53深受弯构件、桥涵斜截面设计.ppt
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- 53 深受 构件 桥涵 截面 设计
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1、55.2.2 深受弯构件斜截面设计深受弯构件斜截面设计1.深受弯构件斜截面受剪承载力计算深受弯构件斜截面受剪承载力计算(1)计算公式)计算公式矩形、矩形、T形和工形截面的深受弯构件,在均布荷载作用形和工形截面的深受弯构件,在均布荷载作用下,当配有竖向分布钢筋和水平分布钢筋时,其斜截面下,当配有竖向分布钢筋和水平分布钢筋时,其斜截面的受剪承载力应按下列公式计算:的受剪承载力应按下列公式计算:00000065322513870hsAfh/lhsAfh/l.bhfh/l.Vvshyhhsvyvt 00000065322513870hsAfh/lhsAfh/l.bhfh/l.Vvshyhhsvyvt
2、对集中荷载作用下的深受弯构件(包括作用有多种荷载,对集中荷载作用下的深受弯构件(包括作用有多种荷载,且其中集中荷载对支座截面或节点边缘截面所产生的剪力值点且其中集中荷载对支座截面或节点边缘截面所产生的剪力值点总剪力值的总剪力值的75%75%以上的情况),其斜截面的受剪承载力应按下列以上的情况),其斜截面的受剪承载力应按下列公式计算:公式计算:式中式中 计算剪跨比计算剪跨比,当,当l0/h2.0时,取时,取=0.25;当;当2.0l0/h5.0时,取时,取=a/h0,其中,其中,a为集中荷载到深受弯构件支座的水平距离,为集中荷载到深受弯构件支座的水平距离,的上限值按的上限值按 u=0.92l0/
3、h-1.58计算;计算;的下限值按的下限值按u=0.42l0/h-0.58计算;计算;l0/h跨高比跨高比。当当l0/h2.0时,取时,取l0/h=2.0。000006/532/175.1hsAfhlhsAfhlbhfVvshyhhsvyvt (2)截面尺寸要求)截面尺寸要求当当hw/b4时:时:当当hw/b6时:时:当当4hw/b6时时,按线性内插法取用。,按线性内插法取用。当当l0/h2时时,取,取l0/h=2.0。00/10601bhfhlVcc 00/7601bhfhlVcc 式中式中 V剪力设计值;剪力设计值;l0计算跨度;计算跨度;b矩形截面宽度以及矩形截面宽度以及T形、形、I形截
4、面的腹板厚度;形截面的腹板厚度;h、h0截面高度和截面有效高度;截面高度和截面有效高度;hw截面的腹板高度,矩形截面取有效高度截面的腹板高度,矩形截面取有效高度h0;T形截面取有效高度减去翼缘高度;工形和箱形截面取腹形截面取有效高度减去翼缘高度;工形和箱形截面取腹板净高;板净高;c混凝士强度影响系数,混凝士强度影响系数,当混凝上强度等级不超过当混凝上强度等级不超过C50时,取时,取c=1.0当混凝土强度等级为当混凝土强度等级为C80时,取时,取c=0.8;其间按线性内插法取用;其间按线性内插法取用或查表或查表6-1;一般要求不出现斜裂缝的钢筋混凝土一般要求不出现斜裂缝的钢筋混凝土深梁深梁,应符
5、合下列条件:,应符合下列条件:式中式中 Vk按荷载的标准组合计算的剪力值。按荷载的标准组合计算的剪力值。此时可不进行斜截面受剪承载力计算,但应此时可不进行斜截面受剪承载力计算,但应配置分布钢筋。配置分布钢筋。钢筋混凝土深受弯构件除应进行钢筋混凝土深受弯构件除应进行正截面和斜正截面和斜截面承载力的计算截面承载力的计算之外,在承受支座反力和集中之外,在承受支座反力和集中荷载的部位,还应进行荷载的部位,还应进行局部受压承载力验算局部受压承载力验算。0bhfVtkk(5-22)2.深受弯构件的构造要求深受弯构件的构造要求(1)深梁的截面宽度或腹板厚度)深梁的截面宽度或腹板厚度b不应小于不应小于140m
