水工钢筋混凝土结构总结

1、绪论：钢筋混凝土的优缺点：优点：耐久性好；整体性好；可模性好；耐火性好；就地取材；节约钢材。缺点：自重大；施工比较复杂，工序多，施工时间较长；耗费木材较多；抗裂性差；修补和加固工作比较困难。钢筋混凝土的分类：按结构的构造外形可分为：杆件体系和非杆件体系。按结构的受力状态可分为：受弯构件，受压构件，受拉构件， 受扭构件。按结构的制造方法可分为：整体式，装配式以及装配整体式三种。按结构的初始应力状态可分为：普通 钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构。第一章：1.钢筋按力学性能分类：热轧钢筋，其力学性质相对较软，称之为软钢；预应力钢丝，钢绞线，螺纹钢筋及钢棒，其 力学性质高强而硬，称之为硬钢。2软钢

2、的力学性能：软钢从加载到拉断，有四个阶段，即弹性阶段，屈服阶段，强化阶段与破坏阶段。屈服强度（流限） 是软钢的主要强度指标。混凝土结构构件中的钢筋，当应力达到屈服强度后，荷载不断增加，应变会继续增大，使得 混凝土裂缝开展过宽，构件变形过大，结构构件不能正常使用。所以软钢钢筋的受拉强度限值以屈服强度为准，其强 化阶段只作为一种安全储备考虑。仆筋的舟壬性能钢材中含碳量越高，屈服强度和抗拉强度就越高，伸长率就越小，A.软锅的力学性能睥弹性阶段6屈理强度4,（受拉强度限 值）强化阶段 小一颈缩阶段 6比例极限 5抗拉强度软钢：有明显屈服点的钢筋，如焦轧I IV级辆筋流幅也相应缩短。伸长率：钢筋拉断时应

3、变，反应钢筋塑性性能的 指标。伸长率大的钢筋，拉断前有足够的预兆，延性较好。&硬钢的力学昨能*点=比倒极限硬钢没有明确的屈服台阶t流幅）,所以计算中以“协定葩限”作为强 度标推以气表示，一般气.溯米 拭技极限强度71卜卷85唾协定流限，强度没计指标，指髭加 载及卸载后面存有0.2%永久残余 变形时的应力。如热处理钢筋发废强钢丝。硬钢的力学性能：硬钢强度高，但塑性差，脆性大。从加载到拉断，不像软钢那样有明显的阶段，基本上不存在屈 服阶段（流幅）。硬钢塑性差，伸长率小。因此，用硬钢配筋的混凝土构件，受拉破坏时往往突然断裂，不像软钢 配筋的构件那样有明显的预兆。混凝土强度：4.1混凝土的立方体抗压强

4、度和强度等级：我国混凝土结构设计规范规定以边长为150mm的立方体，在温度为（203）T，相对湿度不小于90%的条件下养护28d，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标 准值兀诚做为混凝土强度等级，以C表示。实验情况：压力T试件T裂缝发展T扩张T丧失承载力影响强度的因素：水泥强度等级，水泥用量，水灰比，配合比，龄期，施工方法及养护条件。（我国的规范：不涂 润滑剂，以减小试件和压力机之间的摩擦力）4.2 轴心抗压强度fc：标准尺寸 150mmX150mmx300mm。fc=0-67fcuc.轴心抗拉强度棱柱体抗技强度是混凝土的基本强度指标，它远小于混巍土的立方体抗压强度.-般条件

5、下，其值捆当于棱柱体抗 压强度的1 91 /18测置棱柱体抗拽强度:（1）直接受控法;（2）劈裂法.3 A.直接受拉时的棱柱体抗拉强度;考虑到构件和试件的区* 别，尺寸效应，加荷速度等 的影响，取4.3轴 心 抗 拉 强 度 ft=修24.3轴 心 抗 拉 强 度 ft轴心受拉试验对中困难r常采用立方体或圆柱体劈裂试r/轴心受拉试验对中困难r常采用立方体或圆柱体劈裂试W血项?7V k翡裂试验我国根据100mm立方体的劈 裂与抗压试验结果对比有： 件心也严匾隈土嵌向度力下的遥度曲雄立方体就件通这垫条施加线载荷 P,垂直我面上除垫条附近外，产生 均勾控应力，当控应力达到/；时，试 件对半够箱。4.

