受弯构建的正截面受弯承载力.ppt
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1、,混凝土结构设计原理,Design Principle for Concrete Structure,第四章 受弯构件的正截面受弯承载力,4.1受弯构件的一般构造,受弯构件的一般构造,与构件的计算轴线相垂直的截面称为正截面。结构和构件要满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。梁、板正截面受弯承载力计算就是从满足承载能力极限状态出发的,即要求满足 MMu(4-1)式中的M是受弯构件正截面的弯矩设计值,它是由结构上的作用所产生的内力设计值;Mu是受弯构件正截面受弯承载力的设计值,它是由正截面上材料所产生的抗力。,(1)截面形状,梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心板和倒 L形梁等对称和不
2、对称截面,(2)梁、板的截面尺寸,1)矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.03.5;T形截面梁的h/b一般取2.54.0(此处b为梁肋宽)。矩形截面的宽度或T形截面的肋宽b一般取为100、120、150、(180)、200、(220)、250和300mm,300mm以下的级差为50mm;括号中的数值仅用于木模。2)梁的高度采用h250、300、350、750、800、900、1000mm等尺寸。800mm以下的级差为50mm,以上的为l00mm。3)现浇板的宽度一般较大,设计时可取单位宽度(b=1000mm)进行计算。,(3)材料选择,1)混凝土强度等级,梁、板常用的混凝土强度等级是C20、C3
3、0、C40。2)钢筋强度等级及常用直径,梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400级或RRB400级(级)和HRB335级(级),常用直径为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。根数最好不少于3(或4)根。3)梁的箍筋宜采用HPB235级(级)、HRB335(级)和HRB400(级钢筋)级的钢筋,常用直径是6mm、8mm和10mm。4)板的分布钢筋,当按单向板设计时,除沿受力方向布置受力钢筋外,还应在垂直受力方向布置分布钢筋。分布钢筋宜采用HPB235级(级)和HRB335级(级)级的钢筋,常用直径是6mm和8mm。,4)纵向受拉钢筋的配筋百分率 设正截面上所有纵向受拉
4、钢筋的合力点至截面受拉边缘的竖向距离为a,则合力点至截面受压区边缘的竖向距离h0ha。这里,h是截面高度,下面将讲到对正截面受弯承载力起作用的是h0,而不是h,所以称h0为截面的有效高度,称bh0为截面的有效面积,b是截面宽度。纵向受拉钢筋的总截面面积用As表示,单位为mm2。纵向受拉钢筋总截面面积As与正截面的有效面积bh0的比值,称为纵向受拉钢筋的配筋百分率,用表示,或简称配筋率,用百分数来计量,即()(42)纵向受拉钢筋的配筋百分率在一定程度上标志了正截面上纵向受拉钢筋与混凝土之间的面积比率,它是对梁的受力性能有很大影响的一个重要指标。,5)混凝土保护层厚度 纵向受力钢筋的外表面到截面边
5、缘的垂直距离,称为混凝土保护层厚度,用c表示。,混凝土保护层有三个作用:保护纵向钢筋不被锈蚀;在火灾等情况下,使钢筋的温度上升缓慢;使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结。,4.2.1 受弯构件正截面受弯的受力过程,a,As,f,4.2受弯构件的正截面的受力分析,e,M,cr,M,u,f,y,弹性受力阶段(阶段):混凝土开裂前的未裂阶段,从开始加荷到受拉区混凝土开裂,梁的整个截面均参加受力,由于弯矩很小,沿梁高量测到的梁截面上各个纤维应变也小,且应变沿梁截面高度为直线变化。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形,但整个截面的受力基本接近线弹性,荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线基本接近直线。截面抗弯刚
6、度较大,挠度和截面曲率很小,钢筋的应力也很小,且都与弯矩近似成正比。,在弯矩增加到Mcr时,受拉区边缘纤维的应变值即将到达混凝土受弯时的极限拉应变实验值tu0,截面遂处于即将开裂状态,称为第I阶段末,用Ia表示。,带裂缝工作阶段(阶段):混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段,在开裂瞬间,开裂截面受拉区混凝土退出工作,其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担,导致钢筋应力有一突然增加(应力重分布),这使中和轴比开裂前有较大上移。,M0=Mcr0时,在纯弯段抗拉能力最薄弱的某一截面处,当受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土极限拉应变实验值tu0时,将首先出现第一条裂缝,一旦开裂,梁即由第I阶段转入为第阶段工
7、作。,随着弯矩继续增大,受压区混凝土压应变与受拉钢筋的拉应变的实测值都不断增长,当应变的量测标距较大,跨越几条裂缝时,测得的应变沿截面高度的变化规律仍能符合平截面假定,,弯矩再增大,截面曲率加大,同时主裂缝开展越来越宽。由于受压区混凝土应变不断增大,受压区混凝土应变增长速度比应力增长速度快,塑性性质表现得越来越明显,受压区应力图形呈曲线变化。当弯矩继续增大到受拉钢筋应力即将到达屈服强度fy0时,称为第阶段末,用a表示。,第阶段是截面混凝土裂缝发生、开展的阶段,在此阶段中梁是带裂缝工作的。其受力特点是:1)在裂缝截面处,受拉区大部分混凝土退出工作,拉力主要由纵向受拉钢筋承担,但钢筋没有屈服;2)
8、受压区混凝土已有塑性变形,但不充分,压应力图形为只有上升段的曲线;3)弯矩与截面曲率是曲线关系,截面曲率与挠度的增长加快了。,屈服阶段(阶段):钢筋开始屈服至截面破坏的 破坏阶段,纵向受力钢筋屈服后,正截面就进入第阶段工作。,钢筋屈服。截面曲率和梁的挠度也突然增大,裂缝宽度随之扩展并沿梁高向上延伸,中和轴继续上移,受压区高度进一步减小。弯矩再增大直至极限弯矩实验值Mu0时,称为第阶段末,用a表示。,在第阶段整个过程中,钢筋所承受的总拉力大致保持不变,但由于中和轴逐步上移,内力臂z略有增加,故截面极限弯矩Mu0略大于屈服弯矩My0可见第阶段是截面的破坏阶段,破坏始于纵向受拉钢筋屈服,终结于受压区
9、混凝土压碎。,其特点是:1)纵向受拉钢筋屈服,拉力保持为常值;裂缝截面处,受拉区大部分混凝土已退出工作,受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满,有上升段曲线,也有下降段曲线;2)弯矩还略有增加;3)受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变实验值cu时,混凝土被压碎,截面破坏;4)弯矩曲率关系为接近水平的曲线。,a状态:计算Mu的依据,a状态:计算Mcr的依据,阶段:计算裂缝、刚度的依据,适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点,4.2.2 试验研究分析及其主要结论,1)第阶段:从加载至混凝土开裂,弯矩从零增至开裂弯矩Mcr,该阶段结束的标志是混凝土拉应变增至混凝土极限拉应变,而并非混凝土应力增至ft。
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- 关 键 词:
- 构建 截面 承载力
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