第七章偏心受壓構(gòu)件的正承載力計算課件

第七章偏心受壓構(gòu)件的正截面

承載力計算第七章偏心受壓構(gòu)件的正截面

承載力計算1學(xué)習(xí)內(nèi)容

材料特性設(shè)計方法

受彎構(gòu)件

受剪構(gòu)件

受扭構(gòu)件偏壓、偏拉構(gòu)件軸拉構(gòu)件軸壓構(gòu)件變形、裂縫預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

橋梁工程基礎(chǔ)知識構(gòu)件設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計，后續(xù)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容材料特性受彎構(gòu)件橋梁工程基礎(chǔ)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計，2目錄1概述2偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)3偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲4矩形截面偏心受壓構(gòu)件5工字形和T形截面偏心受壓構(gòu)件目錄1概述3Ne0偏心受力轉(zhuǎn)化為MNe0=M/NN偏心距壓力和彎矩同時作用的構(gòu)件也稱為壓彎構(gòu)件。Ne0偏心受力轉(zhuǎn)化為MNe0=M/NN偏心距壓力和彎矩同時作4工程實例

工程實例

5截面形式截面形式6配筋形式縱筋箍筋：側(cè)向約束縱筋、抗剪內(nèi)折角處?。。h配筋形式縱筋箍筋：側(cè)向約束縱筋、抗剪內(nèi)折角處！??！bh7目錄1概述2偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)3偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲4矩形截面偏心受壓構(gòu)件5工字形和T形截面偏心受壓構(gòu)件目錄1概述82.1試驗研究結(jié)果影響正截面破壞的主要因素：偏心距的大小和配筋情況。偏壓構(gòu)件破壞特征受拉破壞

tensilefailure：大偏心受壓破壞受壓破壞compressivefailure：小偏心受壓破壞2.1試驗研究結(jié)果影響正截面破壞的主要因素：偏心距的大小9受拉破壞(大偏心受壓破壞)M較大，N較小偏心距e0較大受拉破壞(大偏心受壓破壞)M較大，N較小偏心距e0較大10截面受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫，受拉鋼筋的應(yīng)力隨荷載增加發(fā)展較快，首先達(dá)到屈服；此后裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小；最后，受壓側(cè)鋼筋A(yù)'s受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達(dá)到破壞。這種破壞具有明顯預(yù)兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，屬于塑性破壞，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋。大偏心受壓破壞特點發(fā)生條件：偏心距較大，且受拉鋼筋配置不太多時發(fā)生過程：受拉鋼筋先屈服，然后受壓混凝土被壓壞。承載力取決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。發(fā)生特征：破壞有明顯的預(yù)兆，顯示出較好的變形能力，有很好的延性。相對偏心距

e0

較大，稱為“大偏心受壓”；遠(yuǎn)側(cè)鋼筋自始至終受拉且先屈服，又稱為“受拉破壞”截面受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫，受拉鋼筋的應(yīng)力隨荷載增加發(fā)展較11受壓破壞(小偏心受壓破壞)⑴當(dāng)相對偏心距e0/h0較?、苹螂m然相對偏心距e0/h0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時受壓破壞(小偏心受壓破壞)⑴當(dāng)相對偏心距e0/h0較小12截面受壓一側(cè)混凝土和鋼筋的受力較大，而另一側(cè)鋼筋的應(yīng)力較小，可能受拉也可能受壓；截面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達(dá)到破壞，受拉側(cè)鋼筋未達(dá)到屈服；承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時受壓區(qū)高度較大，破壞突然，屬于脆性破壞。小偏壓構(gòu)件在設(shè)計中應(yīng)予避免；小偏心受壓破壞特點截面受壓一側(cè)混凝土和鋼筋的受力較大，而另一側(cè)鋼筋的應(yīng)力較小，13如上圖(a)所示：相對偏心距稍大且遠(yuǎn)側(cè)鋼筋較多；

