工程结构第五章回顾.ppt

受弯构件正截面承载力,钢筋混凝土梁的钢筋配置如图所示,纵向受力钢筋主要承受弯矩的作用，截面的配筋多少用配筋率表示 试验表明：配筋对梁的受力状态以及破坏特征有很大影响，按配筋率不同，将截面分为少筋、适筋、超筋等三种截面，相应的梁称为少筋梁、适筋梁和超筋梁。,1 适筋梁的试验 图示为两点对称加载，C25混凝土的钢筋混凝土简支梁,整个加载过程中截面应力，变形如图,适筋梁的受力性能可分为三个阶段,1） 第I阶段（整体工作阶段） 在弯矩较小时，混凝土的压应力和拉应力呈三角形分布，应变呈平截面分布，处于弹性应力范围，继续加截，混凝土受拉区进入塑性，拉应力分布呈曲线型，当下边缘拉应变到达混凝土抗拉极限应变 时，即为截面开裂的极限状态，称为Ia阶段，是开裂验算的依据。,2） 第II阶段（带裂缝工作阶段） 在 阶段继续加载，梁下边缘开裂，中和轴上移，钢筋应力突增，随荷载加大，压区混凝土塑性不断产生，压应力分布呈曲线形。平截面假定在“平均应变“意义上仍成立，II阶段是验算裂缝、变形的主要依据。当受拉钢筋应力达到屈服强度时，定义为IIa 阶段。,3） 第III阶段（屈服破坏阶段） 在 阶段继续加载，则进入第III阶段，其特点为：钢筋处于屈服阶段，中和轴迅速上移，受压区塑性愈加明显，压应力图形愈丰满，其裂缝宽度和变形都明显加大，当混凝土压区上边缘应变到达极限压应变 时，混凝土压坏，该阶段称为IIIa ，它是承载能力计算的依据，在第III阶段截面应变分析仍服从平截面假定,正截面受弯的三种破坏形态 随配筋率变化，正截面受弯破坏分为适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏。,计算需有以下假定： 1 平截面假定 2 不考虑混凝土抗拉 3. 分别已知混凝土受压和钢筋的应力-应变 关系曲线,等效矩形应力图,为了简化计算，需将压应力分布图形等效为矩形 等效原则： 1） 混凝土压应力的合力保持不变-图形面积相等 2） 混凝土压应力的合力作用点保持不变-图形形心相等,例题,双筋矩形截面,定义：在截面受拉、受压区都配置纵向受力钢筋的截面称为双筋截面，此处 不是构造设置，而是按计算确定。 双筋截面的适用情况 1. 2. 承受变号弯矩 3. 抗震设计时，可以增加构件的延性,T形截面,由于受拉区混凝土开裂后退出工作，故可挖去部分受拉区混土，并将钢筋集中，形成T形截面。在钢筋较多时，为便于布置钢筋，可形成I字形截面。,基本计算公式及适用条件,T形截面在计算时分两种类型考虑 1 第一类T形截面 特点：中和轴位于翼缘内，即 ，可按宽度为 矩形截面梁计算 适用条件：,2 第二类T形截面 特点：中和轴在腹板内，即 ，此时按T形截面计算,适用条件：,两种T形截面的鉴别,两种T形截面的界限状态 ，中和轴位于翼缘下边缘。,设计截面时 若 则 属于第一种T形截面。 复核截面时 若 则 属于第一种T形截面。,两种T形截面的鉴别方法,受弯构件斜截面承载力,斜裂缝形态,在剪弯段，可能有两种情况： 情况1（在剪跨比较大情况）：下边缘主拉应力首先达到抗拉强度，使混凝土开裂，并沿主压应力迹线沿伸，在中和轴处倾斜度为45度 ，此裂缝称为弯剪斜裂缝。 情况2（在剪跨比较小情况）:中和轴处主拉应力首先使混凝土开裂，方向为45度 ，并沿主压应力迹线向两端沿伸，此裂缝称为腹剪斜裂缝。,剪跨比,定义：计算截面的弯矩与剪力和截面有效高度乘积之比值，即 : 上式称为广义剪跨比。 