第四章受弯构件正截面受力性能解析课件.ppt
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1、河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院第四章第四章 受弯构件正截面受弯构件正截面承载力计算承载力计算河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院了解配筋率对受弯构件破坏特征的影响和了解配筋率对受弯构件破坏特征的影响和 适筋受弯构件在各个阶段的受力特点;适筋受弯构件在各个阶段的受力特点; 掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截形截 面承载力的计算方法;面承载力的计算方法; 熟悉受弯构件正截面的构造要求。熟悉受弯构件正截面的构造要求。本章重点本章重点 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、概述一、概述梁板结构挡土墙板梁式桥受弯构件:受弯构
2、件:指截面上通常有弯矩弯矩和剪力剪力共同作用而轴力可以忽略不计的构件1. 受弯构件受弯构件河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、概述一、概述河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、概述一、概述河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、概述一、概述河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、概述一、概述建筑工程中受弯构件常用的截面形状建筑工程中受弯构件常用的截面形状公路桥涵工程中受弯构件公路桥涵工程中受弯构件常用的截面形状常用的截面形状2. 常见截面形状常见截面形状主要截面形式主要截面形式河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院单筋矩形梁双筋矩
3、形梁T形梁T形梁I形梁环形梁一、概述一、概述河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院 两种主要的破坏:两种主要的破坏:正截面破坏正截面破坏(沿弯矩最大的截面破坏);斜截面破坏斜截面破坏(沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏)一、概述一、概述3 3、受弯构件的破坏形式、受弯构件的破坏形式进行受弯构件设计时:进行受弯构件设计时: 既要保证构件不得沿正截面发生破坏又要保证构件不得沿既要保证构件不得沿正截面发生破坏又要保证构件不得沿斜截面发生破坏斜截面发生破坏 ,因此要进行,因此要进行正截面承载能力正截面承载能力和和斜截面承载能斜截面承载能力计算力计算。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土
4、木工程学院一、概述一、概述弯筋箍筋PP剪力引起的斜裂缝弯矩引起的垂直裂缝架立筋4. 受弯构件的配筋形式受弯构件的配筋形式纵筋河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院sahb0h0hsammhh350mmhh600单排布筋单排布筋双排布筋双排布筋一、概述一、概述5. 相关参数相关参数河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、概述一、概述5. 相关参数相关参数ash0=h-asbhc配筋率配筋率0bhAs纵向受拉钢筋面积河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究
5、二、受弯构件的试验研究0bhAsP外加荷载位移计试验梁荷载分配梁数 据 采集 系 统应变计LL/3L/3hAsbh01. 试验装置试验装置河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院受弯性能试验示意受弯性能试验示意 bhohSA百分表百分表百分百分表表应变测点应变测点位移计位移计二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验
6、研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院CaaM0crM0yM0u0 M0y(钢筋开始屈服)混凝土压碎破坏 跨中挠度(混凝土开裂) 梁跨中截面的弯距试验值梁跨中截面的弯距试验值M0跨中挠度实验值跨中挠度实验值f 0关系关系二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究2.受弯构件正截面工作的三个阶段受弯构件正截面工作的三个阶段 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院 弹性阶段(弹性阶段(阶段)阶段)二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工
7、程学院 带裂缝工作阶段(带裂缝工作阶段( 阶段阶段 )二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院 钢筋塑流阶段(钢筋塑流阶段( 阶段阶段 )二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究LPL/3L/3MIcsAstftMcrcsAst=ft(t =tu)MIIcsAssyf
8、yAsMIIIc(c=cu)(Mu)当配筋适中时当配筋适中时-适筋梁的破坏适筋梁的破坏过程过程抗裂度计算依据抗裂度计算依据变形和裂缝宽变形和裂缝宽度验算的依据度验算的依据承载力计算依据承载力计算依据河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点 220 30N/mms220 30N/mmsyfsyfaIIIaIII 受力阶段 主要特点 第I 阶段 第II阶段 第III阶段 习性 未裂阶段 带裂缝工作阶段 破坏阶段 外观特征 没有裂缝,挠度很小 有裂缝,挠度还不明显 钢筋屈服,裂缝宽,挠度大 弯矩曲率关系 大致成直线
9、曲线 接近水平的曲线 受压区直线 受压区高度减小,混凝土压应力图形为上升段的曲线 受压区高度进一步减小,混凝土压应力图形为较丰满的曲线,后期为有上升段和下降段的曲线 混凝 土 应 力 图 形 受 拉 区 前期为直线,后期为曲线大部分退出工作 绝大部分退出工作 纵筋应力 在设计计算中的作用 用于抗裂验算 用于正常使用性能验算 用于正截面受弯承载力计算 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究LPL/3L/3MIcsAstftMcrcsAst=ft(t =tu)MIIcsAssys ysAsc(c=cu)Mu当配筋很多时当配筋很多时-超筋梁的破坏
