水工受弯构件正截面承载力ppt课件

1、第四章 受弯构件第三章第三章 受弯构件正截面承载力计算受弯构件正截面承载力计算第四章 受弯构件第四章 受弯构件1.由弯矩引起的破坏沿弯矩最大的截面破坏，破坏形状与梁的纵轴垂直，称为正截面破坏。采取措施：受拉区布置纵向钢筋2.由弯矩和剪力共同引起的破坏沿剪力最大或弯矩由弯矩和剪力共同引起的破坏沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏，破坏形状与构件的轴线和剪力都较大的截面破坏，破坏形状与构件的轴线斜交，称为斜截面破坏。斜交，称为斜截面破坏。采取措施：箍筋和弯起钢筋采取措施：箍筋和弯起钢筋混凝土受弯构件设计，要进展正截面和斜截面承载力的混凝土受弯构件设计，要进展正截面和斜截面承载力的计算。即分别进展

2、：纵向受拉钢筋和箍筋或弯起钢筋计算。即分别进展：纵向受拉钢筋和箍筋或弯起钢筋的计算。的计算。第三章 受弯构件3.1受弯构件的截面方式和构造受弯构件的截面方式和构造 3.1.1截面方式截面方式第三章 受弯构件受拉钢筋受拉钢筋受拉钢筋受拉钢筋受压钢筋受压钢筋单筋截面单筋截面双筋截面双筋截面第三章 受弯构件3.1.2截面尺寸截面尺寸1梁的截面尺寸梁的截面尺寸梁的高度梁的高度h= 18112l0；矩形截面梁的宽度：矩形截面梁的宽度：hb=23.5；2板的截面尺寸板的截面尺寸 普通的受力板，其厚度普通的受力板，其厚度h=112135l0。板厚板厚h不宜小于不宜小于50mm；水工建筑物中板的厚度；水工建筑

3、物中板的厚度不宜小于不宜小于100mm。 一致模板尺寸便于施工一致模板尺寸便于施工梁宽度梁宽度b=120、150、180、200、220、250、300 (mm)梁高度梁高度h=250、300、750、800、900、(mm)。第四章 受弯构件 d=1028mm(常用常用)h0=h-a单排单排 a= c+d/2双排双排 a=c+d+e/23.梁的构造要求：梁的构造要求：混凝土维护层：保证混凝土维护层：保证RC构造的耐久性、防火性以构造的耐久性、防火性以及钢筋与混凝土的粘结性及钢筋与混凝土的粘结性能，钢筋的混凝土维护层能，钢筋的混凝土维护层(cover)厚度普通不小于厚度普通不小于 30mm；

4、钢筋直径：常用钢筋直径：常用1028mm 根数：梁底部纵向受力根数：梁底部纵向受力钢筋普通不少于钢筋普通不少于2根。根。第四章 受弯构件梁的构造要求：梁的构造要求：间距：纵向钢筋净距不得间距：纵向钢筋净距不得小于钢筋直径小于钢筋直径d，同时不得，同时不得小于小于30mm，并不得小于最，并不得小于最大骨料粒径的大骨料粒径的1.25倍；上倍；上部钢筋的净距还不得小部钢筋的净距还不得小1.5d。布置：数量较多时，可多布置：数量较多时，可多排配置，也可以采用并筋排配置，也可以采用并筋配置方式；配置方式；第四章 受弯构件4.1 概述板的构造要求：板的构造要求： 钢筋直径通常为钢筋直径通常为612mm，级

5、钢筋；级钢筋； 板厚度较大时，钢筋直径可用板厚度较大时，钢筋直径可用1225mm，级钢筋；级钢筋；通常每米板宽采用通常每米板宽采用610根。板中受力钢筋也不能太根。板中受力钢筋也不能太密，间距不应小于密，间距不应小于70mm。 垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋，以便将荷垂直于受力钢筋的方向应布置分布钢筋，以便将荷载均匀地传送给受力钢筋，并便于在施工中固定受载均匀地传送给受力钢筋，并便于在施工中固定受力钢筋的位置，同时也可抵抗温度和收缩等产生的力钢筋的位置，同时也可抵抗温度和收缩等产生的应力。应力。第四章 受弯构件3.2 3.2 受弯构件正截面的实验研讨受弯构件正截面的实验研讨第四章 受弯构件