6、4复合应力状态下的混凝土强度：（1）双向受压时（1区），混凝土的抗压强度比单向受压的强度高，一向抗压强 度随另一向压应力的增加而增加。（2匾隈土嵌向度力下的遥度曲雄立方体就件通这垫条施加线载荷 P,垂直我面上除垫条附近外，产生 均勾控应力，当控应力达到/；时，试 件对半够箱。混凝土的变形：一类是由外荷载作用而产生的受力变形；另一类是由温度和干湿变化引起的体积变形。徐变与塑变得区别：徐变和塑性变形不同。塑性变形主要是混凝土中结合面裂缝的扩展延伸引起的，只有当应力超 过了材料的弹性极限后才发生，而且是不可恢复的。徐变不仅部分可恢复，而且在较小的应力时就能发生。产生徐变的原因：一个原因是混凝土受力后

7、，水泥石中的凝胶体产生的粘性流动要延续一个很长的时间，因此沿混 凝土的受力方向会继续发生随时间而增长的变形；另一原因是混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加， 从而导致变形的增加。在应力较小时，徐变以第一种原因为主，应力较大时，徐变以第二种原因为主。影响混凝土徐变的因素：徐变与加载应力大小的关系；徐变与加载龄期的关系；周围湿度对徐变的影响% * 第二章结构极限状态:结构的极限状态是指结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此 特定状态就称为该功能的极限状态。分类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。荷载随时间的变异性和出现的可能性分类：永久荷载，指在设计基

8、准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值 相比可以忽略不计的荷载，也称为恒载；可变荷载，指在设计基准期内其量值随时间变化，或其变化与平均值相比不 可忽略的荷载，也称为活载；偶然荷载，指在设计基准期内不一定出现，但一旦出现其量值很大且持续时间很短的荷 载。三个代表值：永久荷载或可变荷载的标准值；可变荷载的组合值，频遇值；准永久值。结构功能函数：荷载效应S，结构抗力R。Z=R-S，当Z0时，结构安全可靠；Z0时，结构就失效；当Z=0时，结构 处于极限状态。所以，公式Z=0就称为极限状态方程。第三章混凝土保护层：纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离。混凝土保护层厚度的作用：保护纵向钢筋不被锈蚀

9、； 发生火灾时延缓钢筋温度上升；保证纵向钢筋与混凝土的较好粘结。在钢筋混凝土构件中，为防止钢筋锈蚀，并保 证钢筋和混凝土牢固粘结在一起，钢筋外面必须有足够厚度的混凝土保护层。这种必要的保护层厚度主要与钢筋混凝 土结构构件的种类，所处环境条件等因素有关。纵向受力钢筋的混凝土保层厚度最小值见附录4表1。单双筋截面概念：受弯构件中，仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面称为单筋截面，受拉区和受压区都配置纵向受 力钢筋的截面称为双筋截面。分布钢筋的作用：是将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋，同时在施工中用以固定受力钢筋，并起抵抗混凝土收缩 和温度应力的作用。分部钢筋布置在受力钢筋的内侧，且每米板宽中分布钢筋的

10、截面面积不少于受力钢筋截面面积的 15% （集中荷载时为25%）。梁从加载到破坏的三个阶段:第一阶段-未裂阶段。荷载很小时，梁的截面在弯曲后仍保持为平面，变形基本上是弹 性的，应力与应变之间保持线性关系，混凝土受拉及受压区的应力分布均为线性。当荷载逐渐增加到这个阶段的末尾 时，混凝土受拉应力大部分达到混凝土抗拉强度/1。此时受拉区混凝土呈现出很大的塑性变形，拉应力图形表现为曲线 状，若荷载再稍有增加，受拉区的混凝土就将发生裂缝。但受压区压应力远小于抗压强度。在未裂阶段中，拉力是由受拉混凝土与受拉钢筋共同负担的，两者应变相同，钢筋应力很低，一般只达2030N/mm2o第二阶段-裂缝阶段。 当荷载

