给排水工程结构设计-第四章受弯构件正截面受力性能ppt课件

1、第三章 受弯构件正截面受力性能济南大学土木工程学院 杨令强工程实例梁板构造挡土墙板梁式桥工程实例主要截面方式归纳为箱形截面 T形截面 倒L形截面 I形截面多孔板截面槽形板截面T形截面受弯构件的配筋方式弯筋箍筋PP剪力引起的斜裂痕弯矩引起的垂直裂痕架立截面尺寸和配筋构造 1. 梁净距25mm 钢筋直径dcccbhc25mm dh0=h-35bhh0=h-60净距30mm 钢筋直径d净距30mm 钢筋直径d)(0 . 45 . 2)(5 . 32形截面矩形截面Tbh)4014(2810mmmmd桥梁中截面尺寸和配筋构造 1. 板hh0c15mm d分布钢筋mmd128200 hh板厚的模数为10m

2、m一、受弯构件的实验研讨 1. 实验安装0bhAsP荷 载 分配梁L数 据 采 集系统外加荷载L/3L/3实 验梁位 移计应 变计hAsbh0一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果LPL/3L/3MIcsAstftMcrcsAst=ft(t =tu)MIIcsAssyfyAsMIIIc(c=cu)(Mu)当配筋适中时-适筋梁的破坏过程大量实验研讨阐明，当配筋量适当时，钢筋混凝土梁从开场加荷直至破坏，其正截面的受力过程可以分为如下三个阶段一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果适筋破坏适筋梁的破坏特点：受拉钢筋首先到达屈服强度，维持应力不变而发生显著的塑性变形，直到受力区边缘纤维的应变到达混凝土弯

3、曲受压的极限压应变时，受压区混凝土被压碎，截面即告破坏，其破坏类型属廷性破坏。实验分析：适筋梁在从受拉钢筋开场屈服到截面完全破坏的这个过程中，虽然截面所能承当的弯矩添加甚微，但接受变形的才干却较强。截面的塑性转动较大，即具有较好的廷性，使梁在截面的塑性转动较大，即具有较好的廷性，使梁在破坏时裂痕开展较宽，挠度较大，而具有明显的破破坏时裂痕开展较宽，挠度较大，而具有明显的破坏预兆。坏预兆。钢筋和混凝土这两种资料的强度都能得到充分利用，符合平安、经济的要求，故在实践工程中，受弯构件都应设计成适筋梁。一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果LPL/3L/3MIcsAstftMcrcsAst=ft(t

4、=tu)MIIcsAssys ysAsc(c=cu)Mu当配筋很多时-超筋梁的破坏过程一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果超筋破坏一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果LPL/3L/3MIcsAstftMcr=MycsAst=ft(t =tu)当配筋很少时-少筋梁的破坏过程一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果少筋破坏一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果LPL/3L/3IIIIIIOM适筋超筋少筋平衡最小配筋率结论一IIIIIIOP适筋超筋少筋平衡最小配筋率适筋梁具有较好的变形才干，超适筋梁具有较好的变形才干，超筋梁和少筋梁的破坏具有忽然性，筋梁和少筋梁的破坏具有忽然性，设计时应予防止设计

5、时应予防止一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果平衡破坏界限破坏，界限配筋率结论二在适筋和超筋破坏之间存在一种平衡破坏。其破坏特征是钢在适筋和超筋破坏之间存在一种平衡破坏。其破坏特征是钢筋屈服的同时，混凝土压碎，是区分适筋破坏和超筋破坏的筋屈服的同时，混凝土压碎，是区分适筋破坏和超筋破坏的定量目的定量目的一、受弯构件的实验研讨 2. 实验结果最小配筋率结论三在适筋和少筋破坏之间也存在一种在适筋和少筋破坏之间也存在一种“界限破坏。其破坏特界限破坏。其破坏特征是屈服弯矩和开裂弯矩相等，是区分适筋破坏和少筋破坏征是屈服弯矩和开裂弯矩相等，是区分适筋破坏和少筋破坏的定量目的的定量目的二、单筋矩形梁的根

6、本计算公式 1. 根本假定平截面假定-平均应变意义上LPL/3L/3000)1 (hahyhnssnscntcasAsctbhAsasydytbsscnh0(1-n)h0h0混凝土受压时的应力-应变关系u0ocfcc002. 0002. 010505 . 0002. 00050时，取cuf0033. 00033. 010500033. 05uucuuf时，取cccccEf时，可取当应力较小时，如3 . 0二、单筋矩形梁的根本计算公式 1. 根本假定)1 (1 0ncccf二、单筋矩形梁的根本计算公式 1. 根本假定 不思索混凝土的抗拉强度。对处于承载才干极限形状下的正截面，其受拉区混凝土的绝大

7、部分因开裂曾经退出任务，而中和轴以下能够残留很小的未开裂部分，作用相对很小，为简化计算，完全可以忽略其抗拉强度的影响。二、单筋矩形梁的根本计算公式 1. 根本假定钢筋的应力-应变关系sss=Essysufy二、单筋矩形梁的根本计算公式 1. 压区混凝土等效矩形应力图形极限形状下sAsMu fcCycxn=nh0Muxn=nh0bhh0AscussAsCxn=nh0, fcMuCycxn=nh0sAsx=xn引入参数 、进展简化原那么：C的大小和作用点位置不变二、单筋矩形梁的根本计算公式)2()2(0011xhAfxhbxfMAfbxfsycusyc根本公式Mufcmx/2CsAsxh0适筋梁f