6、正截面承载力计算3.2.1 3.2.1 梁的实验适筋梁梁的实验适筋梁habAsh0 xnecesf平截面假定平截面假定截面上任一点的应变截面上任一点的应变与该点到中和轴的间与该点到中和轴的间隔成正比。隔成正比。第三章 受弯构件正截面承载力计算1第阶段(裂痕出现以前的阶段)。 未 裂塑性阶段将裂未裂将裂未裂 未 裂弹性阶段 第三章 受弯构件正截面承载力计算a形状：计算形状：计算Mcr的根据开裂的根据开裂特点：受拉区混凝土应变到达特点：受拉区混凝土应变到达tu 第三章 受弯构件正截面承载力计算2第阶段(带裂痕任务阶段)应力关系：受压区应图形呈现曲线变化，受拉区钢筋应力不断增大，刚刚到达屈服强度fy

7、应变为yfyEs时，称为a。 第三章 受弯构件正截面承载力计算0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 fM/Mua形状：计算正常运用阶段变形和裂痕宽度的根据。形状：计算正常运用阶段变形和裂痕宽度的根据。特点：受拉钢筋应力刚好到达特点：受拉钢筋应力刚好到达fy 第三章 受弯构件正截面承载力计算3第第阶段阶段(破坏阶段破坏阶段)应力关系：钢筋屈服应力不变，混凝土受压区表现出更加应力关系：钢筋屈服应力不变，混凝土受压区表现出更加明显的塑性，直至混凝土到达明显的塑性，直至混凝土到达cu 混凝土被压碎，而梁破混凝土被压碎，而梁破坏。坏。 称为称为 a 0.40.60.81.0aaaMcrMyMu

8、0 fM/Mu第三章 受弯构件正截面承载力计算a形状：计算受弯构件正截面承载力时的根据，形状：计算受弯构件正截面承载力时的根据， 即即Mu的根据的根据特点：压区混凝土应变到达特点：压区混凝土应变到达cu第四章 受弯构件正截面承载力计算对于配筋适宜的对于配筋适宜的RC梁，破坏阶段梁，破坏阶段III承载力根本坚持不变，承载力根本坚持不变，变形可以继续很长，阐明在完全破坏以前具有很好的变形才干，变形可以继续很长，阐明在完全破坏以前具有很好的变形才干，有明显的预兆，这种破坏称为有明显的预兆，这种破坏称为“延性破坏延性破坏第四章 受弯构件正截面承载力计算受力特点：适筋梁破坏特征：适筋梁破坏特征：Fail

9、ure Mode 受拉钢筋先屈服，然后受压区混凝土压坏，中间有受拉钢筋先屈服，然后受压区混凝土压坏，中间有一个较长的破坏过程，有明显预兆，一个较长的破坏过程，有明显预兆，“塑性破坏。塑性破坏。第四章 受弯构件正截面承载力计算钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种资料，随着钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种资料，随着它们的配比变化，将对其受力性能和破坏形状有很它们的配比变化，将对其受力性能和破坏形状有很大影响。大影响。配筋率配筋率0bhAsReinforcement Ratio3.2.2 3.2.2 正截面破坏特征正截面破坏特征h0=h-a单排单排 a= c+d/2双排双排 a=c+d+e/2第三章

