鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)演示文稿

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)演示文稿目前一頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)目前二頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)1材料的力學(xué)性能1.1鋼筋的類別及力學(xué)性能1.1.1鋼筋的種類和級別1）熱軋鋼筋HPB235,HRB335,HRB400,RRB4002）冷軋帶肋鋼筋3）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒、螺紋鋼筋4）消除預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線目前三頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)1.1.2鋼筋的力學(xué)性能

軟鋼s

s—es理想彈塑性本構(gòu)模型

硬鋼應(yīng)力—應(yīng)變曲線

目前四頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)1.1.3混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求1）鋼筋的強(qiáng)度2）鋼筋的塑性3）鋼筋的可焊性4）鋼筋的耐火性5）鋼筋與混凝土的粘結(jié)力目前五頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)1.2混凝土的強(qiáng)度、變形及其影響因素1.2.1混凝土的強(qiáng)度1）混凝土立方體抗壓強(qiáng)度及混凝土強(qiáng)度等級2）混凝土軸心抗壓強(qiáng)度3）混凝土抗拉強(qiáng)度

A.直接拉伸法

B.劈裂法4）復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度目前六頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)1.2.2混凝土的變形1）一次短期荷載下的混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線2）混凝土單軸受壓應(yīng)力—應(yīng)變曲線的簡化模型3）混凝土的彈性模量4）混凝土重復(fù)荷載下的變形性能5）荷載長期作用下混凝土的變形性能

6）混凝土的收縮——混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象

目前七頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)混凝土的徐變混凝土的徐變是指混凝土在長期荷載作用下應(yīng)變或變形隨時間而增長的現(xiàn)象。影響混凝土徐變的因素很多，可主要?dú)w結(jié)為三個方面：加載史；混凝土內(nèi)在因素；環(huán)境因素。（1）應(yīng)力越大徐變越大，當(dāng)混凝土應(yīng)力較大時（sc＞0.5fc），產(chǎn)生非線性徐變，徐變變形比應(yīng)力增長要快。荷載持續(xù)的時間越長，徐變越大。（2）混凝土齡期越小，徐變越大。（3）混凝土強(qiáng)度高，密實(shí)度高徐變小。（4）水灰比越大徐變越大，當(dāng)水灰比不變時，水泥用量越多徐變越大。（5）構(gòu)件的厚度小，徐變大。（6）養(yǎng)護(hù)條件好（高溫高濕）徐變小。目前八頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)1.2.3鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)（1）鋼筋與混凝土有大體相同的溫度膨脹系數(shù)，鋼材線膨脹系數(shù)為1.2×10-5，混凝土為（1.0～1.5）×10-5。這樣，在溫度變化時，溫度應(yīng)力的影響一般可不予考慮。（2）混凝土對鋼筋起到很好的保護(hù)作用，可避免鋼筋過早銹蝕，提高耐久性。（3）鋼筋與混凝土之間有很好的粘結(jié)作用。目前九頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本計算原則2.1現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（SL191-2008）采用的計算方法采用極限狀態(tài)設(shè)計方法，在規(guī)定的材料強(qiáng)度和荷載取值條件下，采用在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以安全系數(shù)表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計。2.1.1結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)及其分類1.極限狀態(tài)的定義

2.極限狀態(tài)的分類承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)目前十頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2.1.2荷載分類及荷載標(biāo)準(zhǔn)值1）荷載分類結(jié)構(gòu)上的荷載，按其隨時間的變異性不同可分為以下三類;（1）永久荷載（恒荷載）；（2）可變荷載（活荷載）；（3）偶然荷載；2）荷載標(biāo)準(zhǔn)值

荷載的標(biāo)準(zhǔn)值的取值

目前十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2.1.3材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計值1）材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值

mf——材料強(qiáng)度平均值；sf——材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；af——材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的保證率系數(shù)；df——材料強(qiáng)度變異系數(shù)。2）材料的強(qiáng)度設(shè)計值混凝土γc=1.4

軟鋼取γs=1.1硬鋼取γs=1.4材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計值

目前十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2.2.1承載力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式設(shè)計表達(dá)式：1基本組合當(dāng)永久荷載對結(jié)構(gòu)起不利作用時：