6、m。当。当l0/h1.0时,时,h/b不宜大于不宜大于25;当;当l0/h1.0时,时,l0/b不宜大于不宜大于25。深梁的混凝土强度等级不应低于。深梁的混凝土强度等级不应低于C20。当深梁下部支。当深梁下部支承在钢筋混凝土柱上时,宜将柱伸至深梁顶(图承在钢筋混凝土柱上时,宜将柱伸至深梁顶(图5-39)。)。深梁顶应与楼板等水平构件可靠连接。深梁顶应与楼板等水平构件可靠连接。图图5-39 下部支承伸入深梁高度范围的构造下部支承伸入深梁高度范围的构造(2)钢筋混凝土深梁的纵向受拉钢筋宜采用较小直径,并)钢筋混凝土深梁的纵向受拉钢筋宜采用较小直径,并应按下列规定布置:应按下列规定布置:简支深梁和连
7、续深梁的下部纵向钢筋应均匀布置在梁简支深梁和连续深梁的下部纵向钢筋应均匀布置在梁下边缘以上下边缘以上0.2h的范围内(图的范围内(图5-40及图及图5-41)。)。图5-40 简支深梁的钢筋配置 图5-41 连续深梁的钢筋配置 连续深梁中间支座部位的上部纵向受拉钢筋应按图连续深梁中间支座部位的上部纵向受拉钢筋应按图6-42a、b、c规定的高度范围和配筋比例均匀布置在相应高度范围内。对规定的高度范围和配筋比例均匀布置在相应高度范围内。对于于l0/h1.0的连续深梁,在中间支座底面以上的连续深梁,在中间支座底面以上0.2l0到到0.6l0高度高度范围内的纵向受拉钢筋配筋率尚不得小于范围内的纵向受拉
8、钢筋配筋率尚不得小于0.5%。水平分布钢筋。水平分布钢筋可用作支座部位的上部纵向受拉钢筋。不足部分应由附加水平可用作支座部位的上部纵向受拉钢筋。不足部分应由附加水平钢筋补足。附加水平钢筋应自支座向跨中延伸不小于钢筋补足。附加水平钢筋应自支座向跨中延伸不小于0.4l0后截后截断(图断(图5-41)。)。图图5-42 不同跨高比时连续深梁中间支座上部纵轴受拉钢筋在不同跨高比时连续深梁中间支座上部纵轴受拉钢筋在不同高度范围内的分配比例不同高度范围内的分配比例(1.5l0/h2.5)(1l0/h1.5)(l0/h1)(3)深梁的下部纵向受拉钢筋全部伸入支座,不得在跨)深梁的下部纵向受拉钢筋全部伸入支座
9、,不得在跨中弯起或截断。在简支深梁支座及连续深梁端的简支支座中弯起或截断。在简支深梁支座及连续深梁端的简支支座处,纵向受拉钢筋应沿水平方向弯折锚固(图处,纵向受拉钢筋应沿水平方向弯折锚固(图5-40),其),其锚固长度应按受拉筋锚长度锚固长度应按受拉筋锚长度la乘系数乘系数1.1采用;采用;图6-40 简支深梁的钢筋配置 当不能满足上述锚固长度要求时,应采取在钢筋上加焊锚固当不能满足上述锚固长度要求时,应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋末端焊成环形等有效的锚固措施。连续深梁的钢板或将钢筋末端焊成环形等有效的锚固措施。连续深梁的下部纵向受拉钢筋应全部伸过中间支座的中心线,其自支座下部纵向受拉钢筋
10、应全部伸过中间支座的中心线,其自支座边缘算起的锚固长度不应小于受拉钢筋锚固长度边缘算起的锚固长度不应小于受拉钢筋锚固长度la。图6-40 简支深梁的钢筋配置(4)深梁应配置双排钢筋网,水平和竖向分布钢筋的直径均)深梁应配置双排钢筋网,水平和竖向分布钢筋的直径均不应小于不应小于8mm,网格间距不应大于,网格间距不应大于200mm:当深梁端部竖向边缘处设有柱时,水平分布钢筋应锚入柱内,当深梁端部竖向边缘处设有柱时,水平分布钢筋应锚入柱内,其锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度其锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度la;当深梁端部竖向边;当深梁端部竖向边缘无柱时,水平分布筋在竖向边缘处应做成封闭式,或按图缘
