第四章__第二節(jié)_鋼筋溷凝土受彎構件ppt課件

1、概述概述正截面受彎性能的試驗研究正截面受彎性能的試驗研究正截面受彎承載力分析正截面受彎承載力分析單筋矩形截面受彎承載力計算單筋矩形截面受彎承載力計算雙筋矩形截面受彎承載力計算雙筋矩形截面受彎承載力計算T型截面受彎承載力計算型截面受彎承載力計算正截面受彎性能的試驗研究正截面受彎性能的試驗研究正截面受彎承載力分析正截面受彎承載力分析單筋矩形截面受彎承載力計算單筋矩形截面受彎承載力計算雙筋矩形截面受彎承載力計算雙筋矩形截面受彎承載力計算受彎構件主要是指彎矩和剪力共同作用的構件受彎構件主要是指彎矩和剪力共同作用的構件受彎構件由彎矩作用而發(fā)生的破壞稱正截面破壞，破受彎構件由彎矩作用而發(fā)生的破壞稱正截面破

2、壞，破壞截面與構件的縱軸線垂直壞截面與構件的縱軸線垂直受彎構件由彎矩和剪力共同作用而發(fā)生的破壞稱斜截受彎構件由彎矩和剪力共同作用而發(fā)生的破壞稱斜截面破壞，破壞截面與構件的縱軸線斜交面破壞，破壞截面與構件的縱軸線斜交結構中常用的梁、板是典型的受彎構件。結構中常用的梁、板是典型的受彎構件。梁板結構梁式橋結構中常用的梁、板是典型的受彎構件。結構中常用的梁、板是典型的受彎構件。（一配筋率對構件破壞特征的影響（一配筋率對構件破壞特征的影響定義：縱向受拉鋼筋總截面面積定義：縱向受拉鋼筋總截面面積 與正截面的有效面積與正截面的有效面積 的比值，稱為縱向受拉鋼筋的配筋百分率，用的比值，稱為縱向受拉鋼筋的配筋百

3、分率，用 ，或簡稱，或簡稱配筋率，用百分數(shù)來表示。配筋率，用百分數(shù)來表示。sA0bh %0bhAs重要指標。性能有很大影響的一個比率，它是對梁的受力混凝土之間的面積截面上縱向受拉鋼筋與在一定程度上標志了正截面的有效面積截面寬度截面的有效高度截面的高度緣的豎向垂直距離的合力點到截面受拉邊正截面上所有受拉鋼筋000bhbhhaahhss 正截面受彎的三種破壞形態(tài)正截面受彎的三種破壞形態(tài) (1)少筋破壞形態(tài)( ) 構件一裂就壞，無征兆，為“脆性破壞”。（混凝土的抗壓強度未得到發(fā)揮）(2)適筋破壞形態(tài)( ) 受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓壞，破壞前有明顯預兆裂縫、變形急劇發(fā)展，為“延性破壞”。（鋼筋

4、的抗拉強度和混凝土的抗壓強度都得到發(fā)揮）(3)超筋破壞形態(tài)（ ） 受壓區(qū)混凝土先壓碎，鋼筋不屈服，破壞前沒有明顯預兆，為“脆性破壞”。（鋼筋的受拉強度沒有發(fā)揮）bhh0min0minhhb 正截面受彎性能試驗示意正截面受彎性能試驗示意 在梁的純彎段內，沿梁高布置在梁的純彎段內，沿梁高布置測點，量測梁截面不同高度處測點，量測梁截面不同高度處的縱向應變。的縱向應變。 采用預貼電阻應變片或其它方采用預貼電阻應變片或其它方法量測縱向受拉鋼筋應變，從法量測縱向受拉鋼筋應變，從而得到荷載不斷增加時鋼筋的而得到荷載不斷增加時鋼筋的應力變化情況。應力變化情況。 在梁跨中的下部設置位移計，在梁跨中的下部設置位移

