給排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計第四章受彎構(gòu)件正截面受力性能課件

第三章受彎構(gòu)件正截面受力性能濟南大學(xué)土木工程學(xué)院楊令強混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第三章受彎構(gòu)件正截面受力性能濟南大學(xué)土木工程學(xué)院楊1工程實例

梁板結(jié)構(gòu)擋土墻板梁式橋工程實例

梁板結(jié)構(gòu)擋土墻板梁式橋2工程實例

主要截面形式歸納為箱形截面T形截面倒L形截面I形截面多孔板截面槽形板截面T形截面工程實例

主要截面形式歸納為箱形截面T形截面3受彎構(gòu)件的配筋形式彎筋箍筋PP剪力引起的斜裂縫彎矩引起的垂直裂縫架立受彎構(gòu)件的配筋形式彎筋箍筋PP剪力引起的斜裂縫彎矩引起的垂直4截面尺寸和配筋構(gòu)造

1.梁凈距25mm鋼筋直徑dcccbhc25mm

dh0=h-35bhh0=h-60凈距30mm鋼筋直徑d凈距30mm鋼筋直徑d截面尺寸和配筋構(gòu)造

1.梁凈距25mmcccbhc5截面尺寸和配筋構(gòu)造

1.板hh0c15mm

d分布鋼筋板厚的模數(shù)為10mm截面尺寸和配筋構(gòu)造

1.板hh0c15mm分布鋼筋板6一、受彎構(gòu)件的試驗研究

1.試驗裝置P荷載分配梁L數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外加荷載L/3L/3試驗梁位移計應(yīng)變計hAsbh0一、受彎構(gòu)件的試驗研究

1.試驗裝置P荷載分配梁L數(shù)據(jù)7一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3MI

c

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c

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tu)MII

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cu)(Mu)當(dāng)配筋適中時----適筋梁的破壞過程大量試驗研究表明，當(dāng)配筋量適當(dāng)時，鋼筋混凝土梁從開始加荷直至破壞，其正截面的受力過程可以分為如下三個階段一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3M8一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果適筋破壞一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果適筋破壞9適筋梁的破壞特點：受拉鋼筋首先達到屈服強度，維持應(yīng)力不變而發(fā)生顯著的塑性變形，直到受力區(qū)邊緣纖維的應(yīng)變到達混凝土彎曲受壓的極限壓應(yīng)變時，受壓區(qū)混凝土被壓碎，截面即告破壞，其破壞類型屬廷性破壞。適筋梁的破壞特點：受拉鋼筋首先達到屈服強度，維持應(yīng)力不變而發(fā)10試驗分析：適筋梁在從受拉鋼筋開始屈服到截面完全破壞的這個過程中，雖然截面所能承擔(dān)的彎矩增加甚微，但承受變形的能力卻較強。截面的塑性轉(zhuǎn)動較大，即具有較好的廷性，使梁在破壞時裂縫開展較寬，撓度較大，而具有明顯的破壞預(yù)兆。鋼筋和混凝土這兩種材料的強度都能得到充分利用，符合安全、經(jīng)濟的要求，故在實際工程中，受彎構(gòu)件都應(yīng)設(shè)計成適筋梁。試驗分析：適筋梁在從受拉鋼筋開始屈服到截面完全破壞的這個過程11一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3MI

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cu)Mu當(dāng)配筋很多時----超筋梁的破壞過程一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3M12一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果超筋破壞一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果超筋破壞13一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3MI

c

sAs

t<ftMcr=My

c

sAs

t=ft(

t=

tu)當(dāng)配筋很少時----少筋梁的破壞過程一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3M14一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果少筋破壞一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果少筋破壞15一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3IIIIII

OM適筋超筋少筋平衡最小配筋率結(jié)論一IIIIII

OP適筋超筋少筋平衡最小配筋率適筋梁具有較好的變形能力，超筋梁和少筋梁的破壞具有突然性，設(shè)計時應(yīng)予避免一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果LPL/3L/3I16一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果平衡破壞（界限破壞，界限配筋率）結(jié)論二在適筋和超筋破壞之間存在一種平衡破壞。其破壞特征是鋼筋屈服的同時，混凝土壓碎，是區(qū)分適筋破壞和超筋破壞的定量指標(biāo)一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果平衡破壞（界限破壞17一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果最小配筋率結(jié)論三在適筋和少筋破壞之間也存在一種“界限”破壞。其破壞特征是屈服彎矩和開裂彎矩相等，是區(qū)分適筋破壞和少筋破壞的定量指標(biāo)一、受彎構(gòu)件的試驗研究

