给水排水工程结构教学张飘主编受拉构件完学习教案

1、会计学1给水排水工程结构给水排水工程结构 教学教学 张飘张飘 主编主编(zhbin) 受拉构件完受拉构件完第一页，共23页。偏心受拉构件偏心受拉构件AAMMNNNMNM（a)（b)轴心受拉构件轴心受拉构件NN桁架下弦NN圆 水池 池壁 或水 管管壁工程上理想的轴心受拉构件(gujin)是不存在的 第1页/共22页第二页，共23页。 常见轴心(zhu xn)受拉构件：圆形水池池壁（环向）、高压水管管壁有及房屋结构中的屋架或托架的受拉弦杆和腹杆等。7.1轴心受拉构件承载力计算轴心受拉构件承载力计算7.1.1 7.1.1 轴心受拉构件受力特点轴心受拉构件受力特点N NcrcftksAs2Eftk混凝

2、土开裂混凝土开裂(ki li)前：前：cccssEEEs = cc = Ec cs = Es s钢筋钢筋(gngjn)与混凝土共与混凝土共同承担拉力同承担拉力第2页/共22页第三页，共23页。即将即将(jjing)开裂时：开裂时：E c=0.5Ec c= ftk, 故开裂(ki li)轴力：Ncr = Ac ftk + 2 Eftk Ass = 2Eftk混凝土应力等于其开裂强度，并且混凝土应力等于其开裂强度，并且(bngqi)进入了塑性进入了塑性发展阶段，其变形模量降低发展阶段，其变形模量降低第3页/共22页第四页，共23页。混凝土开裂混凝土开裂(ki li)后：后：破坏破坏(phui)阶段

3、：阶段：混凝土退出工作混凝土退出工作(gngzu)，应力全部由钢筋承，应力全部由钢筋承担，钢筋担，钢筋应力急剧增加。应力急剧增加。 As ，裂缝间距小，裂缝间距小， max 小，反之亦然，当然小，反之亦然，当然裂缝间距及裂缝宽度也和钢筋直径有关裂缝间距及裂缝宽度也和钢筋直径有关。 Nu= As fy 受拉钢筋屈服，整个截面全部裂通。受拉钢筋屈服，整个截面全部裂通。第4页/共22页第五页，共23页。7.1.2 7.1.2 轴心受拉构件承载力计轴心受拉构件承载力计算算N Nu= As fy N 轴向拉力轴向拉力(ll)的设计值的设计值N u 轴向受拉构件(gujin)的极限承载力As 纵向受拉钢筋

4、截面(jimin)面积fy 钢筋抗拉设计强度钢筋抗拉设计强度值值第5页/共22页第六页，共23页。注注: 对于轴心受拉和小偏心受拉构件而言，当对于轴心受拉和小偏心受拉构件而言，当 fy300N/mm2时，仍按时，仍按300N/mm2取用；取用； 目的：为了控制受拉构件在使用荷载下的变形和目的：为了控制受拉构件在使用荷载下的变形和裂缝开展；裂缝开展； 轴心受拉构件的钢筋用量并不是轴心受拉构件的钢筋用量并不是(b shi)由强度要由强度要求确定的，裂缝宽度验算对纵筋用量起决定作用。求确定的，裂缝宽度验算对纵筋用量起决定作用。第6页/共22页第七页，共23页。7.1.3 7.1.3 轴心受拉构件抗裂

5、验算轴心受拉构件抗裂验算 对水池等不允许渗漏的给排水构筑物，当构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，应按不允许开裂(ki li)进行抗裂验算。砼规范抗裂等级为三级：砼规范抗裂等级为三级： 一级：严格要求不出现裂缝一级：严格要求不出现裂缝(li fng)的构件；的构件； 二级：一般要求不出现裂缝二级：一般要求不出现裂缝(li fng)的构件；的构件； 三级：允许出现裂缝三级：允许出现裂缝(li fng)的构件。的构件。水工结构水工结构(jigu)中普通钢筋砼的抗裂验算可近中普通钢筋砼的抗裂验算可近似取：似取： ckcttkf87. 0,取砼拉应力限制系数第7页/共22页第八页，共23页。ckcttkf

6、标准组成(z chn)下受拉边砼拉应力ckSEckckAAN2tkctsEckckfAAN2裂宽验算裂宽验算(yn sun)tesskmax08.09 .17 .2eqdcEskskAN第8页/共22页第九页，共23页。7.2.1. 7.2.1. 概概 述述偏心受压构件偏心受压构件(gujin)的压力如果为拉力时，的压力如果为拉力时，则成为偏心受拉构件则成为偏心受拉构件(gujin)。7.2 偏心受拉构件正截面承载力计算偏心受拉构件正截面承载力计算NN MNNNMN(a)(b)(c)(d)(e)(f)第9页/共22页第十页，共23页。偏心受拉的分类偏心受拉的分类分类(fn li)标准：小偏心小