5、計，以量測梁跨中的撓度。以量測梁跨中的撓度。應變測點應變測點bhohSA百分表百分表百分百分表表位移計位移計（二適筋受彎構件截面受力的三個階段（二適筋受彎構件截面受力的三個階段 適筋梁正截面受力的三個階段適筋梁正截面受力的三個階段 彈性階段（彈性階段（階段）階段） 適筋梁正截面受力的三個階段適筋梁正截面受力的三個階段 第第階段的受力特點階段的受力特點（1混凝土沒有開裂；混凝土沒有開裂；（2受壓區(qū)混凝土的應力圖是直線，受拉區(qū)混凝土的應力受壓區(qū)混凝土的應力圖是直線，受拉區(qū)混凝土的應力圖在圖在階段前期是直線，后期是曲線；階段前期是直線，后期是曲線；（3彎矩與截面曲率基本上是直線關系。彎矩與截面曲率基

6、本上是直線關系。 第第階段與設計計算的聯(lián)系階段與設計計算的聯(lián)系 a階段：抗裂驗算，計算階段：抗裂驗算，計算Mcr的的依據(jù)依據(jù) 適筋梁正截面受力的三個階段適筋梁正截面受力的三個階段 帶裂縫工作階段（帶裂縫工作階段（ 階段階段 ） 適筋梁正截面受力的三個階段適筋梁正截面受力的三個階段 第第階段的受力特階段的受力特點點（1在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力主要由縱向鋼筋承擔，但鋼筋沒有屈服；主要由縱向鋼筋承擔，但鋼筋沒有屈服；（2受壓區(qū)混凝土已有塑性變形，但不充分，壓應力圖形受壓區(qū)混凝土已有塑性變形，但不充分，壓應力圖形為只有上升段的曲線；為

7、只有上升段的曲線；（3彎矩與截面曲率是曲線關系，截面曲率與撓度的增長彎矩與截面曲率是曲線關系，截面曲率與撓度的增長加快了。加快了。 第第階段與設計計算的聯(lián)系階段與設計計算的聯(lián)系 第第階段：裂縫寬度及變形驗算，計算裂縫，剛度的階段：裂縫寬度及變形驗算，計算裂縫，剛度的依據(jù)依據(jù) 適筋梁正截面受力的三個階段適筋梁正截面受力的三個階段 破壞階段（破壞階段（ 階段階段 ） 適筋梁正截面受力的三個階段適筋梁正截面受力的三個階段 第第階段的受力特階段的受力特點點（1縱向受拉鋼筋屈服，拉力保持為常值；裂縫截面處，受縱向受拉鋼筋屈服，拉力保持為常值；裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土已退出工作，受壓區(qū)混凝土壓應力曲

8、線拉區(qū)大部分混凝土已退出工作，受壓區(qū)混凝土壓應力曲線圖形比較豐滿，有上升段曲線，也有下降段曲線；圖形比較豐滿，有上升段曲線，也有下降段曲線；（2彎矩還略有增加；彎矩還略有增加；（3受壓區(qū)邊緣混凝土壓應變達到其極限壓應變實驗值受壓區(qū)邊緣混凝土壓應變達到其極限壓應變實驗值 時，時，混凝土被壓碎，截面破壞；混凝土被壓碎，截面破壞；（4彎矩彎矩曲率關系為接近水平的曲線。曲率關系為接近水平的曲線。 0cu 第第階段與設計計算的聯(lián)系階段與設計計算的聯(lián)系 a階段：正截面受彎承載力計算，計算階段：正截面受彎承載力計算，計算Mu的依的依據(jù)據(jù) 適筋梁正截面受彎三個受力階段的主要特點適筋梁正截面受彎三個受力階段的主

9、要特點 受力階段 主要特點 第 I 階段 第 II 階段 第 III 階段 習性 未裂階段 帶裂縫工作階段 破壞階段 外觀特征 沒有裂縫，撓度很小 有裂縫，撓度還不明顯 鋼筋屈服，裂縫寬，撓度大 彎矩截面曲率關系 大致成直線 曲線 接近水平的曲線 受 壓 區(qū) 直線 受壓區(qū)高度減小， 混凝土壓應力圖形為上升段的曲線， 應力峰值在受壓區(qū)邊緣 受壓區(qū)高度進一步減小，混凝土壓應力圖形為較豐滿的曲線，后期為有上升段和下降段的曲線，應力峰值不在受壓區(qū)邊緣而在邊緣的內側 混 凝 土 應 力 圖 形 受 拉 區(qū) 前期為直線，后期為有上升段的直線，應力峰值不在受拉區(qū)邊緣 大部分退出工作 絕大部分退出工作 縱向受

