水工钢筋砼结构PPT学习教案

1、会计学1 水工钢筋砼结构水工钢筋砼结构 压压 压压 压压 拉拉拉拉 桁架结构中的腹杆和下弦杆桁架结构中的腹杆和下弦杆 承受内水压力的管道壁承受内水压力的管道壁 工程实例工程实例 第1页/共23页 钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按轴心受拉构件轴心受拉构件计算。计算。 按轴心受拉构件计算的构件按轴心受拉构件计算的构件 第2页/共23页 矩形水池的池壁、埋在地下的压力水管、工业厂房中双肢柱的受拉肢杆属于矩形水池的池壁、埋在地下的压力水管、工业厂房中双肢柱的受拉肢杆属于偏心受拉构

2、件偏心受拉构件。 按偏心受拉构件计算的构件按偏心受拉构件计算的构件 第3页/共23页 计算过程中，对于轴心受拉构件考虑到计算过程中，对于轴心受拉构件考虑到偶然偏心偶然偏心影响，应适当增加配筋量。影响，应适当增加配筋量。但是受拉构件通过增加钢筋用量来提高构件的但是受拉构件通过增加钢筋用量来提高构件的是非常不经济的。是非常不经济的。 受拉构件中，一般既受轴向拉力，又受弯矩作用，设计时为计算方便通常将构件截面所受到的轴向拉力和弯矩转化为受拉构件中，一般既受轴向拉力，又受弯矩作用，设计时为计算方便通常将构件截面所受到的轴向拉力和弯矩转化为偏心拉力偏心拉力进行。进行。 真正的真正的轴心受拉构件几乎不存在

3、轴心受拉构件几乎不存在。 第4页/共23页 二、两种受拉构件的界限二、两种受拉构件的界限 偏心受拉构件截面上作用有偏心受拉构件截面上作用有偏心距为偏心距为e0的轴向拉力的轴向拉力 e0 N fyAs fyAs 小偏心受拉构件小偏心受拉构件 e e a a h0-a N fyAs fyAs fc 大偏心受拉构件大偏心受拉构件 e0 e a a h0-a e 当纵向拉力当纵向拉力N N作用在钢筋作用在钢筋A As s合力点即合力点即A As s合力点范围以外时，属于合力点范围以外时，属于大偏心受拉大偏心受拉；作用在合力点范围以内时，属于；作用在合力点范围以内时，属于小偏心受拉小偏心受拉。 第5页/

4、共23页 大小偏心受拉构件的大小偏心受拉构件的界限界限 （1）当偏心距）当偏心距e0h/2-a时，属于时，属于小偏心受拉构件小偏心受拉构件； （2）当偏心距）当偏心距e0h/2-a时时，属于属于大偏心受拉构件大偏心受拉构件。 第6页/共23页 三、三、 小偏心受拉构件正截面承载力计算小偏心受拉构件正截面承载力计算 三个受力阶段：三个受力阶段：第第阶段为从加载到混凝土受拉开裂前；阶段为从加载到混凝土受拉开裂前； 第第阶段为混凝土开裂后至钢筋即将屈服；阶段为混凝土开裂后至钢筋即将屈服； 第第阶段为受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢阶段为受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢 筋达到屈服。筋达到屈服。 syu Af

5、NN 承载力计算公式：承载力计算公式： N为轴向拉力的设计值；为轴向拉力的设计值； fy为钢筋抗拉强度设计值；为钢筋抗拉强度设计值； As为全部受拉钢筋的截面面积。为全部受拉钢筋的截面面积。 （1 1）轴心受拉构件正截面承载力计算）轴心受拉构件正截面承载力计算 NtNt NcrNcr Nu Nu 第7页/共23页 小偏心受拉破坏：小偏心受拉破坏：轴向拉力轴向拉力N在在As与与As之间，全截面均受拉应力，但之间，全截面均受拉应力，但As一侧拉应力较大，一侧拉应力较大，As一侧拉应力较小。一侧拉应力较小。 随着拉力增加，随着拉力增加，As一侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面，一侧首先开裂，但裂缝很

6、快贯通整个截面，As和和As纵筋均受拉，最后纵筋均受拉，最后As和和As均屈服而达到极限承载力。均屈服而达到极限承载力。不考虑混凝土的受拉工作不考虑混凝土的受拉工作。 e0 N fyAs fyAs 小偏心受拉构件小偏心受拉构件 e e a a h0-a （2 2） 小偏心受拉构件正截面的承载力计算小偏心受拉构件正截面的承载力计算 Nu e e e0 x fyAs fyAs fc a ah0-a 第8页/共23页 a h ee 2 0 ae h e 0 2 )( 0 ahf eN A y d s )(0 ahf Ne A y d s 基本公式基本公式 截面设计截面设计 )( 0 ahf eN A

7、A y d ss )( 11 )( 11 0 0 ahAfeNeN ahAfeNNe sy d u d sy d u d 对称配筋时，对称配筋时， A A s s达不到屈服达不到屈服 p 截面设计截面设计 所求所求AsAs满足最小配筋率的要求。满足最小配筋率的要求。 第9页/共23页 p 截面复核截面复核 已知截面尺寸、外力已知截面尺寸、外力N N、材料强度等级、截面配筋，求承载力、材料强度等级、截面配筋，求承载力NuNu。 判断大小偏心受压判断大小偏心受压 计算外力计算外力N N到纵向钢筋的距离到纵向钢筋的距离 a h ee 2 0 ae h e 0 2 计算计算Nu值值 )( 11 )(