當(dāng)永久荷載對結(jié)構(gòu)起有利作用時：2.2極限狀態(tài)設(shè)計的實(shí)用設(shè)計表達(dá)式

目前十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2偶然組合混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力安全系數(shù)KSAk—偶然荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的荷載效應(yīng)水工建筑物級別12、34、5荷載效應(yīng)組合基本組合偶然組合基本組合偶然組合基本組合偶然組合鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土1.351.151.201.001.151.00素混凝土按受壓承載力計算的受壓構(gòu)件、局部承壓1.451.251.301.101.251.05按受拉承載力計算的受壓、受彎構(gòu)件2.201.902.001.701.901.60目前十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2.2.2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式

Sk(·)——正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合值函數(shù)C——結(jié)構(gòu)的功能限值（裂縫寬度或撓度限值）

fk——材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

ak——結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值目前十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3承載能力極限狀態(tài)計算3.1鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計算

受彎構(gòu)件截面形式受彎構(gòu)件正截面試驗研究目前十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)

梁的工作階段A.試驗結(jié)果分析B.梁的工作階段Ⅰ.第Ⅰ階段——拉區(qū)混凝土未裂階段

Ⅱ.第Ⅱ階段——裂縫階段

Ⅲ.第Ⅲ階段——破壞階段

C.梁正截面破壞形態(tài)Ⅰ.適筋破壞

Ⅱ.超筋破壞

Ⅲ.少筋破壞目前十七頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.1.3正截面受彎承載力計算1）基本假定

(1)平截面假定。

(2)不考慮受拉區(qū)混凝土參加工作，拉力完全由鋼筋承擔(dān)。

(3)采用理想化的混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變（sc~ec）關(guān)系曲線作為計算的依據(jù)。

(4)鋼筋ss~es關(guān)系曲線采用理想彈塑性模型。目前十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2）界限破壞及界限受壓區(qū)高度適筋、超筋、界限破壞時的截面平均應(yīng)變圖目前十九頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)Asx0bh0hbes=eyMus0fyAsMufcx0bh0xbx0bfyAsecu圖4.3.11界限破壞時的截面受壓區(qū)高度及混凝土等效應(yīng)力圖形界限破壞時截面實(shí)際相對界限受壓區(qū)高度x0b:目前二十頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)在實(shí)際設(shè)計計算中，用矩形等效應(yīng)力圖代替實(shí)際應(yīng)力圖，并近似取xb=bx0b，故：水工規(guī)范取b=0.8,ecu=0.0033,則：(3.5)

式中xb——相對界限受壓區(qū)計算高度；

xb——界限受壓區(qū)計算高度；

h0——截面有效高度；

fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；

Es——鋼筋彈性模量；理論上講，計算高度x=x/h0≤xb，則為適筋破壞；若x=x/h0>xb，則為超筋破壞。新規(guī)范SL191-2008與規(guī)范SL/T191-96相比給出更嚴(yán)格的規(guī)定，即：x≤0.85xb（x≤0.85xbh0）從式(4.3.5)可以看出，相對界限受壓區(qū)計算高度xb和鋼筋等級有關(guān)。對于沒有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，因ey=fy/Es+0.002,帶入式(3.5)，可得：

(3.6)

目前二十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)4.3.1.4單筋矩形截面構(gòu)件正截面承載力計算基本公式：（3.7）

（3.8）1）截面配筋設(shè)計（1）由式（3.8）計算（2）由，求x。（3）若x≤0.85xb，則求r=xfc/fy，As=rbh0。若As<rminbh0，則取As=rminbh0；若x>0.85xb，則梁會發(fā)生超筋破壞，應(yīng)增大梁截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度或采用后面介紹的雙筋截面。2）承載力復(fù)合（1）由式（）計算x。（2）如果x≤0.85xb，則由式（3.8）計算K；如果x>0.85xb，則取x=0.85xb，仍由式（3.8）近似計算K。（3）如果K≤[K]，則梁正截面承載力符合要求，否則梁正截面承載力不符合要求。[K]為規(guī)范規(guī)定的承載力安全系數(shù)目前二十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算3.2.1概述3.2.2無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)1）斜拉破壞2）剪壓破壞3）斜壓破壞目前二十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.2.3影響梁斜截面承載力的主要因素1）剪跨比2）混凝土強(qiáng)度3）箍筋配筋率r目前二十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.2.4有腹筋梁斜截面受剪承載力計算1）腹筋作用2）有腹筋梁的破壞形態(tài)3）有腹筋梁斜截面受剪承載力計算公式A.僅配箍筋對于承受集中力為主的重要的獨(dú)立梁，上式中的系數(shù)0.7改為0.5；1.25改為1.0。目前二十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)B.同時配有箍筋和彎起鋼筋4）公式的適用范圍A.上限當(dāng)hw/b≤4時當(dāng)hw/b≥6時當(dāng)4