10、 受弯构件正截面承载力计算1.超筋破坏超筋破坏 配筋量较多的超筋梁配筋量较多的超筋梁破坏特征：破坏时钢筋应力还未到达屈服强度，破坏特征：破坏时钢筋应力还未到达屈服强度，受压区混凝土应变曾经到达受压区混凝土应变曾经到达cu，压碎而引起破坏。，压碎而引起破坏。 破坏始于受压区破坏始于受压区破坏性质：脆性破坏破坏性质：脆性破坏构件破坏时，受压边缘混凝土的压应变构件破坏时，受压边缘混凝土的压应变ccu； 受拉钢筋的应变受拉钢筋的应变sy，应力，应力sfy。超筋梁的承载力超筋梁的承载力Mu取决于混凝土的压坏，与取决于混凝土的压坏，与钢筋强度无关，由于钢筋受拉强度未得到充分钢筋强度无关，由于钢筋受拉强度未

11、得到充分发扬，破坏又没有明显的预兆。因此，在工程发扬，破坏又没有明显的预兆。因此，在工程中应防止采用。中应防止采用。第三章 受弯构件正截面承载力计算2.适筋破坏适筋破坏 配筋量适中配筋量适中破坏特征：受拉钢筋先屈服破坏特征：受拉钢筋先屈服fy，然后混凝土被压碎。，然后混凝土被压碎。破坏始于受拉区破坏始于受拉区破坏性质：塑性破坏。破坏性质：塑性破坏。构件破坏时，受压边缘混凝土的压应变构件破坏时，受压边缘混凝土的压应变ccu；受拉钢筋的应变受拉钢筋的应变syfyEs，应力，应力s= fy。在工程设计中应采用。在工程设计中应采用。第三章 受弯构件正截面承载力计算3.少筋破坏少筋破坏 配筋量较少配筋量

12、较少破坏特征：破坏特征： “一裂即坏一裂即坏破坏性质：脆性破坏破坏性质：脆性破坏构件破坏时，受压边缘混凝土的压应变构件破坏时，受压边缘混凝土的压应变ccu；受；受拉钢筋的应变拉钢筋的应变sy，应力，应力sfy。3.3.1计算方法的根本假定1平截面假定平截面假定0c uyxee3.3正截面受弯承载力计算原那正截面受弯承载力计算原那么么 2 不思索受拉区混凝土的抗拉作用不思索受拉区混凝土的抗拉作用3.3.1计算方法的根本假定3 混凝土采用理想的混凝土采用理想的 受压应力应变曲线受压应力应变曲线4 钢筋采用理想的钢筋采用理想的 受拉应力应变曲线受拉应力应变曲线3.3.2 根本方程根本方程 等效原那么

13、：合力大小等效原那么：合力大小C相等，形心位置相等，形心位置yc一致一致根据力和力矩平衡条件可得：3.3.3适筋和超筋破坏的界限条件 1界限破坏超筋破坏 钢筋sy，sfy 砼ccu适筋破坏 钢筋sy，s= fy 砼ccu界限破坏 钢筋s=y，s= fy 砼ccu 2超、适筋破坏的界限条件:界限形状相对界限受压区实践高度界限形状相对界限受压区实践高度b0:界限形状相对界限受压区计算高度界限形状相对界限受压区计算高度适筋破坏适筋破坏 超筋破坏，同理超筋破坏，同理3超、适筋判别方法超、适筋判别方法xh0b，那么为适筋破坏；，那么为适筋破坏；b，那么为超筋破坏。，那么为超筋破坏。经过以上公式可以看出，

14、经过以上公式可以看出，与钢筋有关。与钢筋有关。适筋梁与少筋梁的界限：适筋梁与少筋梁的界限：Mu按按a形状形状= Mcr(素砼梁素砼梁a形状形状)min3.3.3适筋和少筋破坏的界限条件 为防止为防止“一裂即坏，那么一裂即坏，那么保证开裂后虽然钢筋立刻屈服，但最终混凝土保证开裂后虽然钢筋立刻屈服，但最终混凝土 发生压碎。发生压碎。附录列有附录列有中规定的中规定的受弯构件最小配筋率。受弯构件最小配筋率。第三章 受弯构件000:1110:()()22cysucysdddxf bxf AxxMMMf bx hf A h 3.4 单筋矩形截面承载力计算图3-3 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算图第四