10、超筋梁的破坏过程过程3. 配筋率对破坏形态的影响配筋率对破坏形态的影响正截面破坏形态与正截面破坏形态与配筋率配筋率、钢筋和混凝土的强度有关。、钢筋和混凝土的强度有关。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、受弯构件的试验研究二、受弯构件的试验研究LPL/3L/3MIcsAst=100mm时,伸入支时,伸入支座的纵向受力筋不少于座的纵向受力筋不少于2根;根; b6m)腰筋(截面腹板高度大于等于腰筋(截面腹板高度大于等于450mm时设)。直径时设)。直径1014mm,间距不大于,间距不大于200mm河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院分布钢筋的作用是将板面上的荷载分布钢筋的
11、作用是将板面上的荷载更均匀地传给受力钢筋,同时在施更均匀地传给受力钢筋,同时在施工中可固定受力钢筋位置,而且它工中可固定受力钢筋位置,而且它也能抵抗温度和收缩应力。也能抵抗温度和收缩应力。hh0c 15mm d分布分布钢筋钢筋mmd126200 hh板厚的模数为板厚的模数为10mm(2)板)板四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算250mm5 . 1150h200mm150hmm20070及时,不宜大于时,不宜大于hs常用直径为常用直径为6和和8mm,截面面积不,截面面积不少于单位宽度上受力钢筋面积的少于单位宽度上受力钢筋面积的15%,间距不宜大于,间距不宜大
12、于250mm河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院已知已知M设设 Mu M设设根据构造要求选参数:根据构造要求选参数:材料:材料:混凝土:混凝土:C20C20C40C40选择钢筋(梁:选择钢筋(梁:HRB335, HRB400;板:板:HPB235,HRB335 )截面尺寸:截面尺寸:汇总基本参数:汇总基本参数:sAuMM设bhcftfyfb0shha四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算4.基本公式的应用基本公式的应用-截面设计截面设计 根据工程经验,梁:根据工程经验,梁:h(1/101/12)l,b=(1/21/3)h 板:板: h(1/301/
13、35)l, 设计截面尺寸、配筋设计截面尺寸、配筋 初步假定初步假定经济配筋率经济配筋率和截面宽度和截面宽度b,然后根据,然后根据M计算计算h0,确定,确定hyybfMbfMh) 1 . 105. 1 (5 . 01)/(0河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院1100()()22cysucysf bxf AxxMMf bx hf Ah设直接计算:直接计算:10()2ucxMMf bx h设20012cMxhhf b20012cMxhhf b0bxh1csyf bxAfminsAbhminsAbhminsAbh0bxh增大截面尺寸增大截面尺寸提高混凝土强度提高混凝土强度采用双筋采用双筋
14、选配钢筋选配钢筋四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院)2()2(0011xhAfxhbxfMAfbxfsycusyc适筋梁00201201)5 . 01 ()5 . 01 (hfAhfAbhfbhfMsysyscscu截面抵抗矩系数截面内力臂系数将将 s 、 、 s制成表格,知道其中一个可查得另外两个(附表制成表格,知道其中一个可查得另外两个(附表17。四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算Mu1fcx/2CfyAsxh0计算表格计算表格河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木
15、工程学院 b1022101000(10.5 ) (10.5 )cysucscysyssf bhf AMMf bhf bhf A hf Ah100cssyysf bhMAAffh 或 11 2s 计算求:表格计算法:表格计算法:210uscMMf bh设210scf bh设M查表求查表求s、增大截面尺寸、提高混凝土强度、采用双筋增大截面尺寸、提高混凝土强度、采用双筋 bminsAbhminsAbhminsAbh选配钢筋选配钢筋四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院已知:已知: 、 、 、 、 求:求:1100()(
16、)22cysucysf bxf AxxMMf bx hf AhbhAsmin0 bxh若:0 bxh若:0 bxhminsAbhbhsAcfyfuM1yscf Axf b步骤:步骤:验算是否满足最小配筋率验算是否满足最小配筋率重新设计重新设计确定受压区高度确定受压区高度四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算四、单筋矩形截面构件正截面承载力计算4.基本公式的应用基本公式的应用-截面校核截面校核)5 . 01 (201bbcbhf超筋梁的受弯承载力超筋梁的受弯承载力Mu适筋梁的受弯承载力适筋梁的受弯承载力Mu=)5.01(201bhfc河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院五、双筋矩形截面
17、受弯构件五、双筋矩形截面受弯构件l截面的弯矩较大,按单筋截面时超截面的弯矩较大,按单筋截面时超筋,截面高度不能无限制地增加筋,截面高度不能无限制地增加bh0hl截面承受正、负变化的弯矩截面承受正、负变化的弯矩对箍筋有一对箍筋有一定要求防止定要求防止纵向凸出纵向凸出1. 概述概述双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。双筋截面是指同时配置受拉和受压钢筋的情况。什么是双筋截面?什么是双筋截面?双筋截面的适用情况:双筋截面的适用情况:l由于某种原因,在受压区已配置钢筋,由于某种原因,在受压区已配置钢筋,宜考虑该部分钢筋的作用;宜考虑该部分钢筋的作用;l为提高构件抗震性能,减少结构在长期荷载下的变形
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