结构设计原理教学PPT受弯构件正截面承载力计算.ppt

结构设计原理 张萌洁青海大学土木工程学院教授班级 交通2011 1 2 3受弯构件正截面承载力计算 重点 3 1受弯构件的截面形式与构造3 2受弯构件正截面受力全过程和破坏形态3 3受弯构件正截面承载力计算原则3 4单筋矩形截面受弯构件3 5双筋矩形截面受弯构件3 6t形截面受弯构件 适用情况 1 当单筋矩形截面适筋梁的最大承载力无法满足承载力要求 但梁截面尺寸受到限制或混凝土强度无法提高时 可在受压区配置钢筋来协助混凝土承担压力 从而保证在受拉区钢筋达到屈服强度时 受压区混凝土不致过早压碎 2 当梁截面承受负弯矩时 受拉区位于梁截面上部 此时需采用双筋截面 3 5双筋矩形截面受弯构件 适用情况 1 当单筋矩形截面适筋梁的最大承载力无法满足承载力要求 但梁截面尺寸受到限制或混凝土强度无法提高时 可在受压区配置钢筋来协助混凝土承担压力 从而保证在受拉区钢筋达到屈服强度时 受压区混凝土不致过早压碎 2 当梁截面承受负弯矩时 受拉区位于梁截面上部 此时需采用双筋截面 3 5双筋矩形截面受弯构件 3 5双筋矩形截面受弯构件 重点 3 5 1受压钢筋的应力3 5 2基本公式及适用条件3 5 3计算方法 3 5 1受压钢筋的应力 配置受压钢筋后 为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝土保护层过早崩落影响承载力 必须配置封闭箍筋 箍筋间距不大于400mm 且不小于受压钢筋直径的15倍 箍筋直径不小于8mm或受压钢筋的1 4 3 5 1受压钢筋的应力 要求x 2as 的原因 根据平截面假定可推出 当x 2as 时 可得到 计算出x 2as 的钢筋应变 可计算受压钢筋的应力 1 对r235钢筋 3 5 1受压钢筋的应力 2 对hrb335 hrb400 kl400 即 x 2as 普通钢筋均能达到屈服强度 当x 2as 时 受压钢筋应变更大 钢筋早已屈服 故 公路桥规 规定取 需满足 3 5双筋矩形截面受弯构件 重点 3 5 1受压钢筋的应力3 5 2基本公式及适用条件3 5 3计算方法 3 5 2基本计算公式及适用条件 力平衡公式 对受拉钢筋合力t作用点取矩 力矩平衡公式 对受压钢筋合力t 作用点取矩 力矩平衡公式 3 5 2基本计算公式及适用条件 适用条件1 防止超筋脆性破坏 2 保证受压钢筋达到抗压强度设计值 3 若 则取 对受压区钢筋全力作用点取矩 可得 3 若 则取 对受压区钢筋全力作用点取矩 可得 4 双筋截面的配筋率 一般均能大于 min 所以往往不必再予计算 3 5 2基本计算公式及适用条件 适用条件 3 5双筋矩形截面受弯构件 重点 3 5 1受压钢筋的应力3 5 2基本公式及适用条件3 5 3计算方法 同单筋截面 包括截面设计和截面复核截面设计 1 已知截面尺寸 b和h 材料强度级别fsd fsd fcd 弯矩计算值m 0md 求截面配筋 包括受拉钢筋面积和受压钢筋面积 计算步骤 3 5 3计算方法 同单筋截面 包括截面设计和截面复核截面设计 1 已知截面尺寸 b和h 材料强度级别fsd fsd fcd 弯矩计算值m 0md 求截面配筋 包括受拉钢筋面积和受压钢筋面积 计算步骤 3 5 3计算方法 未知数 x as as 两个基本公式 y n 普通钢筋 取 x xb 按单筋计算 截面设计1 