11、无柱时,水平分布筋在竖向边缘处应做成封闭式,或按图5-40的规定进行锚固。在深梁上、下边缘处,竖向分布钢筋宜的规定进行锚固。在深梁上、下边缘处,竖向分布钢筋宜做成封闭式,或按图做成封闭式,或按图5-40的规定弯折后锚固。的规定弯折后锚固。图5-40 简支深梁的钢筋配置 在深梁双排钢筋之间应设置拉筋,拉筋沿纵横两个方向的间在深梁双排钢筋之间应设置拉筋,拉筋沿纵横两个方向的间距均不宜大于距均不宜大于600mm,在支座区高度与宽度各为,在支座区高度与宽度各为0.4h的范围的范围内(图内(图5-40)和图()和图(5-41)中的虚线部分),尚应适当增加拉)中的虚线部分),尚应适当增加拉筋的数量。筋的数
12、量。图540 简支深梁的钢筋配置 图5-41 连续深梁的钢筋配置(5)当均布荷载作用于深梁下部时,应沿梁全跨均匀布置竖)当均布荷载作用于深梁下部时,应沿梁全跨均匀布置竖向吊筋,其间距不应大于向吊筋,其间距不应大于200mm:当有集中荷载作用于深梁下部当有集中荷载作用于深梁下部3/4高度范围内时,该集中荷高度范围内时,该集中荷载亦应全部由竖向吊筋承担,吊筋应优先采用附加竖向钢载亦应全部由竖向吊筋承担,吊筋应优先采用附加竖向钢筋,亦可采用斜向吊筋。竖向吊筋的水平分布长度筋,亦可采用斜向吊筋。竖向吊筋的水平分布长度 按下列按下列公式确定(图公式确定(图5-43a):):图5-43 间接集中荷载作用时
13、的附加吊筋 当当hlhb/2时:时:当当hlhb/2时:时:式中式中 bb传递集中荷载构件的截面宽度;传递集中荷载构件的截面宽度;hb传递集中荷载构件的截面高度;传递集中荷载构件的截面高度;hl从深梁下边缘到传递集中荷载构件底边的高度。从深梁下边缘到传递集中荷载构件底边的高度。附加竖向吊筋应沿梁两侧布置,并从梁底伸到梁顶,在梁附加竖向吊筋应沿梁两侧布置,并从梁底伸到梁顶,在梁顶和梁底应做成封闭式。顶和梁底应做成封闭式。吊筋截面面积应按悬吊荷载标准值及吊筋容许应力确定。吊筋截面面积应按悬吊荷载标准值及吊筋容许应力确定。吊筋容许应力对吊筋容许应力对HPB235级钢筋取级钢筋取130N/mm2,对,
14、对HRB335、HRB400(或(或RRB400)级钢筋取)级钢筋取190N/mm2。(6)深梁的纵向受拉钢筋、水平分布钢筋和竖向分布钢筋的)深梁的纵向受拉钢筋、水平分布钢筋和竖向分布钢筋的配筋率配筋率(=As/bh、sh=Ash/bsv、sv=Asv/bsh)不应小于表不应小于表5-7规定的数值。规定的数值。深梁中钢筋的最小配筋率(深梁中钢筋的最小配筋率(%)表表5-7钢筋种类钢筋种类纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋水平分布钢筋水平分布钢筋竖向分布钢筋竖向分布钢筋HPB2350.250.250.20HRB335、HRB400(或(或RRB400)0.200.200.15注:当集中荷载作用于连续深梁顶
15、部,且注:当集中荷载作用于连续深梁顶部,且l0/h大于大于1.5时,竖向分布钢筋最时,竖向分布钢筋最小配筋百分率应增加小配筋百分率应增加0.05。(7)除深梁以外的深受弯构件,其纵向受力钢筋、箍筋及)除深梁以外的深受弯构件,其纵向受力钢筋、箍筋及纵向构造钢筋的构造规定与一般梁相同,但这类深受弯构件纵向构造钢筋的构造规定与一般梁相同,但这类深受弯构件截面下部截面下部1/2高度范围内和中间支座上部高度范围内和中间支座上部1/2高度范围内布置高度范围内布置的纵向构造钢筋应适当加强。的纵向构造钢筋应适当加强。总 结 1保证斜截面受弯承载力的构造措施;保证斜截面受弯承载力的构造措施;2深受弯构件斜截面设
16、计、承载力计算深受弯构件斜截面设计、承载力计算方法方法;3.深受弯构件构造特点。深受弯构件构造特点。5.3 公路桥梁工程中受弯构件斜截面设计方法公路桥梁工程中受弯构件斜截面设计方法 5.3.1 5.3.1 斜截面抗剪承载力的验算位置斜截面抗剪承载力的验算位置 公路桥梁工程中受弯构件斜截面抗剪承载力的验算位置,应按下列规定公路桥梁工程中受弯构件斜截面抗剪承载力的验算位置,应按下列规定采用(图采用(图5-405-40):):图5-40斜截面抗剪承载力验算位置示意图 1.简支梁和连续梁近边支点梁段简支梁和连续梁近边支点梁段(1)距支点中心)距支点中心h/2处截面;处截面;图图5-40a截面截面1-1
