aAAA钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算.ppt
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1、第3章 钢筋混凝土受弯构件 正截面承载力计算,学 习 目 标,1.了解受弯构件的设计计算内容和基本构造要求。 2.了解受弯构件正截面工作的三个阶段和各阶段截面应变和应力的分布以及破坏特征。 3.理解正截面承载力计算的基本假定、等效矩形应力图形及适筋梁的界限条件。 4.熟练掌握矩形、T形截面的正截面承载力计算方法及计算公式的适用条件。,2,结构中各种类型的梁和板。,截面主要承受弯矩M和剪力V。,3,正截面受弯承载力计算:仅受弯矩M作用时,构件一般将沿着与轴线垂直的截面(正截面)破坏。 按已知截面弯矩设计值 M,确定截面尺寸和计算纵向受力钢筋等;,受弯构件承载力计算,第3章,4,斜截面受剪承载力计
2、算:在弯矩M和剪力V共同作用下,构件一般沿着某个斜截面发生破坏。 按受剪计算截面的剪力设计值V,计算确定箍筋和弯起钢筋的数量等。,第4章,受弯构件承载力计算,5,一、截面形式,6,一、截面形式,单筋截面,双筋截面,7,二、截面尺寸,目的:统一模板尺寸、便于施工 梁宽度b=120、150、180、200、220、250mm, 250mm以上者以50mm为模数递增。 梁高度h=200、250、300、350、400、 800mm ,800mm以上者以100mm为模数递增。 简支梁的高跨比h/l0一般为1/8 1/12。 矩形截面梁高宽比h/b=2.0 3.5 T形截面梁高宽 比h/b=2.5 4.
3、0。 现浇板厚度:为60、70、80、90、100mm。 水工建筑中板厚变化范围大,厚的可达几米,薄的可为100mm。,8,三、混凝土保护层厚度,定义:纵向受力钢筋外边缘到截面边缘的垂直距离 作用: (1)保护纵向钢筋不被锈蚀; (2)在火灾等情况下,使钢筋的温 度上升缓慢; (3)使纵向钢筋与混凝土有较好的 粘结。 厚度:附录4表1,9,纵向受力钢筋承受弯矩,在梁的受拉区布置钢筋承担拉力;弯矩较大时,在受压区布置钢筋,协助混凝土共同承担压力。,弯起钢筋纵向钢筋弯起而成型,承受弯起区段截面的剪力;弯起后钢筋顶部的水平段可承受支座处的负弯矩。,四、梁内钢筋的直径和净距,10,架立钢筋设置在梁受压
4、区,用以固定箍筋的正确位置,并能承受混凝土收缩和温度变化产生的内应力。,箍筋承受梁的剪力;固定纵向钢筋位置,形成钢筋笼。,侧向构造钢筋增加梁内钢筋骨架的刚性,增强梁的抗扭能力,承受侧向发生的温度及收缩变形。,四、梁内钢筋的直径和净距,11,四、梁内钢筋的直径和净距,直径: 太细,太粗 12-28mm,间距: 下部:净距d且25mm 上部:净距1.5d且30mm,数目: 2根,分层: 上下层钢筋间距 避免错位,12,五、板内钢筋的直径和净距,直径:6、8、10、12mm,厚板1225、32、36、40mm; 间距: 板厚h200mm, 间距200mm 200mm1500mm, 间距300mm 垂
5、直于受力钢筋应布置分布钢筋于内侧 将荷载均匀传递给受力钢筋 施工中固定受力钢筋的位置 抵抗温度和收缩产生的应力,13,一、试验装置,M图,V图,B,C,D,A,钢筋砼简支梁,配置适当钢筋,在梁上对称施加两个集中荷载P,忽略梁自重。,纯弯段,在纯弯段CD的两侧,沿高度布置应变测点,用应变仪测量在受荷过程中,构件沿截面高度各纤维层的应变情况。,在跨中的钢筋表面用电阻应变片量测钢筋应变。,在梁底设百分表来量测梁的挠度。,14,二、试验过程,钢筋砼适筋梁从加载到破坏,截面上的应力和应变不断变化,整个过程可以明显地分为三个阶段。,15,二、试验过程,钢筋砼适筋梁从加载到破坏,截面上的应力和应变不断变化,
6、整个过程可以明显地分为三个阶段。,荷载很小时,梁的工作性能与匀质弹性梁类似,截面应力和应变呈线性关系; 荷载增加,受拉区出现塑性,应力呈曲线分布,受压区应力仍接近三角形分布; 当受拉区应变即将达到砼的极限拉应变时,截面即将开裂,第阶段结束(a状态),此时的弯矩称为开裂弯矩Mcr。,第阶段,未裂阶段,16,砼开裂(进入第阶段的标志); 裂缝处砼退出工作,拉力转由钢筋承担,钢筋应力突增; 随着荷载的增大,裂缝逐渐开展,中和轴随之上升,受压区出现塑性。 当钢筋即将达到屈服时,第阶段结束(a状态)。,第阶段,工作阶段,17,第阶段,破坏阶段,钢筋开始屈服(进入第阶段的标志);构件变形显著增长,裂缝急剧
7、开展,中和轴进一步上升。 受压区高度迅速减小,压应力不断增大,直到最后砼受压区达到极限压应变时,砼被压碎,构件破坏。第阶段结束(a状态),18,19,计算开裂弯矩Mcr ,取Ia阶段截面应力-应变图形。 计算正常使用时挠度和裂缝,取第阶段。 计算受弯构件的正截面受弯承载力,取a阶段的截面应力-应变图形。,从开始加载到构件破坏,截面上的平均应变始终保持接近直线分布。,20,21,三、受弯构件正截面的破坏形式及特征,配 筋 适 量,配 筋 过 多,配 筋 过 少,1、破坏时,先受拉钢筋屈服,后砼压坏 2、破坏前,截面发生了很大的裂缝和变形,延性破坏 3、材料强度得到了充分利用,1、破坏始于受压区砼
8、压碎,钢筋不屈服 2、破坏前,构件变形很小,脆性破坏 3、钢筋浪费,不经济,1、受拉区一旦开裂,钢筋应力剧增,超过屈服强度进入强化阶段 2、虽然构件变形很大,裂缝很宽,但属于脆性破坏 3、砼抗压强度未得到充分利用,适筋破坏,适筋梁,超筋破坏,超筋梁,少筋破坏,少筋梁,22,M/Mu-f图,适筋、超筋、少筋梁M-f示意图,23,适筋破坏,超筋破坏,少筋破坏,24,四、配筋率,:配筋率 As:受拉钢筋截面面积 b:梁截面宽度 h0 :梁截面有效高度,h0=h-a h:梁截面高度 a:纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离P68,25,不考虑混凝土的抗拉作用,混凝土和钢筋的应力应变关系(本构关系),
9、一、基本假定,平截面假定:截面应变保持平面,混凝土的抗拉强度很低; 受拉区混凝土大部分已经开裂,退出工作,截面上任一点的应变与该点到中和轴的距离成正比,26,破坏时的应力状态(a),二、等效矩形应力图形,等效原则:合力大小相同,作用点相同,合力作用点相同,合力大小相同,x=xc,fce=fc,等效矩形应力图形,27,水工结构中,常常只使用较低等级的混凝土,因此规范规定: =1.0 =0.8 即:简化为矩形应力图形后,应力大小为fc,计算受压区高度x为0.8倍实际受压区高度xc。,28,适筋破坏,界限破坏,超筋破坏,界限破坏:受拉钢筋开始屈服的同时,受压混凝土达极限压应变。,相对界限受压区高度,
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