2.試驗結(jié)果最小配筋率結(jié)論三在18二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.基本假定平截面假定----平均應(yīng)變意義上LPL/3L/3asAs

ctbhAs’as’ydy

tb

s

s’

c

nh0(1-

n)h0h0二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.基本假定平截面假定-19混凝土受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

u

0o

cfc

c二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.基本假定混凝土受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系u0ocfcc二、單筋矩20二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.基本假定不考慮混凝土的抗拉強度。對處于承載能力極限狀態(tài)下的正截面，其受拉區(qū)混凝土的絕大部分因開裂已經(jīng)退出工作，而中和軸以下可能殘留很小的未開裂部分，作用相對很小，為簡化計算，完全可以忽略其抗拉強度的影響。二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.基本假定不21二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.基本假定鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

s

s

s=Es

s

y

sufy二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.基本假定鋼筋的應(yīng)力-22二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形（極限狀態(tài)下）

sAsMufcCycxn=

nh0Muxn=

nh0bhh0As

cu

s

sAsCxn=

nh0,fcMuCycxn=

nh0

sAsx=xn引入?yún)?shù)、

進行簡化原則：C的大小和作用點位置不變二、單筋矩形梁的基本計算公式

1.壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)23

二、單筋矩形梁的基本計算公式基本公式Mufcmx/2C

sAsxh0

二、單筋矩形梁的基本計算公式基本公式Mufcmx/2Cs24適筋梁fyAsMu

1fcx/2Cxh0截面抵抗矩系數(shù)截面內(nèi)力臂系數(shù)將

、

s、

s制成表格，知道其中一個可查得另外兩個

二、單筋矩形梁的基本計算公式3.極限受彎承載力的計算適筋梁fyAsMu1fcx/2Cxh0截面抵抗矩系數(shù)截面內(nèi)25(一)適筋梁的最大配筋率及相對界限受壓區(qū)高度適筋梁與超筋梁破壞的本質(zhì)區(qū)別：

三、基本計算公式適用條件前者受拉鋼筋首先屈服，經(jīng)過一段塑性變形后，受壓區(qū)混凝土才被壓碎；后者在鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土首先達到彎曲受壓極限壓應(yīng)變，導(dǎo)致構(gòu)件破壞。(一)適筋梁的最大配筋率及相對界限受壓區(qū)高度適筋梁與超筋梁破26不難看出，這個特定的配筋率就是適筋梁的最大配筋率，即當(dāng)梁的配筋率？？？，屬于適筋梁，而當(dāng)？？？時，則屬于超筋梁。當(dāng)梁的鋼筋等級和混凝土強度等級確定以后，我們總可以找到某一個特定的配筋率，使具有這個配筋率的梁，當(dāng)其受拉鋼筋開始屈服時,受壓區(qū)邊緣也剛好達到混凝土彎曲受壓時的極限壓應(yīng)變。也就是說，鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土壓碎同時發(fā)生。我們把梁的這種破壞特征稱為“界限破壞”。不難看出，這個特定的配筋率就是適筋梁的最大配筋率，即當(dāng)梁的配272.界限受壓區(qū)高度

cu

yxnbh0平衡破壞適筋破壞超筋破壞2.界限受壓區(qū)高度cuyxnbh0平衡破壞適筋破壞超282.界限受壓區(qū)高度

cu

yxnbh0平衡破壞適筋破壞超筋破壞適筋梁平衡配筋梁超筋梁2.界限受壓區(qū)高度cuyxnbh0平衡破壞適筋破壞超292。適筋梁的最小配筋率xnxn/3fyAsMuCh0鋼筋混凝土梁的Mu=素混凝土梁的受彎承載力Mcr《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010中?。篈smin=

sminbh配筋較少壓區(qū)混凝土為線性分布偏于安全地具體應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)不同情況，進行調(diào)整0.2%2。適筋梁的最小配筋率xnxn/3fyAsMuCh0鋼筋混凝30四、基本公式的應(yīng)用在實際設(shè)計中，基本公式的應(yīng)用主要有兩種情況，即截面設(shè)計及截面復(fù)核。下面舉例說明其設(shè)計計算步驟例題3.1如圖所示的簡支梁，l=5.7m,q=22kN/m,設(shè)計該梁。四、基本公式的應(yīng)用在實際設(shè)計中，基本公式的應(yīng)用主要有兩種情31(二)截面復(fù)核例3.2一預(yù)制板，c25,5O8,M=1.2KN.m(二)截面復(fù)核例3.2一預(yù)制板，c25,5O8,M=1.232五、雙筋矩形截面受彎構(gòu)件

