给排水工程结构设计-第四章-受弯构件正截面受力性能.ppt
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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,混凝土结构基本原理,工程实例,梁板结构,挡土墙板,梁式桥,工程实例,主要截面形式,受弯构件的配筋形式,弯筋,箍筋,架立,截面尺寸和配筋构造 1.梁,净距25mm 钢筋直径d,净距30mm 钢筋直径d,净距30mm 钢筋直径d,截面尺寸和配筋构造 1.板,分布钢筋,板厚的模数为10mm,一、受弯构件的试验研究 1.试验装置,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,当配筋适中时-适筋梁的破坏过程,大量试验研究表明,当配筋量适当时,钢筋混凝土梁从开始加荷直至破坏,其正截面的受力过程可以分为如下三个阶段,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,
2、适筋破坏,适筋梁的破坏特点:受拉钢筋首先达到屈服强度,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。,试验分析:,适筋梁在从受拉钢筋开始屈服到截面完全破坏的这个过程中,虽然截面所能承担的弯矩增加甚微,但承受变形的能力却较强。,截面的塑性转动较大,即具有较好的廷性,使梁在破坏时裂缝开展较宽,挠度较大,而具有明显的破坏预兆。,钢筋和混凝土这两种材料的强度都能得到充分利用,符合安全、经济的要求,故在实际工程中,受弯构件都应设计成适筋梁。,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,当配筋很多时-超筋梁的破
3、坏过程,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,超筋破坏,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,当配筋很少时-少筋梁的破坏过程,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,少筋破坏,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,结论一,适筋梁具有较好的变形能力,超筋梁和少筋梁的破坏具有突然性,设计时应予避免,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,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指标,一、受弯构件的试验研究 2.试验结果,最小配筋率,结论三,在适筋和少筋破坏之间也存在一种“界限”破坏。其破坏特征
4、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指标,二、单筋矩形梁的基本计算公式 1.基本假定,平截面假定-平均应变意义上,混凝土受压时的应力-应变关系,u,0,o,c,fc,c,二、单筋矩形梁的基本计算公式 1.基本假定,二、单筋矩形梁的基本计算公式 1.基本假定,不考虑混凝土的抗拉强度。对处于承载能力极限状态下的正截面,其受拉区混凝土的绝大部分因开裂已经退出工作,而中和轴以下可能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、单筋矩形梁的基本计算公式 1.基本假定,钢筋的应力-应变关系,二、单筋矩形梁的基本计算公式 1.压区混凝土等效矩形应力图
5、形(极限状态下),原则:C的大小和作用点位置不变,二、单筋矩形梁的基本计算公式,基本公式,适筋梁,截面抵抗矩系数,截面内力臂系数,将、s、s制成表格,知道其中一个可查得另外两个,二、单筋矩形梁的基本计算公式,3.极限受弯承载力的计算,(一)适筋梁的最大配筋率及相对界限受压区高度,适筋梁与超筋梁破坏的本质区别:,三、基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;,后者在钢筋屈服前,受压区混凝土首先达到弯曲受压极限压应变,导致构件破坏。,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,则属于超筋梁。,当梁的钢筋等级和
6、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,当其受拉钢筋开始屈服时,受压区边缘也刚好达到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,2.界限受压区高度,适筋梁,平衡配筋梁,超筋梁,2。适筋梁的最小配筋率,钢筋混凝土梁的Mu=素混凝土梁的受弯承载力Mcr,混凝土结构设计规范GB50010中取:Asmin=sminbh,配筋较少压区混凝土为线性分布,具体应用时,应根据不同情况,进行调整,0.2%,四、基本公式的应用,在实际设计中,基本公式的应用主要有两种情况,即截面设计
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