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1、会计学1岩土工程设计安全岩土工程设计安全(nqun)材料材料第一页，共27页。4.0 4.0 4.0 4.0 材料材料材料材料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)性能与安全度性能与安全度性能与安全度性能与安全度n n容许应力法容许应力法n n总安全系数法总安全系数法n n概率极限概率极限(jxin)状态法状态法第1页/共27页第二页，共27页。4.0 4.0 材料材料(cilio)(cilio)性能与安全度性能与安全度 荷载（作用）和抗力是任何工程普遍存在的一对矛盾，为了确保工程安全，抗力对于(duy)荷载必须有一定的裕度，这就是安全度。第2页/共27页第三页，共27页。4
2、.0 4.0 4.0 4.0 材料材料材料材料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)性能与安全度性能与安全度性能与安全度性能与安全度n nR R：结构抗力：结构抗力：结构抗力：结构抗力n n材料性能材料性能材料性能材料性能n n几何几何几何几何(j(j h)h)参数参数参数参数第3页/共27页第四页，共27页。4.1 4.1 4.1 4.1 工程工程工程工程(gngchng)(gngchng)(gngchng)(gngchng)材料的基本性质材料的基本性质材料的基本性质材料的基本性质n n决定材料性能的因素决定材料性能的因素决定材料性能的因素决定材料性能的因素 n n 材料的
3、组成材料的组成材料的组成材料的组成 n n 材料的结构材料的结构材料的结构材料的结构(jigu)(jigu)n n 材料的构造材料的构造材料的构造材料的构造 第4页/共27页第五页，共27页。4.1 4.1 工程材料工程材料(cilio)(cilio)的基本性质的基本性质n n材料的基本物理性质材料的基本物理性质：n n密度、孔隙率、与水有关的性质；密度、孔隙率、与水有关的性质；n n材料的基本力学性质材料的基本力学性质：n n强度强度n n变形变形(bin xng)n n脆性与韧性脆性与韧性第5页/共27页第六页，共27页。4.1 4.1 4.1 4.1 工程材料工程材料工程材料工程材料(c
4、ilio)(cilio)(cilio)(cilio)的基本性质的基本性质的基本性质的基本性质n n材料的耐久性材料的耐久性n n材料在使用中，抵抗其自身和环境的材料在使用中，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有性能而不长期破坏作用，保持其原有性能而不破坏、不变质的能力。破坏、不变质的能力。n n温度、化学侵蚀温度、化学侵蚀(qnsh)、锈蚀、锈蚀、老化、虫蛀。老化、虫蛀。第6页/共27页第七页，共27页。4.2 4.2 建筑建筑(jinzh)(jinzh)钢材钢材n n基本成分：基本成分：n n铁、碳、合金铁、碳、合金(hjn)元素、杂质元元素、杂质元素素n n主要性能主要性能n n抗拉
5、强度抗拉强度、冷弯、冲击韧性、硬度、冷弯、冲击韧性、硬度、耐疲劳性耐疲劳性第7页/共27页第八页，共27页。4.2 4.2 4.2 4.2 建筑建筑建筑建筑(jinzh)(jinzh)(jinzh)(jinzh)钢材钢材钢材钢材n n钢筋混凝土结构对钢材性能的基本要求：钢筋混凝土结构对钢材性能的基本要求：钢筋混凝土结构对钢材性能的基本要求：钢筋混凝土结构对钢材性能的基本要求：n n 1 1）强度高）强度高）强度高）强度高 使用高强度的钢筋可以节省钢材使用高强度的钢筋可以节省钢材使用高强度的钢筋可以节省钢材使用高强度的钢筋可以节省钢材用量。用量。用量。用量。n n 2 2）塑性好）塑性好）塑性好
6、）塑性好 易于加工成型；钢筋混凝土构件易于加工成型；钢筋混凝土构件易于加工成型；钢筋混凝土构件易于加工成型；钢筋混凝土构件的塑性性能，构件破坏前的预兆明显，对于的塑性性能，构件破坏前的预兆明显，对于的塑性性能，构件破坏前的预兆明显，对于的塑性性能，构件破坏前的预兆明显，对于保证人民保证人民保证人民保证人民(rnmn)(rnmn)生命和财产的安全十分生命和财产的安全十分生命和财产的安全十分生命和财产的安全十分重要。重要。重要。重要。n n 3 3）可焊性好）可焊性好）可焊性好）可焊性好 钢筋连接以焊接连接的质量较钢筋连接以焊接连接的质量较钢筋连接以焊接连接的质量较钢筋连接以焊接连接的质量较好，耗
