鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載力影響因素 - 副本 (2)

1、高等混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力的研究一、 幾個基本假定在鋼筋混凝土的正截面計算式采取了四個基本假定：1、平截面假定；2、鋼筋的應力-應變曲線已知；鋼筋的應力-應變曲線圖如下 圖1 有明顯屈服點的鋼筋應力-應變曲線 圖2 無明顯屈服點的鋼筋應力-應變曲線3、混凝土的應力-應變曲線已知；混凝土的應力-應變本構(gòu)關(guān)系模型有許多種，這里舉出兩種較為常用的：（1） Rsch建議的應力-應變曲線圖3 Rsch建議的應力-應變曲線當時 當時 其中，（2） Hognestad建議的應力-應變曲線圖4 Hognestad建議的應力-應變曲線當時 當時 其中，在我國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，混凝土的受壓

2、的應力-應變關(guān)系由下列規(guī)定取用當時 當時 其中4、混凝土的抗拉強度可以略去不計。二、 正截面承載力計算公式的推導以單筋矩形截面梁為例，在四個基本假定的基礎(chǔ)上推導正截面承載力1、 壓應力等效處理將受壓區(qū)混凝土的曲線形的壓應力圖形以矩形的壓應力圖形來代替，以簡化計算。等效替換的原則為：曲線形的壓應力圖形和矩形的壓應力圖形得到的壓應力合力大小相等； 曲線形的壓應力圖形和矩形的壓應力圖形得到的壓應力合力作用點相同。=P圖5 受壓區(qū)混凝土壓應力等效處理圖1) 采用規(guī)范規(guī)定的混凝土應力-應變關(guān)系（1） 合力大小相等矩形壓應力圖形：曲線壓應力圖形：由平截面假定：，則，則（2） 合力作用點相同矩形壓應力圖形：

3、 曲線壓應力圖形：由平截面假定：，則 ，則2) 采用Rsch建議的應力-應變曲線規(guī)范中采用的應力-應變曲線段中的n取為2時，規(guī)范中的應力-應變曲線段與Rsch建議的應力-應變曲線段一致，即與的表達式一致，只是所取的為0.0035不是規(guī)范中的0.00333) 采用Hognestad建議的應力-應變曲線（1）合力大小相等矩形壓應力圖形：曲線壓應力圖形：由平截面假定：，則，則（2）合力作用點相同矩形壓應力圖形： 曲線壓應力圖形：由平截面假定：，則 ，則4）三種應力應變曲線所得的與的比較（混凝土標號小于C50時， 取0.0033）Rsch建議的應力-應變曲線1.010.798規(guī)范取值10.8Hogne

4、stad建議的應力-應變曲線1.020.763 前兩者所得結(jié)果相差十分微小，Hognestad建議的應力-應變曲線所得的與與前兩者所得結(jié)果有所差別，但是差別不是很大2、 受彎構(gòu)件正截面承載力計算對于適筋梁的破壞，單筋矩形截面梁的正截面承載力可由截面混凝土受壓區(qū)合力或鋼筋拉力求矩得到： 或?qū)肷鲜剑?， 三、 影響抗彎強度的因素為了直觀地顯示出不同的因素對混凝土受彎構(gòu)件的影響，這里假定一個混凝土受彎構(gòu)件，通過改變其中單一變量的方式來觀察其對影響。1、 混凝土應力-應變模型的取用在正截面承載力計算公式的推導式，采用不同的混凝土應力-應變模型所求得的與的大小會有一定的差異。而為了簡化計算，我國的混

5、凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中規(guī)定在C50及以下的普通強度混凝土，與的大小分別取為1.0和0.8。2、 混凝土極限壓應變假設(shè)如下：構(gòu)件尺寸，采用C20（）、C30（）、C40（）混凝土，HRB335（）、HRB400（）鋼筋，,同時還對與有影響，所以，在計算公式中代入這三個量的式子，取為0.002。改變，改變?nèi)缦聢D圖6 混凝土極限壓應變與彎矩的關(guān)系 123456增量133%（0.00150.0035）Mu增量66.4%66.4%66.4%74.4%74.4%74.4%(1、2、3、4、5、6對應所采用混凝土和鋼筋如圖中圖例所示)3、 混凝土強度假設(shè)如下：構(gòu)件尺寸，采用HRB300（）、HRB335（）、H