17、;(2)受拉区弯起钢筋弯起点处截面)受拉区弯起钢筋弯起点处截面图图5-40a截面截面2-2、3-3;(3)锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面)锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面图图5-40a 截面截面4-4;(4)箍筋数量或间距改变处的截面)箍筋数量或间距改变处的截面图图5-40a截面截面5-5;(5)构件腹板宽度变化处的截面。)构件腹板宽度变化处的截面。2.连续梁和悬臂梁近中间支点梁段连续梁和悬臂梁近中间支点梁段(1)支点横隔梁边缘处截面)支点横隔梁边缘处截面图图5-40b截面截面6-6(2)变高度梁高度突变处截面变高度梁高度突变处截面图图5-40b截面截面7-7;(3)参照简支梁的
18、要求,需要进行验算的截面。)参照简支梁的要求,需要进行验算的截面。5.3.2 斜截面抗剪承载力的验算斜截面抗剪承载力的验算 1.1.基本验算公式基本验算公式 矩形、矩形、T形和形和I形截面的受弯构件,当配置箍筋和弯起钢筋时,其斜截面抗剪承载力形截面的受弯构件,当配置箍筋和弯起钢筋时,其斜截面抗剪承载力应按下列公式进行验算(图应按下列公式进行验算(图5-41)。)。sbcsdVVV 0 kcuSVSVcsffpbhV,0331)6.02(1045.0 ssbsdsbAfVsin1075.03(5-24)(5-25)(5-26)式中式中V Vd d斜截面受压端正截面上由作用(或荷载)产生的最大剪力
19、组合设斜截面受压端正截面上由作用(或荷载)产生的最大剪力组合设计值(计值(kNkN),对变高度(承托)的连续梁和悬臂梁,当该截面处于变高度梁),对变高度(承托)的连续梁和悬臂梁,当该截面处于变高度梁段时,则应考虑作用于截面的弯矩引起的附加剪力设计值;段时,则应考虑作用于截面的弯矩引起的附加剪力设计值;V Vcscs斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值(斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值(kNkN););V Vsbsb与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值(与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值(kNkN););1 1异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承
20、异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时,载力时,1 1=1.0=1.0;计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,;计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,1 1=0.9=0.9;ssbsdsbAfV sin1075.03kcuSVSVcsffpbhV,0331)6.02(1045.0 3 3受压翼缘的影响系数,取受压翼缘的影响系数,取 3 3=1.1=1.1;b b斜截面受压端正截面处,矩形截面宽度(斜截面受压端正截面处,矩形截面宽度(mmmm),或),或T T形和形和I I形截面腹板宽度(形截面腹板宽度(mmmm););h h0 0斜截面受压端正截面的