11、继续增加，混凝土受拉边缘的应变超过受拉极限变形，受拉区混凝土就出现裂缝，就进入第二阶段。裂缝一旦 出现，裂缝截面的受拉区混凝土大部分退出工作，拉力几乎全部由受拉钢筋承担，应力突然增大。随着荷载增加，裂 缝扩大并向上延伸，中和轴也向上移动，应变增大，受压区混凝土也有一定的塑性变形发展。第二阶段相当于一般不 要求抗裂的构件在正常使用时的情况，它是计算构件正常使用阶段的变形和裂缝宽度时所依据的应力阶段。第三阶段 -破坏阶段。随着荷载继续增加，钢筋拉应力不断增大，最终达到屈服强度;，即认定梁已进入“破坏阶段”。此时钢 筋应力不增加而应变迅速增大，促使裂缝急剧开展并向上延伸。在边缘纤维受压应变达到极限压

12、应变u时，受压混凝 土发生纵向水平裂缝而被压碎，梁就随之破坏。是按极限状态方法计算受弯构件正截面承载力时所依据的应力阶段。正截面破坏特征：（1）适筋破坏：配筋量适中的截面，在开始破坏时，裂缝截面的受拉钢筋的应力首先到达屈服强 度，发生很大的塑性变形，有一根或几根裂缝迅速扩展并向上延伸，受压区面积大大减小，迫使混凝土边缘应变达到 极限压应变/混凝土被压碎，构件即告破坏。适筋梁在破坏前，构件有显著的裂缝开展和挠度，即有明显的破坏预 兆。属于延性破坏。（2）超筋破坏:若钢筋用量过多，加载后受拉钢筋应力尚未达到屈服强度前，受压混凝土却已先达到 极限压应变而被压坏，致使整个构件也突然破坏。超筋梁在破坏时

13、裂缝根数较多，裂缝宽度却比较细，挠度也比较小。 压坏前无明显预兆，破坏突然发生，属于脆性破坏。（3）少筋破坏：若配筋量过少，受拉区混凝土一旦出现裂缝，裂 缝截面的钢筋拉应力很快达到屈服强度，并可能经过流幅段而进入强化阶段。少筋梁在破坏时往往只出现一条裂缝， 但裂缝开展很宽，挠度也很大。虽然受压区混凝土还未压碎，但对于一般的板梁实用上已认为不能用。可以认为它的 开始弯矩就是它的破坏弯矩。属于脆性破坏。受弯构件计算方法的基本假定：1）平截面假定，根据平截面假定，截面上任意点的应变与该点到中和轴的距离成反 比，所以平截面假定提供了变形协调的几何关系。2）不考虑受拉区混凝土的工作。对于极限状态下的承载

14、力计算来说， 受拉区混凝土的作用相对很小，可忽略。3）受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力-应变曲线。4）有明显屈 服点的钢筋（热轧钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑性曲线。单筋矩形截面计算简图，计算公式，公式条件及物理意义:P667双筋矩形受弯构件正截面计算简图，计算公式，公式条件及物 理意义。P77艰筋袱面的分邢8.T形截面计算公式，判别公式P85, 87第四章弯剪裂缝：在弯矩M和剪力V共同作用的剪跨段，梁腹部的主拉应力方向是倾斜的，而在梁的下边缘主拉应力方向 接近于水平。所以在这些区段，可能在梁下部先出现较小的垂直裂缝。，然后延伸为斜裂缝，这种斜裂缝称为弯剪裂缝。腹剪裂缝：当