10、拉鋼筋應力 在設計計算中的作用 用于抗裂驗算 用于抗裂驗算 用于正截面受彎承載力計算 220 30N/mms220 30N/mmsyfsyfaIIIaIII1 基本假定基本假定 （3） 混凝土的受壓應力應變關系的表達式為：混凝土的受壓應力應變關系的表達式為： 當當 （上升段時（上升段時 當當 （水平段時（水平段時 式中式中 0c0ccu011/ncccfccf,21/ 60(50)cu knf50,0.0020.5(50) 10cu kf5,0.0033(50)10cucu kf（4鋼筋的應力應變關系采用理想彈塑性應力應變關系，鋼筋的應力應變關系采用理想彈塑性應力應變關系， 鋼筋應鋼筋應 力的

11、絕對值不應大于其相應的強度設計值，受拉鋼筋的極限拉應力的絕對值不應大于其相應的強度設計值，受拉鋼筋的極限拉應 變取變取0.01。 （1截面平均應變符合平截面假定；截面平均應變符合平截面假定； （2不考慮混凝土的抗拉強度；（后面采用不考慮混凝土的抗拉強度；（后面采用T型截面的原因之一）型截面的原因之一）2.1受壓區(qū)等效矩形應力圖形受壓區(qū)等效矩形應力圖形 等效原則：等效原則：1混凝土壓應力的合力合力混凝土壓應力的合力合力C大小相等；大小相等； 2兩圖形中受壓區(qū)合力兩圖形中受壓區(qū)合力C的作用點不變的作用點不變.等效矩形應力圖等效矩形應力圖2 單筋矩形截面承載力計算單筋矩形截面承載力計算 2.2 基本

12、計算公式基本計算公式 適用條件適用條件單筋矩形截面計算簡圖單筋矩形截面計算簡圖 基本計算公式基本計算公式1cysf bxf A100()()22ucysxxMMf bx hf A h 適用條件適用條件 01max02max10max bbscbyuscssxhAfbhfMMf bh或或防止發(fā)生超筋破壞防止發(fā)生超筋破壞防止發(fā)生少筋破壞防止發(fā)生少筋破壞bhAsmin單筋矩形梁雙筋矩形梁T形梁I形梁環(huán)形梁梁板截面的形式與構造要求1、截面形式、截面形式凈距25mm 鋼筋直徑dcccbhc25mm dh0=h-35bhh0=h-60凈距30mm 鋼筋直徑d凈距30mm 鋼筋直徑d)(0 . 45 . 2

13、)(5 . 32形截面矩形截面Tbh)4014(2810mmmmd橋梁中 梁的構造要求梁的構造要求1. 1. 截面的形式與構造要求截面的形式與構造要求 梁的構造要求梁的構造要求（1截面尺寸截面尺寸（2混凝土強度等級和保護層厚度混凝土強度等級和保護層厚度（3縱向受力鋼筋的直徑及根數(shù)縱向受力鋼筋的直徑及根數(shù)（4縱筋的凈間距縱筋的凈間距（5縱向構造鋼筋架立鋼筋及側向腰筋）縱向構造鋼筋架立鋼筋及側向腰筋）（6箍筋箍筋hh0c15mm d分布鋼筋mmd128200 hh板厚的模數(shù)為10mm 板的構造要求板的構造要求 板的構造要求板的構造要求（1板的最小厚度板的最小厚度（2混凝土強度等級和保護層厚度混凝土