15、章 受弯构件2 适用条件适用条件 (Condition of Use)0 bbxh或防止超筋脆性破坏防止超筋脆性破坏防止少筋脆性破坏防止少筋脆性破坏min0sAbh 3 公式变换公式变换 将将=x/h0代入公式，并令代入公式，并令s(1-0.5) 02200111(1 0.5 )cysucscdddf bhf AMMf bhf bh第四章 受弯构件截面设计截面设计(Design of Cross-section)知：弯矩设计值知：弯矩设计值M求：截面尺寸求：截面尺寸b，h(h0)、截面配筋、截面配筋As，以及资料强度，以及资料强度fy、fc未知数：受压区高度未知数：受压区高度x、 b，h(h0

16、)、As、fy、fc根本公式：两个根本公式：两个没有独一解没有独一解设计人员应根据受力性能、资料供应、施设计人员应根据受力性能、资料供应、施工条件、运用要求等要素综合分析，确定工条件、运用要求等要素综合分析，确定较为经济合理的设计。较为经济合理的设计。第四章 受弯构件第四章 受弯构件第四章 受弯构件选定资料强度选定资料强度 fy、fc，截面尺寸，截面尺寸b、h(h0)后，后，未知数就只需未知数就只需x，As，根本公式可解，根本公式可解第四章 受弯构件选定资料强度选定资料强度 fy、fc，截面尺寸，截面尺寸b、h(h0)后，后，未知数就只需未知数就只需x，As，根本公式可解，根本公式可解 1求得

17、s 2求出，验算b ， 如b ，那么应加大截面尺寸，提高混凝土强度等级或采用双筋截面。 3求Asfcbh0/fy 。 4计算配筋率= As /bh0并检查能否满足式条件。否那么取Asminbh0。 5由附录五选用钢筋直径和根数(现浇板中为直径和间距)，并进展布置。实践采用的钢筋截面面积普通应等于或略大于计算所需的钢筋截面面积，如小于计算所需的钢筋截面面积，那么不应小于5。 6绘制配筋图20bhfMcd？给定给定M时时 截面尺寸截面尺寸b、h(h0)越大，所需的越大，所需的As就越少，就越少，r 越小，但混凝土用量和模板费用添加，并越小，但混凝土用量和模板费用添加，并影响运用净空高度；影响运用净

18、空高度； 反之，反之，b、h(h0)越小，所需的越小，所需的As就越大，就越大，r 增大。增大。第四章 受弯构件造价经济配筋率钢混凝土总造价经济配筋率经济配筋率(Economic Reinforcement Ratio)梁：梁：r =0.51.6%板：板：r =0.40.8%第四章 受弯构件截面复核截面复核(Validation of Cross-section)知：截面尺寸知：截面尺寸b，h(h0)、截面配筋、截面配筋As，以及资料强度，以及资料强度fy、fc求：截面能否平安即受弯承载力求：截面能否平安即受弯承载力 Mu/rdM 能否成立能否成立未知数：受压区高度未知数：受压区高度x和受弯承

19、载力和受弯承载力Mu根本公式：根本公式：)2xh(Af)2xh(bxfMAfbxf0sy0cusyc1求sycoA ff bh，并检查b，否那么取=b2求求s(1-0.5)320uscMf bh4验算Mu/rdM ，假设满足，阐明满足承载力要求。5假设min阐明是少筋梁，分别按素混凝土构件和钢筋阐明是少筋梁，分别按素混凝土构件和钢筋 混凝土构件计算混凝土构件计算Mu ，取小值。，取小值。第四章 受弯构件4.5 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 双筋矩形截面双筋矩形截面 Doubly Reinforced Section双筋截面是指同时配双筋截面是指同时配