8、yAsMu1fcx/2Cxh0cyscsyffbhfAfhx10100202020)5 . 01 ()5 . 01 (hfAbhfbhfbhfMsysyscscu截面抵抗矩系数截面内力臂系数将将、s、s制成表格，制成表格，知道其中一知道其中一个可查得另个可查得另外两个外两个二、单筋矩形梁的根本计算公式3. 极限受弯承载力的计算)2()2(0011xhAfxhbxfMAfbxfsycusyc5 . 01s(一)适筋梁的最大配筋率及相对界限受压区高度n适筋梁与超筋梁破坏的本质区别：适筋梁与超筋梁破坏的本质区别：三、根本计算公式适用条件前者受拉钢筋首先屈服，经过一段塑性变形后，受压区混凝土才被压碎；

9、后者在钢筋屈服前，受压区混凝土首先到达弯曲受压极限压应变，导致构件破坏。n不难看出，这个特定的配筋率就是适筋梁的最大配筋率，即当梁的配筋率 ？ ，属于适筋梁，而当？时，那么属于超筋梁。当梁的钢筋等级和混凝土强度等级确定以后，我们总可以找到某一个特定的配筋率，使具有这个配筋率的梁，当其受拉钢筋开场屈服时,受压区边缘也刚好到达混凝土弯曲受压时的极限压应变。也就是说，钢筋屈服与受压区混凝土压碎同时发生。我们把梁的这种破坏特征称为“界限破坏。2. 界限受压区高度界限受压区相对高度界限受压区高度cbcbx0hxcbcbcuyxnbh0平衡破坏适筋破坏超筋破坏0hx2. 界限受压区高度时：Mpafcu50

10、cuyxnbh0平衡破坏适筋破坏超筋破坏sybEf0033. 011nbnb即适筋梁nbnb即平衡配筋梁nbnb即超筋梁2。适筋梁的最小配筋率xnxn/3fyAsMuCh0钢筋混凝土梁的Mu=素混凝土梁的受弯承载力Mcr009 . 0)3(hAfxhAfMsynsyuGB50010中中取：取：Asmin=sminbh配筋较少压区混凝土为线性分布20202322. 005. 1292. 0292. 0bhfhbfbhfMtttcrytssffbhA36. 00min偏于平安地ytsff45. 0min详细运用时，应根据不同情况，进展调整0.2% 四、根本公式的运用n在实践设计中，根本公式的运用主

11、要有两种情况，即截面设计及截面复核。下面举例阐明其设计计算步骤例题3.1 如下图的简支梁，l=5.7m,q=22kN/m,设计该梁。(二)截面复核例3.2 一预制板，c25,5O8,M=1.2KN.m五、双筋矩形截面受弯构件 1. 运用情况截面的弯矩较大，高度不能无截面的弯矩较大，高度不能无限制地添加限制地添加bh0h截面接受正、负变化的截面接受正、负变化的弯矩弯矩对箍筋有一定要求防止纵向凸出五、双筋矩形截面受弯构件 2. 实验研讨不会发生少筋破坏不会发生少筋破坏bh0h和单筋矩形截面受弯构和单筋矩形截面受弯构件类似分三个任务阶段件类似分三个任务阶段六、双筋矩形截面受弯承载力的简化计算方法Mu

12、ct=cufcsAsfyAsCycc0 xn=nh0fyAsMu1fcsAsfyAsCycxn=nh0fyAsx、 的计算方法和单筋矩形截面梁一样)( )2(0011ssycusysycahAfxhbxfMAfAfbxf六、双筋矩形受弯承载力的简化计算方法MufyAs1fcCfyAsxbhh0AsAsfyAs1As1Mu11fcCxbhh0fyAs2As2MufyAsbAs21sssAAA六、双筋矩形截面承载力公式的适用条件fyAs1As1Mu11fcCxbhh0fyAs2As2MufyAsbAs1. 保证不发生少筋破坏保证不发生少筋破坏: min (可自动满足可自动满足)2. 保证不发生超筋

13、破坏保证不发生超筋破坏:201max11max0110,bhfMffbhAhxcsycbsb或或3. 保证受压钢筋屈服保证受压钢筋屈服: x2as ，当该条件不满足，当该条件不满足时，应按下式求承载力时，应按下式求承载力) 1()( )2(010011haEahAxhbxfMAfAfbxfscussssscusysyc或近似取或近似取 x=2as 那么，那么，)1 (00hahAfMssyuMufyAs1fcCfyAsxbhh0AsAs承载力公式的适用条件七、承载力公式的运用已有构件的承载力fyAs1As1Mu11fcCxbhh0fyAs2As2MufyAsbAs212,/sssyyssAAA