8、11 0 0 ahAfeNeN ahAfeNNe sy d u d sy d u d 第10页/共23页 四、四、 大偏心受拉构件正截面承载力计算大偏心受拉构件正截面承载力计算 大偏心受拉破坏：大偏心受拉破坏：轴向拉力轴向拉力N在在 As外侧，外侧，As一侧受拉，一侧受拉，As一侧受一侧受 压，混凝土开裂后不会形成贯通压，混凝土开裂后不会形成贯通 整个截面的裂缝。整个截面的裂缝。 最后，与大偏心受压情况类似，最后，与大偏心受压情况类似， As达到受拉屈服，受压侧混凝土达到受拉屈服，受压侧混凝土 受压破坏。受压破坏。 大偏心受拉构件 Nu e e e0 x fyAsfyAs fc a ah0-a

9、 1. 破坏形态破坏形态 大偏心受拉构件大偏心受拉构件 第11页/共23页 2.2.受力分析受力分析 截面混凝土在靠近轴向力一侧受拉，远离轴向力一侧受压,随着N值的增大，混凝土开裂后，截面裂缝不会贯通，始终存在受压区，否则内外力不能保持平衡。 若拉侧的钢筋配置适当，随N值增大至拉侧钢筋屈服时，裂缝的延伸使受压区面积减小，压应力增大，直至压侧边缘混凝土应变达到极限压应变，混凝土被压碎而破坏。 若拉侧的钢筋配置过多，而压侧的钢筋又太少，也有可能压侧的混凝土先被压碎，而此时拉侧的钢筋并未屈服，是一种脆性破坏脆性破坏。 第12页/共23页 若 取 2.2.计算公式计算公式 适用条件：适用条件： 混凝土

10、受压区高度应符合 如计算中考虑普通受压钢筋，尚应符合 )( 11 bxfAfAfNN csysy d u d )() 2 ( 11 00 ahAf x hbxfeNeN syc d u d Nu e e e0 x fyAsfyAs fc a ah0-a )( 11 0 ahAfeNeN sy d u d 第13页/共23页 3 3计算方法计算方法 (1)(1)截面设计截面设计 1)已知截面尺寸、材料强度等级、N、M，求As ，As 判别偏心类型：e0=M/N 求As： s b s y cd s a h ee hx ahh ahf xhbxfNe A 2 )( )2/( 0 0 0 0 0 其中

11、： 求As： )( 11 bxfAfAfNN csysy d u d 第14页/共23页 或为负值 若 表明As处于混凝土压区合力点的内侧内侧，压区混凝土很小，可忽略不计,近似取 近似认为受压混凝土合力点与受压钢筋合力点重合。 As达不到屈服，对As合力点取矩 若 所求As满足条件 第15页/共23页 例例1 一矩形截面偏心受拉构件，一矩形截面偏心受拉构件，bh=1000mm550mm，承受的内力设计值，承受的内力设计值M=66kN.m，N=201kN，a=a=60mm，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为C25，钢筋为，钢筋为HRB335级，试进行配筋设计。级，试进行配筋设计。 【解解】 1.

12、设计参数设计参数 fc=11.9N/mm2，fy=fy=300N/mm2，h0=h-a=550-60=490mm， 2. 判断大小偏心受拉破坏类型判断大小偏心受拉破坏类型 e0=M/N=66/201=0.328m=328mm(h/2-a)=215mm 所以所以N作用点在钢筋范围之外，属于作用点在钢筋范围之外，属于大偏心受拉构件大偏心受拉构件，一侧受，一侧受 拉，一侧受压，配筋分别为拉，一侧受压，配筋分别为As和和As 55. 0 0033. 0102 300 1 8 . 0 1 5 1 cuS y b E f 取 第16页/共23页 3. 配筋计算 e=e0-h/2+a=328-550/2+6

13、0=113mm，设xb= bh0=0.55490=269.5mm 0 )60490(300 ) 2/5 .269490(5 .26910009 .1111310201 )( ) 2/( 3 0 0 ahf xhbxfNe A y bbc s 取 2 0min 9804901000002. 0mmbhAs 选配选配4 18的受压钢筋，的受压钢筋，As=1017mm2。按。按As已知的情况计算已知的情况计算As 0 49010009 .11 )60490(101730011310201 )( 2 3 2 0 0 bhf ahAfNe c sy s 第17页/共23页 说明按所选的说明按所选的As进

14、行设计就不需要混凝土承担任何内力了，意味着进行设计就不需要混凝土承担任何内力了，意味着As的应力不会达到屈服强度，所以按的应力不会达到屈服强度，所以按x=2a计算计算As )( 0 ahAfeNeN syu 2 3 0 843 )60490(300 54310201 )( mm ahf eN A y s mma h ee543602/550328 2 0 选配选配6 14的受压钢筋，的受压钢筋，As=923mm2。 第18页/共23页 例例2 某偏心受拉构件某偏心受拉构件( (级级安全级别安全级别, ,一类环境条件一类环境条件) )，截面尺寸，截面尺寸b bh=300mmh=300mm450m

15、m450mm，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为C20C20，级级纵向受力钢筋，纵向受力钢筋， a=aa=a=40mm=40mm，持久设计状况下，持久设计状况下, ,承受轴向拉力设计值承受轴向拉力设计值N=672KN,N=672KN,弯矩设计值弯矩设计值M=60.5KNM=60.5KNm m，试进行配筋计算。，试进行配筋计算。 第19页/共23页 【解解】 1.判断大小偏心类型判断大小偏心类型 e0=M/N=60.5KNm/672KN=90mh/2-a=185mm 所以所以N作用点在钢筋范围之内，属于作用点在钢筋范围之内，属于小偏心受拉构件小偏心受拉构件。 mme mme 954090 2 450 2754090 2 450 mmahh s 41040450 0 第20页/共23页 3