14、強度等級和保護層厚度（3板的受力鋼筋板的受力鋼筋（4板的分布鋼筋板的分布鋼筋現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度見表現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度見表3-12 截面承載力計算的兩類問題截面承載力計算的兩類問題 知：知： 彎矩設計值彎矩設計值 ，截面尺寸，截面尺寸 ， 混凝土強度等級及鋼筋級混凝土強度等級及鋼筋級別，環(huán)境類別別，環(huán)境類別求：受拉鋼筋截面面積求：受拉鋼筋截面面積未知數(shù)：未知數(shù)： 、 。sAsAx 截面設計截面設計 Mbh計算步驟：計算步驟：（1求求h0，由環(huán)境類別，查混凝土保護層厚度，由環(huán)境類別，查混凝土保護層厚度C，再假設，再假設 （2由混凝土和鋼筋等級，查得由混凝土和鋼筋等級，查得（3解二次

15、聯(lián)立方程式，求解二次聯(lián)立方程式，求（4驗算適用條件：驗算適用條件：1） ，假設，假設 ，說明是超筋，說明是超筋梁，改用雙筋梁或增大截面尺寸或提高混凝土強度等級重新梁，改用雙筋梁或增大截面尺寸或提高混凝土強度等級重新計算計算（5以實際采用鋼筋面積驗算條件以實際采用鋼筋面積驗算條件2即即 ，如不，如不滿足，則縱向受拉鋼筋應按滿足，則縱向受拉鋼筋應按 配置。配置。s1,ytcfffsA b b0minhhbhAsmin 截面復核截面復核 知：知： 、 、 、 、 、 、求：求：未知數(shù)：未知數(shù)： 、基本公式：基本公式：1100()()22cysucysf bxf AxxMMf bx hf Ah（1當當

16、 且且 時，用基本公式直接計算時，用基本公式直接計算 ； bhAsmin0 bxh（2當當 時，說明是超筋梁，取時，說明是超筋梁，取 ， ； 0 bxh0 bxh2max10 uscMf bh（3當當 時，說明是少筋梁，分別按素混凝土構件和鋼筋時，說明是少筋梁，分別按素混凝土構件和鋼筋 混凝土構件計算混凝土構件計算 ，取小值。，取小值。 minsAbhbhsAcfyfsuMxuMuMuMuM3 正截面受彎承載力的計算系數(shù)與計算方法正截面受彎承載力的計算系數(shù)與計算方法210 =scMf bh（1取計算系數(shù)取計算系數(shù) ，11 2s 5 . 01s2211ss0hfMAsys截面的最大抵抗矩系數(shù):5

17、 . 01max,max,01max,max,sbbscsubhfM4 構造要求構造要求 梁常用HRB400級、HRB335級鋼筋，板常用HPB235級、HRB335級和HRB400級鋼筋；梁受拉鋼筋為一排時梁受拉鋼筋為一排時梁受拉鋼筋為兩排時梁受拉鋼筋為兩排時平板平板 截面尺寸截面尺寸 縱向鋼筋縱向鋼筋 2sdac 的確定的確定 sa35mmsa 60mmsa 20mmsa 簡支梁可取h=(1/8 1/16)L0 梁寬b可按b=(1/21/3.5)h 簡支板可取h = (1/25 1/35)L0結構計算跨度整體式梁板結構中，梁板計算跨度是指單跨梁、板支座反力的合力作用線間的距離。支座反力的合力作用線的位置與結構剛度、支承長度及支承結構材料等因素有關，精確地計算支座反力的合力作用線的位置是非常困難的，因此梁、板的計算跨度只能取近似值。按彈性理論計算時，結構計算跨度按下述規(guī)定取用：對于單跨板和梁：兩端擱支在磚墻體上的板Lo=Ln+a=Ln+h兩端與梁整體連接的板Lo=Ln+b單跨梁Lo=Ln+a=1.05Ln對于多跨連續(xù)板和梁：邊跨Lo=Ln+a/2+b/2且Lo=Ln+h/2+b/2板）Lo=1.025Ln+b/2梁）中間跨Lo=Lc且Lo=1.1Ln板）Lo=1.05Ln按塑性理論計算時，多跨連續(xù)梁、板計算跨度應由塑性鉸的位置確定。對于連續(xù)梁：當兩端與梁或柱整體連接時，