7、费的钢材也较少，因此，要求钢筋的好，耗费的钢材也较少，因此，要求钢筋的好，耗费的钢材也较少，因此，要求钢筋的好，耗费的钢材也较少，因此，要求钢筋的可焊性要好，以保证混凝土结构构件的质量。可焊性要好，以保证混凝土结构构件的质量。可焊性要好，以保证混凝土结构构件的质量。可焊性要好，以保证混凝土结构构件的质量。n n 4 4）与混凝土的粘结锚固性能好）与混凝土的粘结锚固性能好）与混凝土的粘结锚固性能好）与混凝土的粘结锚固性能好 钢筋和混凝钢筋和混凝钢筋和混凝钢筋和混凝土是两种物理力学性能不同的材料，粘结力土是两种物理力学性能不同的材料，粘结力土是两种物理力学性能不同的材料，粘结力土是两种物理力学性能
8、不同的材料，粘结力是它们共同工作的基础。表面带肋的钢筋与是它们共同工作的基础。表面带肋的钢筋与是它们共同工作的基础。表面带肋的钢筋与是它们共同工作的基础。表面带肋的钢筋与混凝土的粘结锚固效果较好。混凝土的粘结锚固效果较好。混凝土的粘结锚固效果较好。混凝土的粘结锚固效果较好。第8页/共27页第九页，共27页。4.2 4.2 4.2 4.2 建筑建筑建筑建筑(jinzh)(jinzh)(jinzh)(jinzh)钢材钢材钢材钢材n n强度强度(qingd)设计值的确定设计值的确定n n以钢材屈服强度以钢材屈服强度(qingd)（或屈（或屈服点）为依据而确定服点）为依据而确定 第9页/共27页第十页
9、，共27页。4.2 4.2 4.2 4.2 建筑建筑建筑建筑(jinzh)(jinzh)(jinzh)(jinzh)钢材钢材钢材钢材n n强度设计值的确定强度设计值的确定n n热轧钢筋热轧钢筋n n 强度标准值：根据屈服强度确强度标准值：根据屈服强度确定定n n 抗拉强度抗拉强度(kn l qin d)设计设计值、抗压强度设计值的确定：值、抗压强度设计值的确定：n n 材料的分项系数取材料的分项系数取1.10n n预应力钢绞线、钢丝和热处理钢预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋筋n n 强度标准值：根据极限抗拉强强度标准值：根据极限抗拉强度度(kn l qin d)确定确定n n 条件屈服点：条件屈
10、服点：0.85n n 抗拉强度抗拉强度(kn l qin d)设计设计值：材料的分项系数取值：材料的分项系数取1.20 第10页/共27页第十一页，共27页。4.3 4.3 4.3 4.3 水泥水泥水泥水泥(shun)(shun)(shun)(shun)n n强度等级强度等级n n42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5Rn n标准标准(biozhn)试件试件28d抗压强度；抗压强度；3d强度要求；抗折强度要求强度要求；抗折强度要求第11页/共27页第十二页，共27页。4.4 4.4 4.4 4.4 混凝土混凝土n n混凝土材料的优点混凝土材料的优点n n凝结前具有凝结前
11、具有(jyu)良好的塑性良好的塑性n n与钢筋牢固粘结与钢筋牢固粘结n n硬化后抗压强度高硬化后抗压强度高n n良好的耐久性良好的耐久性n n通过配比设计获得所需性能通过配比设计获得所需性能n n就地取材，经济就地取材，经济n n 第12页/共27页第十三页，共27页。4.4 4.4 4.4 4.4 混凝土混凝土混凝土混凝土n n混凝土材料的缺点混凝土材料的缺点n n自重大自重大n n抗拉强度抗拉强度(kn l qin d)低低n n容易开裂容易开裂第13页/共27页第十四页，共27页。4.4 4.4 4.4 4.4 混凝土混凝土n n普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质n n拌合
12、物的和易性拌合物的和易性n n强度强度(qingd)n n 立方体抗压强度立方体抗压强度(qingd)（强（强度度(qingd)等级）等级）n n 轴心抗压强度轴心抗压强度(qingd)n n 抗拉强度抗拉强度(qingd)、劈裂抗拉、劈裂抗拉强度强度(qingd)n n 抗折（弯曲抗拉抗折（弯曲抗拉)强度强度(qingd)第14页/共27页第十五页，共27页。4.4 4.4 混凝土混凝土混凝土混凝土n n普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质n n变形变形(bin xng)性能性能n n 收缩收缩n n 温度变形温度变形(bin xng)n n 荷载作用下的变形荷载作用下的变形(b
