混凝土結(jié)構(gòu)剛度學(xué)習(xí)PPT課件

1 鋼筋砼構(gòu)件的變形及剛度 概述 外觀感覺 耐久性 心理承受 不安全感 振動(dòng)噪聲 對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響 門窗開關(guān) 隔墻開裂等 振動(dòng) 變形過(guò)大 對(duì)其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響 適用性 承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)的功能 2 對(duì)于超過(guò)正常使用極限狀態(tài)的情況 由于其對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害性比超過(guò)承載力極限狀態(tài)要小 因此相應(yīng)的可靠度水平可比承載力極限狀態(tài)低一些 正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算表達(dá)式為 Sk 作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值 如撓度變形和裂縫寬度 應(yīng)根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)值和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定 以受彎構(gòu)件為例 在荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩可表示為 Msk CGGk CQQk 由于活荷載達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)值Qk的作用時(shí)間較短 故Msk稱為短期彎矩 其值約為彎矩設(shè)計(jì)值的50 70 由于在荷載的長(zhǎng)期作用下 構(gòu)件的變形和裂縫寬度隨時(shí)間增長(zhǎng) 因此需要考慮長(zhǎng)期荷載的影響 長(zhǎng)期彎矩可表示為 Mlk CGGk yqCQQkyq為活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù) quasi permanentload 3 1 1受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算一 變形限值f f f 為撓度變形限值 主要從以下幾個(gè)方面考慮 1 保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求 結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的變形將影響甚至喪失其使用功能 如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)撓度過(guò)大 將難以使儀器保持水平 屋面結(jié)構(gòu)撓度過(guò)大會(huì)造成積水而產(chǎn)生滲漏 吊車梁和橋梁的過(guò)大變形會(huì)妨礙吊車和車輛的正常運(yùn)行等 2 防止對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響 如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生過(guò)大轉(zhuǎn)角 將使支承面積減小 支承反力偏心增大 并會(huì)引起墻體開裂 3 防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響 結(jié)構(gòu)變形過(guò)大會(huì)使門窗等不能正常開關(guān) 也會(huì)導(dǎo)致隔墻 天花板的開裂或損壞 4 4 保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi) 過(guò)大振動(dòng) 變形會(huì)引起使用者的不適或不安全感 5 二 鋼筋混凝土梁抗彎剛度的特點(diǎn) 截面抗彎剛度EI體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力 同時(shí)也反映了截面彎矩與曲率之間的物理關(guān)系 對(duì)于彈性均質(zhì)材料截面 EI為常數(shù) M f關(guān)系為直線 6 剛度是反映力與變形之間的關(guān)系 7 由于混凝土開裂 彈塑性應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系和鋼筋屈服等影響 鋼筋混凝土適筋梁的M f關(guān)系不再是直線 而是隨彎矩增大 截面曲率呈曲線變化 短期彎矩Msk一般處于第 階段 剛度計(jì)算需要研究構(gòu)件帶裂縫時(shí)的工作情況 該階段裂縫基本等間距分布 鋼筋和混凝土的應(yīng)變分布具有以下特征 8 9 三 剛度公式的建立材料力學(xué)中曲率與彎矩關(guān)系的推導(dǎo) 幾何關(guān)系 物理關(guān)系 平衡關(guān)系 10 1 幾何關(guān)系 2 物理關(guān)系 3 平衡關(guān)系 根據(jù)裂縫截面的應(yīng)力分布 11 3 平衡關(guān)系 根據(jù)裂縫截面的應(yīng)力分布 12 13 四 參數(shù)h z和y1 開裂截面的內(nèi)力臂系數(shù)h試驗(yàn)和理論分析表明 在短期彎矩Msk 0 5 0 7 Mu范圍 裂縫截面的相對(duì)受壓區(qū)高度x變化很小 內(nèi)力臂的變化也不大 對(duì)常用的混凝土強(qiáng)度和配筋情況 h值在0 83 0 93之間波動(dòng) 規(guī)范 為簡(jiǎn)化計(jì)算 取h 0 87 2 受壓區(qū)邊緣混凝土平均應(yīng)變綜合系數(shù)z根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)受壓邊緣混凝土的壓應(yīng)變 可以得到系數(shù)z的試驗(yàn)值 在短期彎矩Msk 0 5 0 7 Mu范圍 系數(shù)z的變化很小 僅與配筋率有關(guān) 規(guī)范 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析給出 受壓翼緣加強(qiáng)系數(shù) 14 15 3 鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)y rte為以有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的受拉鋼筋配筋率 Ate為有效受拉混凝土截面面積 對(duì)受彎構(gòu)件取 當(dāng)y1 0時(shí) 取y 1 0 對(duì)直接承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件 取y 1 0 16 在短期彎矩Msk 0 5 0 7 Mu范圍 三個(gè)參數(shù)h z和y中 h和z為常數(shù) 而y隨彎矩增長(zhǎng)而增大 該參數(shù)反映了裂縫間混凝土參與受拉工作的情況 隨著彎矩增加 由于裂縫間粘結(jié)力的逐漸破壞 混凝土參與受拉的程度減小 平均應(yīng)變?cè)龃?y逐漸趨于1 0 抗彎剛度逐漸降低 17 五 長(zhǎng)期荷載作用下的抗彎剛度在長(zhǎng)期荷載作用下 由于混凝土的徐變 會(huì)使梁的撓度隨時(shí)間增長(zhǎng) 此外 鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移徐變 混凝土收縮等也會(huì)導(dǎo)致梁的撓度增大 根據(jù)長(zhǎng)期試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果 長(zhǎng)期撓度與短期撓度的比值q可按下式計(jì)算 長(zhǎng)期抗彎剛度 18 六 受彎構(gòu)件的撓度變形驗(yàn)算 由于彎矩沿梁長(zhǎng)的變化的 抗彎剛度沿梁長(zhǎng)也是變化的 但按變剛度梁來(lái)計(jì)算撓度變形很麻煩 規(guī)范 為簡(jiǎn)化起見 取同號(hào)彎矩區(qū)段的最大彎矩截面處的最小剛度Bmin 按等剛度梁來(lái)計(jì)算 這樣撓度的簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果比按變剛度梁的