1.應(yīng)用情況截面的彎矩較大，高度不能無限制地增加bh0h截面承受正、負變化的彎矩對箍筋有一定要求防止縱向凸出五、雙筋矩形截面受彎構(gòu)件

1.應(yīng)用情況截面的彎矩較大，高33五、雙筋矩形截面受彎構(gòu)件

2.試驗研究不會發(fā)生少筋破壞bh0h和單筋矩形截面受彎構(gòu)件類似分三個工作階段五、雙筋矩形截面受彎構(gòu)件

2.試驗研究不會發(fā)生少筋破壞b34六、雙筋矩形截面受彎承載力的簡化計算方法Mu

ct=

cufc

sAs（fyAs）Cyc

c0xn=

nh0fy’As’Mu

1fc

sAs（fyAs）Cycxn=

nh0fy’As’xα、

的計算方法和單筋矩形截面梁相同六、雙筋矩形截面受彎承載力的簡化計算方法Muct=cuf35六、雙筋矩形受彎承載力的簡化計算方法MufyAs

1fcCfy’As’xbhh0AsAs’fyAs1As1Mu1

1fcCxbhh0fyAs2As2Mu’fy’As’bAs’六、雙筋矩形受彎承載力的簡化計算方法MufyAs1fcCf36六、雙筋矩形截面承載力公式的適用條件fyAs1As1Mu1

1fcCxbhh0fyAs2As2Mu’fy’As’bAs’1.保證不發(fā)生少筋破壞:>min(可自動滿足)2.保證不發(fā)生超筋破壞:六、雙筋矩形截面承載力公式的適用條件fyAs1As1Mu1373.保證受壓鋼筋屈服:x>2as’

，當(dāng)該條件不滿足時，應(yīng)按下式求承載力或近似取x=2as’

則，MufyAs

1fcCfy’As’xbhh0AsAs’承載力公式的適用條件3.保證受壓鋼筋屈服:x>2as’，當(dāng)該條件不滿足時，38七、承載力公式的應(yīng)用已有構(gòu)件的承載力fyAs1As1Mu1

1fcCxbhh0fyAs2As2Mu’fy’As’bAs’求x<2as’>

bh02as’

x

bh0適筋梁的受彎承載力Mu1超筋梁的受彎承載力Mu1七、承載力公式的應(yīng)用已有構(gòu)件的承載力fyAs1As1Mu139七承載力公式的應(yīng)用截面設(shè)計I----As’未知fyAs1As1M1

1fcCxbhh0fyAs2As2M’fy’As’bAs’七承載力公式的應(yīng)用截面設(shè)計I----As’未知fyAs1As40七、承載力公式的應(yīng)用截面設(shè)計2----As’已知fyAs1As1M1

1fcCxbhh0fyAs2As2M’fy’As’bAs’<2as’>

bh02as’

x

bh0按適筋梁求As1按As’未知重新求As’和As按適筋梁求As1,但應(yīng)進行最小配筋率驗算七、承載力公式的應(yīng)用截面設(shè)計2----As’已知fyAs1A41例題例題42八、T形截面受彎構(gòu)件中和軸位于翼緣fyAsMu

1fcx/2Cxh0Asbf’bhf’hh0as兩類T形截面判別I類否則II類中和軸位于腹板八、T形截面受彎構(gòu)件中和軸位于翼緣fyAsMu1fcx/243八、T形截面受彎構(gòu)件I類T形截面T形截面開裂彎矩同截面為腹板的矩形截面的開裂彎矩幾乎相同xfyAsMu