A.N較小時，遠(yuǎn)側(cè)受拉，近側(cè)受壓；

B.破壞時，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受拉但不能屈服，近側(cè)鋼筋受壓屈服，近側(cè)混凝土壓碎；如上圖(b)所示：相對偏心距較?。?/p>

A.N較小時，全截面受壓（遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)鋼筋均受壓）；

B.遠(yuǎn)側(cè)受壓程度小于近側(cè)受壓程度；

C.破壞時，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受壓但不能屈服，近側(cè)鋼筋受壓屈服，近側(cè)混凝土壓碎；如上圖(c)所示：相對偏心距極小且近側(cè)鋼筋用量遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)側(cè)鋼筋用量；

A.實際中心軸移動至軸向力作用線右邊；

B.N較小時，全截面受壓（遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)鋼筋均受壓）；

C.近側(cè)受壓程度小于遠(yuǎn)側(cè)受壓程度；

D.破壞時，近側(cè)鋼筋受壓但不能屈服，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受壓屈服，遠(yuǎn)側(cè)混凝土壓碎；如上圖(a)所示：相對偏心距稍大且遠(yuǎn)側(cè)鋼筋較多；如上圖(b)14發(fā)生條件：偏心距較小或很小 偏心距較大，受拉鋼筋配置過多，發(fā)生過程：發(fā)生特征：破壞無明顯預(yù)兆，混凝土壓碎區(qū)段長，帶有一定的脆性。遠(yuǎn)側(cè)鋼筋均不能受拉且屈服,以混凝土受壓破壞為標(biāo)志,稱為“受壓破壞”；相對偏心距較小，稱為“小偏心受壓”；

小偏心受壓破壞特點發(fā)生條件：偏心距較小或很小小偏心受壓破壞特點15定義：當(dāng)受拉鋼筋剛好屈服時，受壓區(qū)混凝土邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變的狀態(tài)。此時的相對受壓區(qū)高度成為界限相對受壓區(qū)高度，與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。界限破壞ab,ac:大偏心ad:界限狀態(tài)ae:小偏心af:a‘g:a’’h：均勻受壓部分受拉，部分受壓全截面受壓定義：當(dāng)受拉鋼筋剛好屈服時，受壓區(qū)混凝土邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變的16“受拉破壞”（大偏心）和“受壓破壞”（小偏心）可知：（1）兩者的根本區(qū)別在于：遠(yuǎn)側(cè)的鋼筋是否受拉且屈服；（2）前者遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受拉屈服，破壞前有預(yù)兆，屬“延性破壞”；（3）后者遠(yuǎn)側(cè)鋼筋不能受拉屈服，破壞時取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度且無預(yù)兆，屬“脆性破壞”；（4）存在界限破壞（類似受彎構(gòu)件正截面）：遠(yuǎn)側(cè)鋼筋屈服的同時，近側(cè)混凝土壓碎。第七章偏心受壓構(gòu)件的正承載力計算ppt課件172.2偏心受壓構(gòu)件的M-N相關(guān)曲線2.2偏心受壓構(gòu)件的M-N相關(guān)曲線18

N-M相關(guān)曲線反映了在壓力和彎矩共同作用下正截面承載力的規(guī)律純彎軸壓界限狀態(tài)

當(dāng)軸力較小時，M隨N的增加而增加；當(dāng)軸力較大時，M隨

N的增加而減小；

相關(guān)曲線上的任一點代表截面處于正截面承載力極限狀態(tài)；CB段為受拉破壞（大偏心）

AB段為受壓破壞（小偏心）

如截面尺寸和材料強(qiáng)度保持不變，N-M相關(guān)曲線隨配筋率的改變而形成一族曲線；

對于短柱，加載時N和M呈線性關(guān)系，與N軸夾角為偏心距e0N-M相關(guān)曲線反映了在壓力和彎矩共同作用下正截面承載力19目錄1概述2偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)3偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲4矩形截面偏心受壓構(gòu)件5工字形和T形截面偏心受壓構(gòu)件目錄1概述20承受的彎矩不再是Ne0，變成N(e0+y)y為構(gòu)件任意點的水平側(cè)向位移