<hw/b<6時，按線性內(nèi)插法確定。

B.下限（最小配筋率）對HPB235級鋼筋，對HRB335級鋼筋，目前二十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.3受扭構(gòu)件承載力計算3.3.1概述3.3.2純扭構(gòu)件承載力計算

1）變角空間桁架理論目前二十七頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2）規(guī)范給出的矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算公式K—承載力安全系數(shù)；T—設(shè)計扭矩；Tc—混凝土受扭承載力；Ts—箍筋及受扭縱筋受扭承載力；

ft—混凝土受拉強(qiáng)度設(shè)計值；

Wt—截面抗扭塑性抵抗矩，Wt

=b2(3h-b)/6，b為矩形截面短邊；

fyv—箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；ζ—受扭縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比，ζ尚應(yīng)符合0.6≤ζ≤1.7的要求；目前二十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)純扭構(gòu)件承載力計算步驟如下：（1）假定ζ值，例如令ζ

=1.0或1.2；（2）由式求出箍筋（可假定直徑求出間距）；（3）由求出抗扭縱筋A(yù)st；（4）抗扭縱筋A(yù)st沿周邊均勻布置，至少應(yīng)在四角布置。目前二十九頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.3.3剪扭構(gòu)件承載力計算

1）剪、扭相關(guān)性

2）矩形截面剪扭構(gòu)件承載力計算剪扭構(gòu)件的受剪承載力：剪扭構(gòu)件的受扭承載力：bt——剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù)，0.5≤bt≤1.0

目前三十頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.3.4彎剪扭構(gòu)件承載力計算

1）矩形截面彎剪扭構(gòu)件

2）T形、工字形截面彎剪扭構(gòu)件彎剪扭構(gòu)件截面配筋示意圖T形、工字形截面劃分矩形截面的方法1/3Ast1/3AstAs+1/3Astb’fb’fbbbfhh’fhh’fhf目前三十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件承載力的計算3.4.1軸心受壓構(gòu)件的承載力普通箍筋柱的設(shè)計計算

式中K——承載力安全系數(shù)N——軸力設(shè)計值A(chǔ)——構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率r’>3%時，A應(yīng)改為凈截面面積An，An=A-As’；

As’——全部縱向鋼筋的截面面積；

fc——混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；

fy’——縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；

j——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。目前三十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.4.2偏心受壓構(gòu)件的承載力1）偏心受壓構(gòu)件的的破壞形態(tài)和分類

A、大偏心受壓破壞

B、小偏心受壓破壞

C、界限破壞2）矩形偏心受壓構(gòu)件的基本計算公式OCM(M3，N3)B(Mb，Nb)(M1，N1)AND(M2，N2)偏心受壓構(gòu)件的彎矩軸力關(guān)系目前三十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3）不對稱配筋矩形偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計與承載力復(fù)合4）對稱配筋矩形偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計A、對稱配筋大偏心受壓構(gòu)件截面設(shè)計如果2as'≤x≤xbh0如果x<2as'目前三十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)B、對稱配筋小偏心受壓構(gòu)件截面設(shè)計目前三十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)C、對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件設(shè)計步驟先假定大偏壓計算x如果A’s<rminbh則取A’s=rminbh是否是否目前三十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.4.4矩形、T形和工字形截面的偏心受壓構(gòu)件，其斜截面受剪承載力應(yīng)按下式計算：式中:N——與剪力設(shè)計值V相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計值，當(dāng)N>0.3fcA時，取N=0.3fcA，此處A為構(gòu)件的截面面積。目前三十七頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.5鋼筋混凝土受拉構(gòu)件承載力計算

3.5.1概述3.5.2軸心受拉構(gòu)件承載力計算3.5.3大偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計算3.5.4小偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計算目前三十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)3.5.5矩形、T形和工字形截面的偏心受拉構(gòu)，其斜截面受剪承載力應(yīng)按下式計算：當(dāng)式中右邊的計算值小于時，取等于

且箍筋的受剪承載力Vsv值不小于0.36ftbh0。式中N——與剪力設(shè)計值V相應(yīng)的軸向拉力設(shè)計值；aaPPNN目前三十九頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)4正常使用極限狀態(tài)驗算4.1鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫控制驗算4.1.1裂縫控制（1）抗裂驗算：（2）裂縫寬度驗算：

