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1、注册注册(zhc)土木工程师（岩土）继续教育：土木工程师（岩土）继续教育：岩土工程设计安全度岩土工程设计安全度 4 岩土工程岩土工程(gngchng)材材料料第一页，共28页。4 岩土工程岩土工程(gngchng)材材料料o4.1 工程(gngchng)材料的基本性质o4.2 建筑钢材o4.3 水泥o4.4 混凝土o4.5 钢筋混凝土o4.7 可靠性设计中材料性能参数的选取第二页，共28页。4.0 材料性能(xngnng)与安全度o容许应力法容许应力法o总安全系数法总安全系数法o概率极限概率极限(jxin)状态法状态法第三页，共28页。4.0 材料性能(xngnng)与安全度 荷载（作用）和抗
2、力是任何工程普遍存在的一对矛盾，为了确保工程安全，抗力对于荷载必须(bx)有一定的裕度，这就是安全度。第四页，共28页。4.0 材料性能(xngnng)与安全度oR：结构抗力：结构抗力o材料性能材料性能o几何几何(j h)参数参数第五页，共28页。4.1 4.1 工程材料的基本工程材料的基本(jbn)(jbn)性质性质o决定材料性能的因素决定材料性能的因素 o 材料的组成材料的组成(z chn)o 材料的结构材料的结构 o 材料的构造材料的构造 第六页，共28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o材料的基本物理性质材料的基本物理性质(xngzh)
3、：o密度、孔隙率、与水有关的性质密度、孔隙率、与水有关的性质(xngzh)；o材料的基本力学性质材料的基本力学性质(xngzh)：o强度强度o变形变形o脆性与韧性脆性与韧性第七页，共28页。4.1 4.1 工程工程(gngchng)(gngchng)材料的基本性材料的基本性质质o材料的耐久性材料的耐久性o材料在使用中，抵抗其自身和环境材料在使用中，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有性能的长期破坏作用，保持其原有性能而不破坏、不变质而不破坏、不变质(bin zh)的能的能力。力。o温度、化学侵蚀、锈蚀、老化、虫温度、化学侵蚀、锈蚀、老化、虫蛀。蛀。第八页，共28页。4.2 4.2 建筑建
4、筑(jinzh)(jinzh)钢材钢材o基本成分：基本成分：o铁、碳、合金元素、杂质元素铁、碳、合金元素、杂质元素o主要性能主要性能o抗拉强度抗拉强度、冷弯、冲击韧性、硬度、冷弯、冲击韧性、硬度(yngd)、耐疲劳性、耐疲劳性第九页，共28页。4.2 4.2 建筑建筑(jinzh)(jinzh)钢材钢材o钢筋混凝土结构对钢材钢筋混凝土结构对钢材(gngci)性能的性能的基本要求：基本要求：o 1）强度高）强度高 使用高强度的钢筋可以节省使用高强度的钢筋可以节省钢材钢材(gngci)用量。用量。o 2）塑性好）塑性好 易于加工成型；钢筋混凝土易于加工成型；钢筋混凝土构件的塑性性能，构件破坏前的预
5、兆明显，构件的塑性性能，构件破坏前的预兆明显，对于保证人民生命和财产的安全十分重要。对于保证人民生命和财产的安全十分重要。o 3）可焊性好）可焊性好 钢筋连接以焊接连接的质钢筋连接以焊接连接的质量较好，耗费的钢材量较好，耗费的钢材(gngci)也较少，也较少，因此，要求钢筋的可焊性要好，以保证混因此，要求钢筋的可焊性要好，以保证混凝土结构构件的质量。凝土结构构件的质量。o 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 钢筋和钢筋和混凝土是两种物理力学性能不同的材料，混凝土是两种物理力学性能不同的材料，粘结力是它们共同工作的基础。表面带肋粘结力是它们共同工作的基础。表面带肋的钢筋与混凝
6、土的粘结锚固效果较好。的钢筋与混凝土的粘结锚固效果较好。第十页，共28页。4.2 4.2 建筑建筑(jinzh)(jinzh)钢材钢材o强度设计值的确定强度设计值的确定o以钢材屈服以钢材屈服(qf)强度（或屈服强度（或屈服(qf)点）为依点）为依据而确定据而确定 第十一页，共28页。4.2 4.2 建筑建筑(jinzh)(jinzh)钢材钢材o强度设计值的确定强度设计值的确定o热轧钢筋热轧钢筋o 强度标准值：根据屈服强度确定强度标准值：根据屈服强度确定o 抗拉强度抗拉强度(kn l qin d)设计值、抗压设计值、抗压强度设计值的确定：强度设计值的确定：o预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋预应力钢
7、绞线、钢丝和热处理钢筋o 强度标准值：根据极限抗拉强度强度标准值：根据极限抗拉强度(kn l qin d)确定确定o 第十二页，共28页。4.3 4.3 水泥水泥(shun)(shun)o强度等级强度等级o标准试件标准试件28d抗压强度抗压强度(kn y qin d)；3d强度要求；抗折强度要求强度要求；抗折强度要求第十三页，共28页。4.4 4.4 混凝土混凝土o混凝土材料的优点混凝土材料的优点o凝结前具有良好的塑性凝结前具有良好的塑性o与钢筋牢固粘结与钢筋牢固粘结o硬化后抗压强度硬化后抗压强度(kn y qin d)高高o良好的耐久性良好的耐久性o通过配比设计获得所需性能通过配比设计获得所
8、需性能o就地取材，经济就地取材，经济o 第十四页，共28页。4.4 4.4 混凝土混凝土o混凝土材料的缺点混凝土材料的缺点o自重大自重大o抗拉强度抗拉强度(kn l qin d)低低o容易开裂容易开裂第十五页，共28页。4.4 4.4 混凝土混凝土o普通混凝土的主要技术普通混凝土的主要技术(jsh)性质性质o拌合物的和易性拌合物的和易性o强度强度o 立方体抗压强度（强度等级）立方体抗压强度（强度等级）o 轴心抗压强度轴心抗压强度o 抗拉强度、劈裂抗拉强度抗拉强度、劈裂抗拉强度o 抗折（弯曲抗拉抗折（弯曲抗拉)强度强度第十六页，共28页。4.4 4.4 混凝土混凝土o普通混凝土的主要技术性质普通