偏心荷載作用下產(chǎn)生縱向彎曲Ne0

：初始彎矩或一階彎矩；Ny：附加彎矩或二階彎矩。長細(xì)比影響承受的彎矩不再是Ne0，變成N(e0+y)偏心荷載作用下21偏心受壓構(gòu)件的破壞類型長細(xì)比l0/h≤8的短柱側(cè)向撓度f與初始偏心距e0相比很小，柱跨中彎矩隨軸力N基本呈線性增長，直至達(dá)到截面破壞，對短柱可忽略撓度影響。長細(xì)比l0/h=8~30的中長柱

f與e0相比已不能忽略，即M隨N的增加呈明顯的非線性增長。對于中長柱，在設(shè)計中應(yīng)考慮附加撓度f對彎矩增大的影響。長細(xì)比l0/h>30的長柱側(cè)向撓度f的影響已很大，在未達(dá)到截面承載力之前，側(cè)向撓度f已不穩(wěn)定，最終發(fā)展為失穩(wěn)破壞。MNN0M0NusNuseiNumNumeiNumfmNulNul

eiNulflNus>Num>Nul偏心受壓構(gòu)件的破壞類型長細(xì)比l0/h≤8的短柱長細(xì)比l0/22偏心距增大系數(shù)柱子控制截面上的實際彎矩['i:t?/'eit?]e0—初始偏心距；u

—由縱向彎曲所產(chǎn)生的側(cè)向最大撓度值；

—軸向力偏心距增大系數(shù)。短柱：

=1偏心距增大系數(shù)柱子控制截面上的實際彎矩['i:t?/23根據(jù)偏心壓桿的極限曲率理論分析，《公路橋規(guī)定》l0—構(gòu)件的計算長度，按表6.1取用P130；e0—軸向力對重心軸的偏心距；h0—截面的有效高度；

1—荷載偏心率對截面曲率的影響系數(shù)；

2—構(gòu)件長細(xì)比對截面曲率的影響系數(shù)。根據(jù)偏心壓桿的極限曲率理論分析，《公路橋規(guī)定》l0—構(gòu)件的24第七章偏心受壓構(gòu)件的正承載力計算ppt課件25目錄1概述2偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)3偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲4矩形截面偏心受壓構(gòu)件5工字形和T形截面偏心受壓構(gòu)件目錄1概述26鋼筋混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件截面尺寸為b(短邊)×h(長邊)彎距作用平面：長邊方向縱向配筋集中在彎矩作用方向的截面兩對邊位置上離壓應(yīng)力較遠(yuǎn)一側(cè)離壓應(yīng)力較遠(yuǎn)一側(cè)

鋼筋混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件截面尺寸為b(短邊)×h(長27矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算的基本公式基本假定截面應(yīng)變符合平截面假定；不考慮混凝土抗拉強(qiáng)度；材料的本構(gòu)關(guān)系為已知，其中，受壓混凝土極限壓應(yīng)變；混凝土受壓簡化為等效矩形應(yīng)力圖形，應(yīng)力集度fcd，高度x與受壓區(qū)高度xc的關(guān)系為。矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算的基本公式基本假定截28基本計算公式受壓區(qū)混凝土都能達(dá)到極限壓應(yīng)變；As’達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fsd’

；As受拉，也可能受壓，大小

s。

基本計算公式受壓區(qū)混凝土都能達(dá)到極限壓應(yīng)變；29基本計算公式縱軸方向的合力為零對鋼筋A(yù)s合力點的力矩之和等于零對鋼筋A(yù)s’合力點的力矩之和等于零對壓力作用點取力矩12346基本計算公式縱軸方向的合力為零對鋼筋A(yù)s合力點的力矩之和30公式的使用說明1.

s的取值當(dāng)時，構(gòu)件屬于大偏心受壓構(gòu)件，取。按表3-2取用P53。當(dāng)時，屬于小偏心受壓構(gòu)件，根據(jù)平面假定，

cu,

按表3-1取用P52

ecuesx0h0公式的使用說明1.s的取值當(dāng)時，構(gòu)件312.3.