15、梁腹很薄时，支座附近（主要是剪力V的作用）的最大主拉应力出现于梁腹中和轴周围，就可能在此 出现斜裂缝，然后向上，下方延伸，这种裂缝称为腹剪裂缝。无腹筋梁斜截面受剪破坏形态：分为斜拉破坏，剪压破坏和斜压破坏，其发生的条件主要与剪跨比入有关。1）斜拉 破坏:当剪跨比入3时，无腹筋梁常发生斜拉破坏。在这种破坏形态中，斜裂缝一出现就很快形成临界斜裂缝，并迅速 向上延伸到梁顶的集中荷载作用点处，将整个截面裂通，整个构件被斜拉为两部分而破坏。其特点是整个破坏过程急 速而突然，破坏荷载比斜裂缝形成时的荷载增加不多。斜拉破坏的原因是由于混凝土余留截面上剪应力的上升，使截面上的主拉应力超过了混凝土抗拉强度。2）

16、剪压破坏：当剪跨比1A 3时，常发生剪压破坏。在这种破坏形态中， 先出现垂直裂缝和几条细微的斜裂缝。当荷载增大到一定程度时，其中一条斜裂缝发展成临界斜裂缝。这条临界斜裂 缝虽向斜上方伸展，但仍能保留一定的压区混凝土截面不裂通，直到斜裂缝末端的余留混凝土在剪应力和压应力共同 作用下被压碎而破坏。它的破坏过程比斜拉破坏缓慢一些，破坏时的荷载明显高于斜裂缝出现时的荷载。剪压破坏的 原因是由于混凝土余留截面上的主压应力超过了混凝土在压力和剪力共同作用下的抗压强度。3）斜压破坏：当剪跨比 入1时，常发生斜压破坏。在这种破坏形态中，在靠近支座的梁腹部首先出现若干条大体平行的斜裂缝，梁腹被分割 成几条倾斜的

17、受压柱体，随着荷载的增大，过大的主压应力将梁腹混凝土压碎。有腹筋梁破坏形态：在有腹筋梁中，除剪跨比入对破坏形态有影响外，腹筋数量也影响着破坏形态的发生。1）斜拉 破坏:腹筋数量配置很少且剪跨比比较大的有腹筋梁将发生斜拉破坏。2）剪压破坏：腹筋配置比较适中的有腹筋梁大部 分发生剪压破坏。腹筋数量配置很少但剪跨比不大的有腹筋梁仍将发生剪压破坏。3）斜压破坏：当腹筋配置得过多或 剪跨比很小，尤其梁腹较薄时，将发生斜压破坏。腹筋作用：配置腹筋是提高梁受剪承载力的有效措施。梁在斜裂缝发生之前，因混凝土变形协调影响，腹筋的应力很 低，对阻止斜裂缝的出现几乎没有什么作用。但是当斜裂缝出现之后，和斜裂缝相交的

18、腹筋，就能通过以下几个方面 充分发挥其抗剪作用：1）与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很大一部分剪力。2）腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓 斜裂缝向上伸展，保留了更大的剪压区高度，从而提高了混凝土的受剪承载力;。3）腹筋能有效地减少斜裂缝的开展 宽度，提高斜截面上的骨料咬合力站。4）箍筋可限制纵向钢筋的竖向位移，有效地阻止混凝土沿纵筋的撕裂，从而提 高纵筋的销栓力。影响斜截面破坏承载力主要因素：剪跨比，随着剪跨比的减小，斜截面受剪承载力有增高的趋势；混凝土强度，实 验表明，受剪承载力随混凝土抗拉强度的提高而提高，两者基本呈线性关系；纵筋配筋率及其强度，增加纵筋配筋率 可抑制斜裂缝向受压区的伸展，从而

19、提高骨料咬合力，并加大了剪压区高度，使混凝土的抗剪能力提高，同时也提高 了纵筋的销栓作用，总之随着配筋率的增大，梁的受剪承载力有所提高，但增幅不大；腹筋配筋率及其强度（见腹筋 作用）；截面形状及尺寸；加载方式；结构类型；弯起钢筋。构件截面尺寸规定物理意义：当构件截面尺寸较小而荷载又过大时，就会在支座上方产生过大的主压应力，使构件 端部发生斜压破坏，这种破坏形态的受剪承载力基本取决于混凝土的抗压强度及构建的截面尺寸，而腹筋数量的影响 甚微。为了防止发生斜压破坏和避免构件在使用阶段过早地出现斜裂缝及裂缝开展过大，构件截面尺寸应符合：当垢4.0时，KV 025fcbh0；当匕2 6.0时，KV 0.