水工規(guī)范根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境可分為下列五個類別：一類——室內(nèi)正常環(huán)境；二類——室內(nèi)潮濕環(huán)境、露天環(huán)境、長期處于地下或水下的環(huán)境；三類——淡水水位變動區(qū)或有侵蝕性地下水的地下環(huán)境，海水水下區(qū)；四類——海上大氣區(qū)，海水水位變動區(qū)；五類——使用除冰鹽環(huán)境，海水浪濺區(qū)，嚴(yán)重化學(xué)侵蝕性環(huán)境。目前四十頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)4.1.2裂縫的成因及對策1）直接由荷載引起的裂縫2）非荷載因素引起的裂縫A、由于溫度變化引起的裂縫B、由于混凝土收縮引起的裂縫C、由于基礎(chǔ)不均勻沉降所引起的裂縫D、由于混凝土塑性塌落所引起的裂縫E、由于冰凍所引起的裂縫F、由于鋼筋銹蝕所引起的裂縫G、由于堿骨料反應(yīng)引起的裂縫生銹引起膨脹沿筋開裂在鋼筋表面上由于生銹膨脹引起的裂縫、最后下部保護(hù)層脫落目前四十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)4.1.3正截面抗裂驗算4.1.4裂縫寬度計算按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合所求得的最大裂縫寬度wmax不應(yīng)超過規(guī)范規(guī)定的限值。（1）軸心受拉構(gòu)件：（2）受彎構(gòu)件：目前四十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)4.2鋼筋混凝土構(gòu)件變形驗算4.2.1受彎構(gòu)件的短期剛度Bs（1）不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（2）出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件4.2.2受彎構(gòu)件的長期剛度B受彎構(gòu)件的撓度計算按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，根據(jù)構(gòu)件的剛度B用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算，應(yīng)滿足：

[f]為規(guī)范給出的限值。目前四十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)5預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)5.1預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)受外荷載作用之前，預(yù)先人為的對混凝土預(yù)加壓力，造成人為的應(yīng)力狀態(tài)，它所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力能抵消外荷載所引起的大部分或全部拉應(yīng)力。這樣，在外荷載作用下，裂縫就能延緩發(fā)生或不致發(fā)生，即使發(fā)生了，裂縫寬度也比較小。5.2施加預(yù)應(yīng)力的方法5.2.1先張法5.2.2后張法目前四十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)5.3預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力損失5.3.1預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力scon張拉控制應(yīng)力scon是指張拉鋼筋時預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到的最大應(yīng)力值5.3.2預(yù)應(yīng)力損失1）張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失sl12）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失sl23）受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫度差引起的預(yù)應(yīng)力損失sl34）預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失sl45）混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失sl56）環(huán)形構(gòu)件采用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋時局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失sl6目前四十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)5.3.3預(yù)應(yīng)力損失組合

各項預(yù)應(yīng)力損失是按不同張拉方式和不同時間分批發(fā)生的。水工規(guī)范將預(yù)應(yīng)力損失分為兩批：

先張法預(yù)應(yīng)力損失不小于100，后張法不小于80項次預(yù)應(yīng)力損失值的組合先張法后張法12混凝土預(yù)壓前的（第一批）損失混凝土預(yù)壓后的（第二批）損失sl1+sl2+sl3+sl4sl5sl1+sl2sl4+sl5+sl6各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合目前四十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)5.4混凝土預(yù)壓應(yīng)力spc的計算5.4.1軸心受拉構(gòu)件當(dāng)混凝土由于徐變發(fā)生時，對非預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生壓應(yīng)力，假定壓應(yīng)力為sl5，其反作用力Assl5使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，因此在求spc時，將扣掉所有損失的預(yù)應(yīng)力鋼筋回彈力Ap（scon-sl）和非預(yù)應(yīng)力筋反作用力Assl5視作外力共同作用在截面上，按材料力學(xué)的方法求混凝土應(yīng)力。與受彎構(gòu)件不同的是軸心受拉構(gòu)件預(yù)壓應(yīng)力spc沿截面是均勻分布的。而受彎構(gòu)件預(yù)壓應(yīng)力spc沿截面是不均勻分布的。spcAP(scon-sl)Assl51)先張法：2)后張法：目前四十七頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)5.4.2受彎構(gòu)件1）先張法混凝土壓應(yīng)力：(s’con-s’l)A’p=s’p0A’p(scon-sl)Ap=sp0ApA’ss’l5Assl5ep0Np0spcy0y’py’sysyp目前四十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十九點(diǎn)2）后張法(s’con-s’l)A’p=s’pA’p(scon-sl)Ap=spApA’ss’l5Assl5