9、混凝土的主要技术性质o变形变形(bin xng)性能性能o 收缩收缩o 温度变形温度变形(bin xng)o 荷载作用下的变形荷载作用下的变形(bin xng)o 徐变（在长期荷载作用下产生的变形徐变（在长期荷载作用下产生的变形(bin xng)）第十七页，共28页。4.4 4.4 混凝土混凝土o普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质o混凝土的耐久性混凝土的耐久性o 抵抗环境介质作用抵抗环境介质作用(zuyng)并长期保持其良并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力结构的安全、正常使用的能力o 包括抗渗、
10、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应应 等等 第十八页，共28页。4.4 4.4 混凝土混凝土o混凝土材料的可靠性与质量混凝土材料的可靠性与质量(zhling)控制控制o强度概率分布强度概率分布正态分布正态分布o o 保证率保证率第十九页，共28页。4.4 4.4 混凝土混凝土o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o质量控制质量控制o 初步控制：材料检验、配合初步控制：材料检验、配合(pih)比调整比调整o 生产控制：材料计量；搅拌、运输、浇注、生产控制：材料计量；搅拌、运输、浇注、养护等环节养护等环节o 合格控制：强度检验，分批验收合格控制
11、：强度检验，分批验收第二十页，共28页。4.5 4.5 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)混凝土混凝土o钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构(jigu)把钢筋和混凝土这两种把钢筋和混凝土这两种材料结合在一起共同工作，使混凝土主要承受材料结合在一起共同工作，使混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，充分利用了两种材压力，钢筋主要承受拉力，充分利用了两种材料的性能料的性能o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 第二十一页，共28页。4.5 4.5 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)混凝土混凝土o钢筋混凝土结构的性能钢筋混凝土结构的性能(xngnng)o承载力承载力o延性延性o
12、耐久性耐久性o其它性能其它性能(xngnng)：整体性：整体性 经济性经济性o自重？自重？o抗裂？抗裂？o施工？施工？第二十二页，共28页。4.5 4.5 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)混凝土混凝土o钢筋钢筋(gngjn)混凝土结构设计方法混凝土结构设计方法建立在弹性理论(lln)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二十三页，共28页。4.6 4.6 土工土工(t n)(t n)合成材料合成材料o土工土工(t n)合成材料的性能合成材料的性能o土工土工(t n)合成材料的
13、功能与应用合成材料的功能与应用o 过滤过滤o 排水排水o 隔离隔离o 加筋加筋o 防渗防渗o 防护防护第二十四页，共28页。4.7 4.7 可靠性设计中材料可靠性设计中材料(cilio)(cilio)性能参数性能参数的选取的选取o岩土工程材料的种类很多，性能特点也不相同。岩土工程材料的种类很多，性能特点也不相同。但有一个特点是共同的，那就是各种材料的性但有一个特点是共同的，那就是各种材料的性能参数都不是一个不变的常数。能参数都不是一个不变的常数。o材料和岩土的性能参数不是确定的常数，但其变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内且有一定规律的，进行足够化是在一定范围内且有一定
14、规律的，进行足够数量的试验，就可以在统计分析的基础上得到数量的试验，就可以在统计分析的基础上得到(d do)参数的分布特性。参数的分布特性。o当试验数据不充分时，材料性能的标准值也可采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定值，并根据工程经验，经分用有关标准的规定值，并根据工程经验，经分析判断确定。析判断确定。第二十五页，共28页。4.7 4.7 可靠性设计中材料可靠性设计中材料(cilio)(cilio)性能参数性能参数的选取的选取o材料性能(xngnng)一般采用随机变量概率模型描述。o 通常符合正态分布或对数正态分布。o o材料性能(xngnng)的各种统计参数和概率分
15、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确定。第二十六页，共28页。4.7 4.7 可靠性设计可靠性设计(shj)(shj)中材料性能参数的中材料性能参数的选取选取o 材料强度的标准值o o 材料强度设计值材料强度标准值/材料强度分项系数o 材料弹性模量(tn xn m lin)、泊松比等物理性能的标准值可按其概率分布的0.5分位值确定。第二十七页，共28页。4.7 4.7 可靠性设计中材料可靠性设计中材料(cilio)(cilio)性能参性能参数的选取数的选取o 当利用标准当利用标准(biozhn)试件的试验结果确定结构中试件的试验结果确定结构中实际的材料性能时，应当
16、考虑实际结构与标准实际的材料性能时，应当考虑实际结构与标准(biozhn)试件、实际工作条件与标准试件、实际工作条件与标准(biozhn)试试验条件的差别。验条件的差别。o岩土性能指标和地基、桩基承载力等，应通过原位测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。条件的差别以及所采用公式的误差等因素的影响。o岩土性能的标准岩土性能的标准(biozhn)值宜根据原位测试和室内值宜根据原位测试和室内试验的结果，按有关标准试验的结果，按有关标准(biozhn)的规定确定。的规定确定。第二十八页，共28页。