小偏心受壓，當(dāng)偏心力位于As與As’之間時，應(yīng)滿足下列條件52.3.小偏心受壓，當(dāng)偏心力位于As與As’之間時，應(yīng)滿足32矩形截面偏心受壓構(gòu)件非對稱配筋的計算大偏心受壓不對稱配筋小偏心受壓不對稱配筋大偏心受壓對稱配筋小偏心受壓對稱配筋不對稱配筋對稱配筋實際工程中，受壓構(gòu)件常承受變號彎矩作用，所以采用對稱配筋對稱配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯，為方便施工通常采用對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件非對稱配筋的計算大偏心受壓不對稱配筋小33根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗和理論分析，對于非對稱配筋的偏心受壓構(gòu)件，在常用的配筋范圍內(nèi)可采用如下條件判別大小偏壓：③①②④根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗和理論分析，對于非對稱配筋的偏心受壓構(gòu)件，在常用34①大偏心1補(bǔ)充條件基本步驟：a.初始偏心距以及彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比

b.

令，將以上各參數(shù)以及補(bǔ)充條件代入公式，可得1①大偏心1補(bǔ)充條件基本步驟：a.初始偏心距以及彎矩作用平面35第七章偏心受壓構(gòu)件的正承載力計算ppt課件36②大偏心2②大偏心237第七章偏心受壓構(gòu)件的正承載力計算ppt課件38大偏心設(shè)計流程大偏心設(shè)計流程39③小偏心補(bǔ)充條件3③小偏心補(bǔ)充條件340第七章偏心受壓構(gòu)件的正承載力計算ppt課件41第七章偏心受壓構(gòu)件的正承載力計算ppt課件42簡化計算根據(jù)我國關(guān)于小偏心受壓構(gòu)件大量試驗資料分析并且考慮兩種邊界條件簡化計算根據(jù)我國關(guān)于小偏心受壓構(gòu)件大量試驗資料分析并且考慮兩43④小偏心a.b.c.④小偏心a.b.c.44小偏心設(shè)計流程小偏心設(shè)計流程45矩形截面非對稱配筋的截面校核

偏心受壓構(gòu)件校核承載力校核彎矩作用平面內(nèi)垂直于彎矩作用的平面內(nèi)矩形截面非對稱配筋的截面校核偏心受壓構(gòu)件校核承載力校核彎46彎矩作用平面內(nèi)的承載力復(fù)核

1.判別大小偏心：先假定大偏心大偏心小偏心2.大偏心45彎矩作用平面內(nèi)的承載力復(fù)核1.判別大小偏心：先假定大偏473.小偏心++相對受壓區(qū)高度

截面部分受壓、部分受拉上面的公式全截面受壓靠近縱向力一側(cè)的邊緣混凝土破壞

上面的公式距縱向力遠(yuǎn)側(cè)截面邊緣破壞的可能性3.小偏心++相對受壓區(qū)高度截面部分受壓、部分受拉上面48垂直于彎矩作用的平面內(nèi)的承載力復(fù)核因為在垂直于彎矩的平面內(nèi)，由于柱子長細(xì)比較大，可能發(fā)生縱向彎曲而破壞。所以也需要對此平面進(jìn)行復(fù)核?！豆窐蛞?guī)》規(guī)定，在對垂直于彎矩作用平面的承載力進(jìn)行復(fù)核時，不考慮彎矩作用，而按軸心受壓構(gòu)件考慮穩(wěn)定系數(shù)。注意在計算長細(xì)比時，取用相應(yīng)的截面長度b。垂直于彎矩作用的平面內(nèi)的承載力復(fù)核因為在垂直于彎矩的平面內(nèi)，49矩形截面偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求與普通箍筋柱相仿截面尺寸縱向鋼筋的配筋率矩形截面偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求與普通箍筋柱相仿截面尺寸縱50例題7-1講解。例題7-2講解。例題7-3講解。例題