14、ffAA)(0ssyuahAfM求求x bh02asx bh0适筋梁的受弯承载力Mu1超筋梁的受弯承载力Mu1)1 (00hahAfMssyu七承载力公式的运用截面设计I-As未知fyAs1As1M11fcCxbhh0fyAs2As2MfyAsbAs0hxb)5 . 0(,/01111xhfAMfbxfAysycs2021/,)/(,yyssyssffAAfahMAMMM七、承载力公式的运用截面设计2-As知fyAs1As1M11fcCxbhh0fyAs2As2MfyAsbAs)(,/022sysyyssahfAMffAAxMMM求, 1 bh02asx bh0按适筋梁求As1按As未知重新求

15、As和As按适筋梁求As1,但应进展最小配筋率验算例题八、T形截面受弯构件中和轴位于翼缘fyAsMu1fcx/2Cxh0Asbfbhfhh0as两类T形截面判别I类类否那否那么么II类类中和轴位于腹板八、T形截面受弯构件I类T形截面T形截面开裂弯矩同截面为腹板的矩形截面的开裂弯矩几乎一样xfyAsMu1fch0Asbfbhfh0as)2()2(0011xhAfxhxbfMAfbxfsyfcusyc按bfh的矩形截面计算bminbhAs八、T形截面受弯构件II类T形截面-和双筋矩形截面类似xfyAsMuh01fcAsh0bfbhfasfyAs1Mu1xh01fcAs1h0basx21sssAAA

16、fyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMfuh01fc八、T形截面受弯构件II类T形截面-和双筋矩形截面类似fyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMfuh01fc)2()()2()(001fffccfuuusyffcchhhbbfxhbxfMMMAfhbbfbxf八、T形截面受弯构件II类T形截面-和双筋矩形截面类似fyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMfh01fc要验算一般可自动满足，但需,min201max11ma

17、x0110,bhfMffbhAhxcsycbsssb或或九、正截面承载力简化公式的运用已有构件的承载力1ffcsyhbfAfxfyAsMu1fch0Asbfbhfh0as按bfh的矩形截面计算构件的承载力I类T形截面bhAsmin若按bh的矩形截面的开裂弯矩计算构件的承载力九、正截面承载力简化公式的运用fyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMufh01fc已有构件的承载力1ffcsyhbfAfII类T形截面)2()(01fffcufhhhbbfM按bh的单筋矩形截面计算Mu1九、2。截面设计xfyAsM1fch0Asbf

18、bhfh0as)2(01fffchhhbfM按bfh单筋矩形截面进展设计I类T形截面minbhAsfyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf-b)/2bhfas(bf-b)/2hfMufh01fcII类T形截面与As知的bh双筋矩形截面类似进展设计截面设计)2(01fffchhhbfM例题九、截面构造规定 一、梁、板的截面尺寸 梁的截面高度，在初选截面尺寸时，可参考表34估算。梁的宽度可根据截面的高宠比hb确定。对于矩形截面梁普通取hb20一35，T形藏面粱普通取hb2540。为了便于施工，截面尺寸宜取整数，普通以50mm作为级差(较小的梁可用20mm，较大的梁可

19、用100mm)，故梁高H常采用200、250、300、s50、400750、800、900、1000mm等。梁宽B常采用120、150、180、200、220、250、300、350mm等。 现浇板的厚度以10mm作为级差，常用的厚度有60、70、80、90、100mm等。n维护层厚度n 普通情况下，梁的最小维护层厚度为25mm，板的最小维护层厚度为15mm。九、界面构造规定3.1.1 梁的构造要求梁的构造要求构造中常用的梁、板是典型的受弯构件构造中常用的梁、板是典型的受弯构件钢筋钢筋 (Reinforced bar)梁上部无受压钢筋时，需配置梁上部无受压钢筋时，需配置2根架立筋，以便与箍筋和

20、梁底部纵筋形根架立筋，以便与箍筋和梁底部纵筋形成钢筋骨架，直径普通不小于成钢筋骨架，直径普通不小于10mm。钢筋的布置钢筋的布置Construction of reinforced bars1. 为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能，钢筋的混凝土为保证耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性能，钢筋的混凝土 维护层厚度普通不小于维护层厚度普通不小于25mm；2. 矩形截面梁高宽比矩形截面梁高宽比h/b=2.03.5；T形截面梁高宽比形截面梁高宽比h/b=2.54.0；3. 梁的高度通常取为梁的高度通常取为1/10 1/15梁跨，由梁跨，由250mm以以50mm为模数增大。为模数增大。梁高度梁高度h500mm时，要求在梁两侧沿高度每隔时，要求在梁两侧沿高度每隔200mm设置一根纵向构造设置一根纵向构造钢筋，以减小梁腹部的裂痕宽度，直径钢筋，以减小梁腹部的裂痕宽度，直径10mm。3.1.2 板的分类板的分类两边支撑的板应按单向板计算；四边支撑的板，当长边与短边之比两边支撑的板应按单向板计算；四边支撑的板，当长边与短边之比大于大于3，按单向板计算，否那么按双向板计算，按单向板计算，否那么按双向板计算单跨简支板的最小厚度不小于单跨简支板的最小厚度不小于1/35板跨；多跨延续板