对于集中荷载： a-剪跨，集中荷载至支座距离,斜截面破坏的三种主要形态,斜压破坏 (梁的剪跨比较小， ）,当配有箍筋时，箍筋不会屈服,剪压破坏（梁的剪跨比适中， ）,当配有箍筋时，箍筋屈服,斜拉破坏 （梁的剪跨比较大： ）,当配有箍筋时，箍筋会被拉断,有腹筋简支梁的抗剪性能,为提高抗剪能力可在梁内设置弯起钢筋和箍筋 （1）斜裂缝出现前 开裂前腹筋应力很小，同无腹筋梁。 （2）斜裂缝出现后 抗剪能力明显提高，原因： 腹筋直接承担了部分剪力； 抑制斜裂缝扩展； 提高了咬合、摩阻作用； 延缓了沿纵筋的粘结劈裂，从而间接提高“销栓作用 “。,配箍量对斜截面破坏形态的影响,配箍率定义： （1）在剪跨比适中情况 若配箍量过多，则由原无腹筋梁的剪压破坏转为斜压破坏； 若配箍量适中，剪压破坏形态不变，抗剪能力明显提高； 若配箍量过少，剪压破坏形态不变，抗剪能力略有提高。 （2）剪跨比较大情况 若配箍量过少，斜拉破坏的形态不变； 若配箍量适中，由斜拉破坏转为压剪破坏； 若配箍量过多，由斜拉破坏转为斜压破坏。 （3）剪跨比较小情况 无论配箍量变化，仍为斜压破坏。,有腹筋梁斜截面破坏影响因素,a.剪跨比l,b.配箍率rsv,影响受弯构件斜截面受剪承载力的因素,1.剪跨比,2. 混凝土强度 斜截面受剪承载力随砼强度提高而提高。与砼强度大致成线性关系。 3. 箍筋配箍率 1)配箍率愈多，箍筋强度愈高，受剪承载力愈大。 2）配箍率过高时，在箍筋未屈服前，梁即可能发生斜截面破坏。这表明，配箍率对斜截面受剪承载力的影响是有一定限度的。 3）箍筋强度过高时，使用荷载下斜裂缝宽度过大。 4. 纵筋配筋率,无腹筋梁承载力计算,一般板类受弯构件,受均布荷载作用下的单向板和双向板，及需要按单向板计算的构件。,集中荷载作用下的矩形、T形和形截面独立梁,作用有多种荷载，且集中荷载在支座截面所产生的剪力值占总剪力值的75以上的情况。,有腹筋梁沿斜截面受剪破坏的3种破坏形态，在工程设计时都应设法避免，其中: 斜压破坏是因梁截面尺寸过小而发生的，故可以用控制截面尺寸不致过小加以防止-（上限值）； 斜拉破坏是因梁内配置的腹筋数量过少而引起的，因此用配置一定数量的箍筋和保证必要的箍筋间距来防止这种破坏形态的发生-（下限值）； 对于常见的剪压破坏，因为它的承载力变化幅度较大，所以必须通过受剪承载力计算给予保证。规范的受剪承载力计算公式就是根据剪压破坏特征而建立的,2.有腹筋梁承载力计算,a.仅有箍筋,矩形、T形和工形截面的一般受弯构件,集中荷载作用下的独立梁,b.箍筋和弯起筋,对于同时配置箍筋和弯起钢筋的梁，其斜截面受 剪承载力等于配箍筋梁的受剪承载力与弯起钢筋 的受剪承载力之和，对于前述两种情况,配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力,计算公式的适用范围,由于斜压破坏主要取决混凝土强度和截面尺寸，故可通过限制最小截面尺寸方法来控制斜压破坏，对于斜拉破坏则可通过限制最小配箍率方法予以避免。 1最小截面尺寸-公式上限值 为防止斜压破坏和限制在使用荷载下裂缝宽度，应满足,2最小配箍率（下限值） 为避免斜拉破坏 注意：当 时，只需构造配置箍筋，下限值不控制。,4. 计算位置, 支座边缘截面（1-1）； 腹板宽度改变处截面（2-2）； 箍筋直径或间距改变处截面（3-3）； 受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（4-4）。,配箍计算流程,斜截面破坏时，受压区混凝土在正应力和剪应力的共同作用下，有“弯压”