13、in xng)n n 徐变（在长期荷载作用下产生徐变（在长期荷载作用下产生的变形的变形(bin xng)）第15页/共27页第十六页，共27页。4.4 4.4 混凝土混凝土混凝土混凝土n n普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质n n混凝土的耐久性混凝土的耐久性n n 抵抗环境介质抵抗环境介质(jizh)作用并作用并长期保持其良好的使用性能和外长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力的安全、正常使用的能力n n 包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应化、碱骨料反应 等等 第16页/共27页第
14、十七页，共27页。4.4 4.4 4.4 4.4 混凝土混凝土n n混凝土材料混凝土材料(cilio)的可靠性与的可靠性与质量控制质量控制n n强度概率分布强度概率分布正态分布正态分布n n n n 保证率保证率第17页/共27页第十八页，共27页。4.4 4.4 4.4 4.4 混凝土混凝土n n混凝土材料的可靠性与质量控制混凝土材料的可靠性与质量控制n n质量控制质量控制n n 初步控制：材料检验、配合比初步控制：材料检验、配合比调整调整n n 生产控制：材料计量；搅拌生产控制：材料计量；搅拌(jiobn)、运输、浇注、养护等、运输、浇注、养护等环节环节n n 合格控制：强度检验，分批验合
15、格控制：强度检验，分批验收收第18页/共27页第十九页，共27页。4.5 4.5 4.5 4.5 钢筋钢筋钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)(gngjn)(gngjn)混凝土混凝土混凝土混凝土n n钢筋混凝土结构把钢筋和混凝土钢筋混凝土结构把钢筋和混凝土这两种材料结合在一起共同工作，这两种材料结合在一起共同工作，使混凝土主要承受压力，钢筋主使混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力要承受拉力(ll)，充分利用了，充分利用了两种材料的性能两种材料的性能n n钢筋与混凝土共同工作的基础钢筋与混凝土共同工作的基础粘结力粘结力 第19页/共27页第二十页，共27页。4.5 4.5 4.5 4.5 钢筋钢
16、筋钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)(gngjn)(gngjn)混凝土混凝土混凝土混凝土n n钢筋钢筋(gngjn)混凝土结构的性能混凝土结构的性能n n承载力承载力n n延性延性n n耐久性耐久性n n其它性能：整体性其它性能：整体性 经济性经济性n n自重？自重？n n抗裂？抗裂？n n施工？施工？第20页/共27页第二十一页，共27页。4.5 4.5 4.5 4.5 钢筋钢筋钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)(gngjn)(gngjn)混凝土混凝土混凝土混凝土n n钢筋钢筋钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)混凝土结构设计方法混凝土结构设计方法混凝土结构设计方法混凝土结构设计方法建立
17、(jinl)在弹性理论上的容许应力法考虑材料塑性的破损阶段法 极限状态设计法 承载力 变形 裂缝概率极限状态设计法 经验随机变量概率 可靠指标经验 安全系数半经验半统计定值法第21页/共27页第二十二页，共27页。4.6 4.6 4.6 4.6 土工土工土工土工(t n)(t n)(t n)(t n)合成材料合成材料合成材料合成材料n n土工合成材料的性能土工合成材料的性能n n土工合成材料的功能土工合成材料的功能(gngnng)与应用与应用n n 过滤过滤n n 排水排水n n 隔离隔离n n 加筋加筋n n 防渗防渗n n 防护防护第22页/共27页第二十三页，共27页。4.7 4.7 4
