米，中间一孔最大夸度达一孔最大夸度达216米，最大知米，最大知高高32米。米。目前九江大桥不仅是中国，而目前九江大桥不仅是中国，而且是世界最长的铁路、公路两且是世界最长的铁路、公路两用的钢桁梁大桥，既是我国南用的钢桁梁大桥，既是我国南北交通的大动脉，又是九江最北交通的大动脉，又是九江最引人注目的新旅游景点引人注目的新旅
16、游景点 总论 总论 总论东海大桥跨越杭州湾北部海域，连接上海南汇区芦潮港镇与浙江嵊泗崎岖列岛的小洋山岛，是上海洋山国际深水港的重要配套工程，大桥全长27.4Km，左右幅分离，单幅桥面宽15.25m，双向六车道，按高速公路标准设计，设计时速80km/h。1.1 基本概念 总论南京长江第三大桥主桥为钢塔钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥。索南京长江第三大桥主桥为钢塔钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥。索塔为塔为“人人”字形塔，塔柱外侧圆曲线部分半径字形塔，塔柱外侧圆曲线部分半径720m720m，高，高215m215m，设，设4 4道横梁。其中下塔柱及下横梁为钢筋混凝土结构，为道横梁。其中下塔柱及下横梁为钢筋混凝土结构，为C50C50混凝土。混凝土。其他部分为钢结构，采用其他部分为钢结构，采用Q370qDQ370qD钢钢 。 总论