7、偏心(pinxn)受拉受拉按力的作用按力的作用(zuyng)位置：位置：大偏心受拉大偏心受拉a1f cf yAsAsAsfyAsfyAsAsAsfyAsNNe ee0e e0easasasash/2h/2h/2h/2(a)(b)7.2.1. 7.2.1. 概概 述述第10页/共22页第十一页，共23页。小偏心(pinxn)受拉：N作用作用(zuyng)在在As和和As之间之间e0 h/2 as大偏心(pinxn)受拉：N作用在作用在As和和A s之外之外e h/2 as7.2.1. 7.2.1. 概概 述述第11页/共22页第十二页，共23页。2. 破坏破坏(phui)特征特征：与偏压构件与偏

8、压构件(gujin)相似，偏拉构件相似，偏拉构件(gujin)是介于轴拉是介于轴拉(e0=0)和受弯和受弯(e0=)之间。之间。小偏拉：全截面受拉，开裂，应力全部由钢筋承小偏拉：全截面受拉，开裂，应力全部由钢筋承担担(chngdn)，最终钢筋屈服。，最终钢筋屈服。大偏拉：大偏拉：近力一侧受拉，近力一侧受拉，N在在As和和As之外，由力的之外，由力的平衡则一定存在有受压区，不会裂通，当平衡则一定存在有受压区，不会裂通，当As适量，其破坏特征与大偏心受压相适量，其破坏特征与大偏心受压相似。似。7.2.1. 7.2.1. 概概 述述第12页/共22页第十三页，共23页。7.2.2. 7.2.2. 偏

9、拉构件正截面承载力计算公式偏拉构件正截面承载力计算公式受拉构件计算时无需受拉构件计算时无需(wx)考虑二次弯矩的影考虑二次弯矩的影响，也无须考虑初始偏心距，直接按偏心距响，也无须考虑初始偏心距，直接按偏心距e0计算。计算。0 h/2 assysy1 cNA fA fa f bx )()2(fs0sy0c1ahAfxhbxaNe公式公式(gngsh)适用条件适用条件b0s2ha min2. 大偏拉：大偏拉：e=e0-h/2+as基本基本(jbn)公公式式a1f cf yAsAsAsfyAsNe e0easash/2h/2第16页/共22页第十七页，共23页。* 如果(rgu) b，则受压区混凝土

10、将可能先于受拉钢筋屈服而被压碎，这与超筋受弯构件的破坏形式类似。由于这种破坏是无预告的和脆性的，而受拉钢筋的强度也没有得到充分利用，这种情况应当(yngdng)在设计中避免。2. 大偏拉：大偏拉：b0s2ha*如果x2s，截面破坏(phui)时受压钢筋不能屈服，此时取x2s，即假定受压区混凝土的压力与受压钢筋承担的压力的作用点相重合。于是对受压钢筋形心的力矩平衡条件即可得出：于是对受压钢筋形心的力矩平衡条件即可得出：)(s0ahfANeyS)(s0ahfNeAyS第17页/共22页第十八页，共23页。同偏心(pinxn)受压构件一样，应取=b。由基本(jbn)公式解得)()5 . 01 (s0

11、y02c1sahfbhfaNeAbby01ssyybcAfffbhfaNA截面截面(jimin)设计设计第18页/共22页第十九页，共23页。7.2.3偏拉构件斜截面承载力计算偏拉构件斜截面承载力计算 但试验表明(biomng)，构件内箍筋的抗剪能力基本上不受轴向拉力的影响，计算公式如下：NhsAfbhfV2 . 00 . 10 . 175. 10svyv0cN 与剪力设计值V相应(xingyng)的轴向拉力设计值 计算(j sun)截面的剪跨比 = a/h01.5 3 轴向拉力的存在将使构件的抗剪承载力明显降低，而且降低的幅度随轴向拉力的增大而增加。00svyv36. 00 . 1bhfVhsAftu第19页/共22页第二十页，共23页。7.2.4偏拉构件抗裂验算偏拉构件抗裂验算水工结构中普通水工结构中普通(ptng)钢筋砼钢筋砼(小偏拉构件小偏拉构件)的抗裂验算可近似取：的抗裂验算可近似取： tkctckf87. 0,取砼拉应力限制系数tkctkckfANWMk00式中式中:75. 1,)(,00000矩形截面取截面抵抗矩塑性系数抵抗矩换算截面受拉边缘弹性换算截面面积yIWWAAAAAssEco第20页/共22页第二十一页，共23页。 对砼贮水或水净化处理对砼贮水或水净化处理(chl)构筑物，当截