18、.7 4.7 可靠性设计中材料可靠性设计中材料可靠性设计中材料可靠性设计中材料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)性能参数的选取性能参数的选取性能参数的选取性能参数的选取n n岩土工程材料的种类很多，性能岩土工程材料的种类很多，性能特点也不相同。但有一个特点是特点也不相同。但有一个特点是共同的，那就是各种材料的性能共同的，那就是各种材料的性能参数都不是一个不变的常数。参数都不是一个不变的常数。n n材料和岩土的性能参数不是确定材料和岩土的性能参数不是确定的常数，但其变化是在一定范围的常数，但其变化是在一定范围(fnwi)内且有一定规律的，进内且有一定规律的，进行足够数量的试
19、验，就可以在统行足够数量的试验，就可以在统计分析的基础上得到参数的分布计分析的基础上得到参数的分布特性。特性。n n当试验数据不充分时，材料性能当试验数据不充分时，材料性能的标准值也可采用有关标准的规的标准值也可采用有关标准的规定值，并根据工程经验，经分析定值，并根据工程经验，经分析判断确定。判断确定。第23页/共27页第二十四页，共27页。4.7 4.7 4.7 4.7 可靠性设计中材料可靠性设计中材料可靠性设计中材料可靠性设计中材料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)性能参数的选取性能参数的选取性能参数的选取性能参数的选取n n材料性能一般采用随机变量概率模型描述。n
20、n 通常符合正态分布或对数正态分布。n n n n材料性能的各种统计参数和概率分布类型，应以试验数据为基础，运用参数估计和概率分布的假设检验方法(fngf)确定。第24页/共27页第二十五页，共27页。4.7 4.7 4.7 4.7 可靠性设计中材料可靠性设计中材料可靠性设计中材料可靠性设计中材料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)性能参数的选取性能参数的选取性能参数的选取性能参数的选取n n 材料强度的标准值可按其概率分布的0.05分位值确定n n n n 材料强度设计(shj)值材料强度标准值/材料强度分项系数n n 材料弹性模量、泊松比等物理性能的标准值可按其概率分布
21、的0.5分位值确定。第25页/共27页第二十六页，共27页。4.7 4.7 4.7 4.7 可靠性设计可靠性设计可靠性设计可靠性设计(shj)(shj)(shj)(shj)中材料性能参数的选取中材料性能参数的选取中材料性能参数的选取中材料性能参数的选取n n 当利用标准试件的试验结果当利用标准试件的试验结果当利用标准试件的试验结果当利用标准试件的试验结果(ji gu(ji gu)确定结构中实际的材料性能时，应当考虑实际确定结构中实际的材料性能时，应当考虑实际确定结构中实际的材料性能时，应当考虑实际确定结构中实际的材料性能时，应当考虑实际结构与标准试件、实际工作条件与标准试验条件的差别。结构与标
22、准试件、实际工作条件与标准试验条件的差别。结构与标准试件、实际工作条件与标准试验条件的差别。结构与标准试件、实际工作条件与标准试验条件的差别。n n岩土性能指标和地基、桩基承载力等，应通过原位测试、室内试验等直接或间接的岩土性能指标和地基、桩基承载力等，应通过原位测试、室内试验等直接或间接的岩土性能指标和地基、桩基承载力等，应通过原位测试、室内试验等直接或间接的岩土性能指标和地基、桩基承载力等，应通过原位测试、室内试验等直接或间接的方法确定，并应考虑由于钻探取样的扰动、室内外试验条件与实际工程结构条件的方法确定，并应考虑由于钻探取样的扰动、室内外试验条件与实际工程结构条件的方法确定，并应考虑由
23、于钻探取样的扰动、室内外试验条件与实际工程结构条件的方法确定，并应考虑由于钻探取样的扰动、室内外试验条件与实际工程结构条件的差别以及所采用公式的误差等因素的影响。差别以及所采用公式的误差等因素的影响。差别以及所采用公式的误差等因素的影响。差别以及所采用公式的误差等因素的影响。n n岩土性能的标准值宜根据原位测试和室内试验的结果岩土性能的标准值宜根据原位测试和室内试验的结果岩土性能的标准值宜根据原位测试和室内试验的结果岩土性能的标准值宜根据原位测试和室内试验的结果(ji gu(ji gu)，按有关标准的规定确，按有关标准的规定确，按有关标准的规定确，按有关标准的规定确定。定。定。定。第26页/共27页第二十七页，共27页。