20、2fcbhQ；当4.0妇Mb。因此，在纵筋被切断或被弯起时，沿梁轴线各正截面抗弯及斜截面抗弯就可能成为问题。抵抗弯矩图与弯矩图关系：Mr图代表梁的正截面的抗弯能力，为保证正截面受弯承载力，在各个截面上都要求Mr不 小于M，即与M图是同一比例尺的Mr图必须将M图包括在内。Mr图与M图越贴近，表示钢筋强度的利用越充分， 这是设计中应力求做到的一点。腹筋最大间距限制：如腹筋间距过大，有可能在两根腹筋之间出现不与腹筋相交的斜裂缝，这时腹筋便无从发挥作 用。同时箍筋分布的疏密对斜裂缝开展宽度也有影响，采用较密的箍筋对抑制斜裂缝宽度有利。为此有必要对腹筋的 最大间距smax加以限制。4.5节表4-1保证斜

21、截面受弯承载力条件：切断纵筋时如何保证斜截面的受弯承载力：在正截面受弯承载力已不需要某一根钢筋 时，应将该钢筋伸过其理论切断点一定长度妇后才能将它切断。纵筋弯起时如何保证斜截面的受弯承载力：在弯起纵 筋时，弯起点必须设在该钢筋理论切用点以外不小于0.5扁的地方。第五章轴心受压构件计算公式：P140偏心受压构件计算简图，计算公式，公式条件及物理意义：P143, 1440.3%时，可按大偏心受压构件设计；当ne0：-。大偏心受拉，。0 3时，则板上荷载绝大部分沿短跨 方向传到次梁上，因此，可仅考虑板在短跨方向受力，故称为单向板。双向板肋形结构：当梁格布置使板的长，短跨 之比12/11 2时，则板上

22、的荷载将沿两个方向传到四边的支撑梁上，计算时应考虑两个方向受力，故称为双向板。内力计算，截面设计，绘制配筋图。肋形结构设计步骤：梁格布置，计算简图，五特逐itSE求姓不罪内力时均布活荷魅布童图憾不和内力展人弯职加力W,.注 表中#、Kftr* !, E.盆A. fl, 命即为村与衣障株母.上南五特逐itSE求姓不罪内力时均布活荷魅布童图憾不和内力展人弯职加力W,.注 表中#、Kftr* !, E.盆A. fl, 命即为村与衣障株母.上南L孙副为就刈左，古代耳，4& G a心】乙 2!凸一IT芷 7已liiirn理想铰与塑性铰的区别：1）理想钗不能传 递弯矩，而塑性钗却能承担相当于该截面极 限承

23、载力的弯矩。2）理想钗可以在两个方向 自由转动，而塑性钗却是单向钗，不能反向转动，只是在弯矩作用下沿弯矩作用方向做有限的转动。塑性钗的转动能力与配筋率及混凝土压应变有关，配筋率越 小塑性钗转动能力越大。塑性钗不能无限制地转动，当截面受压区混凝土被压碎时，转动幅度也就达到其极限值。3） 理想钗集中于一点，塑性钗不是集中于一点而是由一个塑性钗区。单双向板的计算简图：次梁和主陞分别计算。二、计尊简（8设计时把肋形结构分解次梁和主陞分别计算。二、计尊简（8设计时把肋形结构分解为板、计克简图应.&示出板或梁的 跨数，支座性质.荷载形式、 大小及作用位置.各大的计 算跨度等。（单向板）(C)(d)（双向板）第十章(C)(d)（双向板）预应力混凝土概念，优缺点：预应力混凝土就是在外荷载作用之前，先对混凝土预加压力，造成人为的应力状态。 优点：施加预应力能使裂缝推迟出现或