计算步骤 3 5 3计算方法 同单筋截面 包括截面设计和截面复核截面设计 2 已知截面尺寸 b和h 材料强度级别fsd fsd fcd 受压区钢筋面积as 及布置 弯矩计算值m 0md 求受拉钢筋面积as 计算步骤 按x 2as 根据计算 n y 截面设计2 计算步骤 选择钢筋直径和根数 布置钢筋 3 5 3计算方法 截面复核 已知截面尺寸 b和h 材料强度级别fsd fsd fcd 受拉钢筋面积as和受压钢筋面积as 以及截面钢筋布置 求截面承载力mu计算步骤 1 检查钢筋布置是否符合规范要求 2 由力平衡公式 式3 33 计算受压区高度x 3 则由式 3 38 求得考虑受压钢筋部分作用的正截面承载力 4 以弯矩平衡公式 3 34 或 3 35 计算双筋截面抗弯承载力mu 3受弯构件正截面承载力计算 重点 3 1受弯构件的截面形式与构造3 2受弯构件正截面受力全过程和破坏形态3 3受弯构件正截面承载力计算原则3 4单筋矩形截面受弯构件3 5双筋矩形截面受弯构件3 6t形截面受弯构件 受弯构件在破坏时 大部分受拉区混凝土早已退出工作 故可将受拉区混凝土的一部分挖去 形成t形截面 t形梁就成为由梁肋 b h 及挑出翼缘 bf b hf 两部分所组成的t形截面 3 6t形截面受弯构件 3 6t形截面受弯构件 挖去受拉区混凝土 形成t形截面 对受弯承载力没有影响节省混凝土 减轻自重 受拉钢筋较多 可将截面底部适当增大 形成工形截面 工形截面的受弯承载力的计算与t形截面相同 3 6t形截面受弯构件 3 6t形截面受弯构件 受压翼板的有效宽度bf 翼缘处的压应力与腹板处受压区压应力相比 存在滞后现象 随距腹板距离越远 滞后程度越大 受压翼缘压应力的分布是不均匀的 计算上为简化采有效翼缘宽度bf 认为在bf 范围内压应力为均匀分布 bf 范围以外部分的翼缘则不考虑 有效翼缘宽度即为翼缘计算宽度 3 6t形截面受弯构件 受压翼板的有效宽度bf 公路桥规规定 t形界面内梁的受压翼板有效宽度取下列三者中的最小值 1 简支梁计算跨径的1 3 2 相邻两梁的平均间距3 重点3 6 1基本计算公式及适用条件3 6 2计算方法 3 6t形截面受弯构件 3 6 1基本计算公式及适用条件 3 6 1基本计算公式及适用条件 第一类t形截面 计算公式与宽度等于bf 的矩形截面相同 适用条件 为防止超筋脆性破坏 相对受压区高度应满足x xb 对第一类t形截面 该适用条件一般能满足 为防止少筋脆性破坏 受拉钢筋面积应满足as minbh0 b为t形截面的腹板宽度 3 6 1基本计算公式及适用条件 第二类t形截面 受压区合力分为两部分 3 6 1基本计算公式及适用条件 第二类t形截面 受压区合力分为两部分 适用条件 为防止超筋脆性破坏 相对受压区高度应满足 b为防止少筋脆性破坏 截面总配筋面积应满足 as minbh0 对于第二类t形截面 该条件一般能满足 重点3 6 1基本计算公式及适用条件3 6 2计算方法 3 6t形截面受弯构件 截面设计已知 弯矩组合设计值 0md 混凝土和钢筋材料级别 截面尺寸求 钢筋面积as未知数 x as 3 6 2t形截面受弯构件计算方法 截面设计 计算步骤 截面设计 计算步骤 3 6 2t形截面受弯构件计算方法 截面复核已知 混凝土和钢筋材料级别 截面尺寸 钢筋截面面积as求 截面受弯承载力mu 0md未知数 受压区高