1fch0Asbf’bhf’h0as按bf’×h的矩形截面計算八、T形截面受彎構(gòu)件I類T形截面T形截面開裂彎矩同截面為腹板44八、T形截面受彎構(gòu)件II類T形截面----和雙筋矩形截面類似xfyAsMuh0

1fcAsh0bf’bhf’asfyAs1Mu1xh0

1fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf’-b)/2bhf’as(bf’-b)/2hf’Mfu’h0

1fc八、T形截面受彎構(gòu)件II類T形截面----和雙筋矩形截面類似45八、T形截面受彎構(gòu)件II類T形截面----和雙筋矩形截面類似fyAs1Mu1xh0

1fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf’-b)/2bhf’as(bf’-b)/2hf’Mfu’h0

1fc八、T形截面受彎構(gòu)件II類T形截面----和雙筋矩形截面類似46八、T形截面受彎構(gòu)件II類T形截面----和雙筋矩形截面類似fyAs1Mu1xh0

1fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf’-b)/2bhf’as(bf’-b)/2hf’Mf’h0

1fc八、T形截面受彎構(gòu)件II類T形截面----和雙筋矩形截面類似47九、正截面承載力簡化公式的應(yīng)用已有構(gòu)件的承載力xfyAsMu

1fch0Asbf’bhf’h0as按bf’×h的矩形截面計算構(gòu)件的承載力I類T形截面按b×h的矩形截面的開裂彎矩計算構(gòu)件的承載力九、正截面承載力簡化公式的應(yīng)用已有構(gòu)件的承載力xfyAsMu48九、正截面承載力簡化公式的應(yīng)用fyAs1Mu1xh0

1fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf’-b)/2bhf’as(bf’-b)/2hf’Muf’h0

1fc已有構(gòu)件的承載力II類T形截面按b×h的單筋矩形截面計算Mu1九、正截面承載力簡化公式的應(yīng)用fyAs1Mu1xh01fc49九、2。截面設(shè)計xfyAsM

1fch0Asbf’bhf’h0as按bf’×h單筋矩形截面進行設(shè)計I類T形截面九、2。截面設(shè)計xfyAsM1fch0Asbf’bhf’h50fyAs1Mu1xh0

1fcAs1h0basxfyAs2h0As2(bf’-b)/2bhf’as(bf’-b)/2hf’Muf’h0

1fcII類T形截面與As’已知的b×h雙筋矩形截面類似進行設(shè)計截面設(shè)計fyAs1Mu1xh01fcAs1h0basxfyAs2h51例題例題52九、截面構(gòu)造規(guī)定一、梁、板的截面尺寸

梁的截面高度，在初選截面尺寸時，可參考表3—4估算。梁的寬度可根據(jù)截面的高寵比h／b確定。對于矩形截面梁一般取h／b＝2．0一3．5，T形藏面粱一般取h／b＝2．5—4．0。為了便于施工，截面尺寸宜取整數(shù)，一般以50mm作為級差(較小的梁可用20mm，較大的梁可用100mm)，故梁高H常采用200、250、300、s50、400．．．．．·750、800、900、1000mm等。梁寬B常采用120、150、180、200、220、250、300、350mm等?，F(xiàn)澆板的厚度以10mm作為級差，常用的厚度有60、70、80、90、100mm等。九、截面構(gòu)造規(guī)定一、梁、板的截面尺寸53保護層厚度

一般情況下，梁的最小保護層厚度為25mm，板的最小保護層厚度為15mm。九、界面構(gòu)造規(guī)定保護層厚度九、界面構(gòu)造規(guī)定543.1.1

梁的構(gòu)造要求結(jié)構(gòu)中常用的梁、板是典型的受彎構(gòu)件3.1.1梁的構(gòu)造要求結(jié)構(gòu)中常用的梁、板是典型的受彎構(gòu)件55鋼筋(Reinforcedbar)梁上部無受壓鋼筋時，需配置2根架立筋，以便與箍筋和梁底部縱筋形成鋼筋骨架，直徑一般不小于10mm。鋼筋(Reinforcedbar)梁上部無受壓鋼筋時，需56鋼筋的布置Constructionofreinforcedbars1.為保證耐久性、防火性以及鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能，鋼筋的混凝土保護層厚度一般不小于25mm；2.矩形截面梁高寬比h/b=2.0~3.5；T形截面梁高寬比h/b=2.5~4.0；3