20、置受拉和受压钢筋的置受拉和受压钢筋的情况。情况。A sA s受压钢筋第四章 受弯构件 普通来说采用双筋是不经济的，工程中通常仅在以普通来说采用双筋是不经济的，工程中通常仅在以下情况下采用：下情况下采用： 当截面尺寸和资料强度受建筑运用和施工条件或当截面尺寸和资料强度受建筑运用和施工条件或整个工程限制而不能添加，而计算又不满足适筋整个工程限制而不能添加，而计算又不满足适筋截面条件时，可采用双筋截面，即在受压区配置钢截面条件时，可采用双筋截面，即在受压区配置钢筋以补充混凝土受压才干的缺乏。筋以补充混凝土受压才干的缺乏。 另一方面，由于荷载有多种组合情况，在某一组合另一方面，由于荷载有多种组合情况，

21、在某一组合情况下截面接受正弯矩，另一种组合情况下接受负情况下截面接受正弯矩，另一种组合情况下接受负弯矩，这时也出现双筋截面。弯矩，这时也出现双筋截面。 此外，由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，此外，由于受压钢筋可以提高截面的延性，因此，在抗震构造中要求框架梁必需必需配置一定比例的在抗震构造中要求框架梁必需必需配置一定比例的受压钢筋。受压钢筋。第四章 受弯构件 受压钢筋强度的利用配置受压钢筋后，为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝配置受压钢筋后，为防止受压钢筋压曲而导致受压区混凝土维护层过早崩落影响承载力，必需配置封锁箍筋。土维护层过早崩落影响承载力，必需配置封锁箍筋。A sA s受压钢筋当受

22、压钢筋多于当受压钢筋多于3根时，应设复合箍筋根时，应设复合箍筋(Multiple stirrup)。s15d，400mmd41d封闭箍筋第四章 受弯构件NoImage第四章 受弯构件NoImage当相对受压区高度当相对受压区高度x xb时，截面受力的平衡方程为，时，截面受力的平衡方程为， sysscAfAbxf)()2(00ahAxhbxfMscu第四章 受弯构件NoImage如轴心受压构件所述，钢筋的受压强度如轴心受压构件所述，钢筋的受压强度fy 400 MPa。为使受压钢筋的强度能充分发扬，其应变不应小于为使受压钢筋的强度能充分发扬，其应变不应小于0.002。由平截面假定可得，由平截面假定

23、可得，002. 0)1 (ncusxaeeecu0.0033ax 2第四章 受弯构件根本公式)()2(00ahAfxhbxfMMAfAfbxfsycusysycNoImagefyAs第四章 受弯构件根本公式)()2(00ahAfxhbxfMMAfAfbxfsycusysyc)2(011xhbxfMAfbxfcsyc单筋部分As1纯钢筋部分As2sA)( 02ahAfMAfAfsysysyNoImage第四章 受弯构件NoImage第四章 受弯构件NoImage第四章 受弯构件第四章 受弯构件)()2(00ahAfxhbxfMMAfAfbxfsycusysyc)2(011xhbxfMAfbxfc

24、syc单筋部分纯钢筋部分)( 02ahAfMAfAfsysysy受压钢筋与其他部分受拉钢筋受压钢筋与其他部分受拉钢筋As2组成的组成的“纯钢筋截面纯钢筋截面的受弯承载力与混凝土无关的受弯承载力与混凝土无关因此截面破坏形状不受因此截面破坏形状不受As2配筋量的影响，实际上这部配筋量的影响，实际上这部分配筋可以很大，如构成钢骨混凝土构件。分配筋可以很大，如构成钢骨混凝土构件。根本公式第四章 受弯构件适用条件max,120max,1max010 sscsycbsbbbhfMffbhAhx或或ahhaxs002或双筋截面普通不会出现双筋截面普通不会出现少筋破坏情况，故可不少筋破坏情况，故可不用验算最小配筋率。用验算最小配筋率。第四章 受弯构件20max,1bhfMcs当当 x 2a求x 、gs，YsyysysAffhfMA01N)(0ahfMAys第四章 受弯构件4.6 T型截面受弯构件正截面承型截面受弯构件正截面承载力计算载力计算NoImage第四章 受弯构件第四章 受弯构件第四章 受弯构件4.4 正截面受弯承载力计算翼翼缘缘计计算算宽宽度度fb T 形形