6、RB400（）鋼筋，在彎矩的計算式中可以很明顯地看出，混凝土的抗彎強度設(shè)計值越高，其構(gòu)件抗彎強度越高，在其他參數(shù)不變的情況下，改變混凝土的標號，由C15至C50，抗度設(shè)計值依次為7.2 MPa、9.6 MPa、11.9 MPa、14.3 MPa、16.7 MPa、19.1 MPa、21.1 MPa、23.1MPa圖7 混凝抗壓強度與彎矩的關(guān)系123混凝土抗壓強度設(shè)計值221%（7.2MPa23.1MPa）Mu增量221%221%221%(1、2、3對應所采用混凝土和鋼筋如圖中圖例所示)4、 配筋率假設(shè)如下：構(gòu)件尺寸，采用C30、C40混凝土，HRB335（）、HRB400（）鋼筋，用圖表表示、

7、分析結(jié)果 這里討論的受彎構(gòu)件的抗彎強度都是在適筋梁的前提下進行的，所以要先求出配筋率的范圍 則配筋率在此范圍內(nèi)變化時，有如下圖示關(guān)系圖8 縱筋配筋率與彎矩的關(guān)系C30,HRB335C40,HRB335C30,HRB335C40,HRB4002.62%3.50%2.06%2.75%0.21%0.26%0.18%0.21%增量708%(0.26%2.1%)Mu增量708%708%708%708%5、 縱筋強度假設(shè)如下：構(gòu)件尺寸，采用C25、C35、C45混凝土，配筋率為2%。 分別取為270 MPa,300MPa和360MPa，所得圖如下圖9 縱筋抗拉強度設(shè)計值與彎矩的關(guān)系123縱筋強度增量33.

8、3%（270MPa360MPa）Mu增量3.39%3.32%3.47%6、 截面寬度及截面高度 改變寬度b由200mm變至520mm，高h為500mm，采用5根直徑為25mm的鋼筋（面積As=1900mm2）、，圖10 截面寬度與彎矩的關(guān)系123456截面寬度增量160%（200520mm）Mu增量28.2%16.4%11.5%37.2%20.8%14.4%(1、2、3、4、5、6對應所采用混凝土和鋼筋如圖中圖例所示) 改變高度度h由200mm變至500mm，寬b為250mm，采用5根直徑為25mm的鋼筋（面積As=1900mm2）圖11 截面高度與彎矩的關(guān)系123456截面高度增量160%（

9、200520mm）Mu增量664%369%301%1291%451%338%(1、2、3、4、5、6對應所采用混凝土和鋼筋如圖中圖例所示)四、結(jié)論 基于鋼筋混凝土的正截面計算時四個基本假定，推導出了鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面承載力。根據(jù)所推導出的抗彎強度的計算公式，對一些可能影響構(gòu)件抗彎強度的因素進行了分析。1、 混凝土應力-應變模型的取用采用不同的混凝土本構(gòu)關(guān)系模型所得出的抗彎強度計算公式有一定差異，但總的來說這種差異并不是很大；2、 混凝土極限壓應變由分析結(jié)果來看，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件抗彎強度隨混凝土極限壓應變增大而增大。增大幅度隨混凝土極限壓應變的增大逐漸減小。這是考慮的在混凝土抗壓強度不變的前提下，而實際中混凝土的極限壓應變是與混凝土的抗壓強度有密切聯(lián)系的；3、 混凝土強度混凝土強度的提高使得鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎強度也相應提高，所以在實際情況中可以通過提高混凝土的標號來達到既不增大構(gòu)件截面尺寸，又能提高構(gòu)件的抗彎能力；4、配筋率提高配筋率同樣能有效地提高構(gòu)件抗彎能力，但是要注意不要超筋；5、縱筋強度從分析結(jié)果看，