21、有效高度,自纵向受拉钢筋合力斜截面受压端正截面的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(点至受压边缘的距离(mmmm););P P斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,P P=100=100,=(=(A Ap p+A Apbpb+A As s)/)/bhbh0 0,当,当P P2.52.5时,取时,取P P=2.5=2.5;f fcu,kcu,k边长为边长为150mm150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(的混凝土立方体抗压强度标准值(MPaMPa););svsv斜截面内箍筋配筋率,斜截面内箍筋配筋率,svsv=A Asvsv/S Sv vb b ;kcu
22、SVSVcsffpbhV,0331)6.02(1045.0 ssbsdsbAfV sin1075.03f fsvsv箍筋抗拉强度设计值,取值不宜大于箍筋抗拉强度设计值,取值不宜大于280MPa280MPa;A Asvsv斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积(斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积(mmmm2 2););S Sv v斜截面内箍筋的间距(斜截面内箍筋的间距(mmmm););A Asbsb斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积(斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积(mmmm2 2););s s普通弯起钢筋(在斜截面受压端正截面处)的切线与水平线的普通弯起钢
23、筋(在斜截面受压端正截面处)的切线与水平线的夹角。夹角。kcuSVSVcsffpbhV,0331)6.02(1045.0 ssbsdsbAfV sin1075.03箱形截面受弯构件箱形截面受弯构件的斜截面抗剪承载力的验算,可参照上述方法规定进行。的斜截面抗剪承载力的验算,可参照上述方法规定进行。kcuSVSVcsffpbhV,0331)6.02(1045.0 ssbsdsbAfV sin1075.03 变高度(承托)的钢筋混凝土连续梁和悬臂梁变高度(承托)的钢筋混凝土连续梁和悬臂梁,其变高度梁,其变高度梁段内的剪力设计值按下列公式计算段内的剪力设计值按下列公式计算式中,式中,V Vd d-按等
24、高度梁计算的计算截面的剪力组合设计值;按等高度梁计算的计算截面的剪力组合设计值;M Md d-为相应于剪力组合设计值的弯矩组合设计值;为相应于剪力组合设计值的弯矩组合设计值;h h0 0为计算截面的有为计算截面的有效高度;效高度;为计算截面处梁下缘切线与下水平线的夹角。当弯矩绝对值增加而梁为计算截面处梁下缘切线与下水平线的夹角。当弯矩绝对值增加而梁高减小时,公式中的高减小时,公式中的“-”“-”改改“+”“+”。(5-28)tghMVVddcd0 06.0 mhC (5-28)2.斜截面水平投影长度的计算斜截面水平投影长度的计算式中式中m m斜截面受压端正截面处的广义剪跨比,斜截面受压端正截面
25、处的广义剪跨比,m m=M Md d/V Vd dh h0 0,当当 m m3.03.0时,取时,取m m=3.0=3.0;M Md d相应于最大剪力组合设计值的弯矩组合设计值。相应于最大剪力组合设计值的弯矩组合设计值。算得的算得的C C值大于按斜截面受弯承载力确定的值大于按斜截面受弯承载力确定的x xu u时时(斜截面受压端至距斜截面受压端至距支座中心支座中心h h/2/2处的距离处的距离x xu u),取,取 C C=x xu u。06.0 mhC 3.配置箍筋和弯起钢筋的计算和处理配置箍筋和弯起钢筋的计算和处理 钢筋混凝土矩形、钢筋混凝土矩形、T形和形和I形截面受弯构件,当进行斜截面形截
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