受弯构件设计-钢筋混凝土受弯构件短暂状况的应力计算（结构设计）

正常使用阶段的特点1、计算依据不同：承载能力极限状态是以破坏阶段（Ⅲa）的状态为建立计算图式的基础；而使用阶段一般是指第Ⅱ阶段，即梁带裂缝工作阶段。

2、

影响程度不同：与承载能力极限状态相比，超过正常使用极限状态所造成的后果（如人员伤亡和经济损失）的危害性和严重性相对要小一些、轻一些，因而可适当放宽对其可靠性的保证率的要求。3、计算的内容不同：

承载能力极限状态：包括截面设计和截面复核。其计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋数量及钢筋布置，以保证：γ0Md≤Mu。

正常使用阶段：验算正常使用情况下裂缝宽度和变形小于规范规定的各项限值。

4、荷载效应及抗力的取值不同

承载能力极限状态：汽车荷载应计入冲击系数，作用效应及抗力均应采用考虑了分项系数的设计值；将多种作用效应设计值进行最不利组合，取用不同的效应组合系数。

正常使用极限状态：汽车荷载可不计冲击系数，作用效应取短期效应和长期效应的一种或几种组合。

短期效应组合：永久作用标准值+可变作用频遇值；

长期效应组合：永久作用标准值+可变作用准永久值两种极限状态的区别结构的功能:

安全性——结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。

适用性——结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。例如，不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。

耐久性——结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性。例如，不发生开展过大的裂缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳化导致钢筋的锈蚀。正常使用极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态计算应力计算正常使用极限状态计算（持久状况、短暂状况、偶然状况）（持久状况）（持久状况、短暂状况）钢筋混凝土构件（短暂状况）预应力混凝土构件一、两种极限状态的区别

承载能力极限状态计算：

讨论构件在各种不同受力状态下的承载力计算，承载力计算是保证结构安全的首要条件，由此决定了构件的尺寸、材料、配筋及构造。

正常使用极限状态验算：

钢筋混凝土构件除了可能由于强度破坏或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大等影响构件的适用性及耐久性，而达不到结构正常使用要求。因此，对于所有的钢筋混凝土构件都要求进行承载力计算，而对某些构件，还要根据使用条件进行正常使用极限状态的验算，以保证在正常使用情况下的应力、裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值。

二、正常使用极限状态验算的内容：施工阶段的砼和钢筋应力验算。使用阶段的变形。使用阶段的最大裂缝宽度。施工阶段的应力计算

《公路桥规》要求进行施工阶段的应力计算，即短期荷载作用下的应力验算。钢筋混凝土梁在施工阶段，特别是梁的运输、安装过程中，梁的支承条件、受力图式会发生变化。

《公路桥规》规定在进行施工阶段验算时，应根据可能出现的施工荷载进行内力组合。构件在吊装时，构件重力应乘以动力系数1.2或0.85，并可视构件具体情况适当增减。当吊机行驶在桥梁上进行安装时，应该对已安装的构件进行验算，吊机应乘以1.15的荷载系数。如吊机所产生的效应设计值小于按持久状况承载能力极限状态计算的荷载效应设计值时，可不进行验算。截面换算的基本假定一、受弯构件进入第Ⅱ工作阶段的受力特征（1）弯曲竖向裂缝已形成并开展，截面中和轴以下大部分混凝土已退出工作，（2）截面开裂区纵向受力钢筋承受的拉应力σs还远低于其屈服强度，受压区混凝土的压应力图形大致是抛物线形。（3）受弯构件的荷载-挠度（跨中）关系曲线是一条接近于直线的曲线。钢筋混凝土受弯构件的第II工作阶段可称为开裂后弹性阶段。二、截面换算的三项基本假定1、平截面假定：

认为梁的各截面在梁受力并发生弯曲变形以后，仍保持为平面。根据平截面假定，平行于梁中和轴的各纵向纤维的应变与其到中和轴的距离成正比。同时，由于钢筋与砼之间的粘结力，钢筋与其同一水平线的砼应变相等。即：2、弹性体假定钢筋混凝土受弯构件在进行带裂缝工作时，混凝土受压区的应力分布图形近似地看作直线分布，即受压区混凝土的应力与平均应变成正比；同时，假定在受拉钢筋水平位置处混凝土的平均拉应变与应力成正比。3、受拉区混凝土完全不能承受拉应力。拉应力完全由钢筋承受。受弯构件的开裂截面图a)开裂截面；b)应力分布；c)开裂截面的计算图式因为

故有αEs称为钢筋混凝土构件截面的换算系数，等于钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，αEs=Es/Ec。换算截面几何特征值的计算换算截面的定义

将钢筋和混土两种材料组成的实际截面换算成为一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面即换算截面。概念：换算成同一种材料（钢筋→混凝土）作用：符合材料力学单一材料，求截面特性、应力关键：求钢筋的换算面积Asc换算原则：合力大小相等、作用位置相同

换算原则：换算前后合力的大小和作用点的位置不变。∴∵式中：——钢筋截面积换算成假想的受拉混凝土截面积——钢筋混凝土构件截面的换算系数，等于弹性模量比。即钢筋的换算面积

换算截面法截面正应力计算《公路桥规》规定，受弯构件正截面应力应符合下列条件：

受压区混凝土边缘纤维应力

：受拉钢筋应力：

式中的fck、fsk分别为混