钢筋混凝土课件学习教案

1、会计学1钢筋(gngjn)混凝土课件第一页，共214页。1.1素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力和破坏形态(xngti)比较 破坏特征：一裂即断，脆性(cuxng)， 破坏无预兆；Fmax8kN素混凝土梁 破坏特征(tzhng)：裂不等于坏， 破坏有预兆；Fmax36kN钢筋混凝土梁1、受弯构件（梁）第1页/共213页第二页，共214页。结论：根据 构件受力状况配置受力钢筋构成钢筋混凝土构件，可充分利用钢筋和混凝土各自的材料，把它们有机地结合在一起(yq)共同工作，从而提高构件的承载能力、改善构件的受力性能。钢筋的作用是代替混凝土受拉或协助混凝土受压。F1F2F2、受压构件(gujin)（柱）试

2、验表明：与素混凝土受压构件截面尺寸及长细比相同的钢筋混凝土受压构件相比，不仅承载能力大为提高，而且受力性能得到(d do)改善。第2页/共213页第三页，共214页。3、钢筋(gngjn)和混凝土能够共同工作的原因。混凝土结硬后与钢筋(gngjn)牢固地粘结在一起，能相互传递应力。注意：玻璃纤维(b lixinwi)、碳纤维等抗拉强度高的材料也可作配筋用。混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数。第3页/共213页第四页，共214页。自重大(zhngd)抗裂性较差施工受季节环境影响较大现浇结构模板耗用木材较多 4、钢筋(gngjn)混凝土优缺点缺点(qudin)优点耐久性好

3、耐火性好整体性好可模性好取材容易第4页/共213页第五页，共214页。1.2 混凝土1.2.1 混凝土的强度试验(shyn)方法 ：试件与压力机之间不加油脂润滑剂。试件尺寸(ch cun)：试件尺寸(ch cun)愈小，摩阻力影响越大，测得的强度愈高。1、立方体抗压强度1）标准试件：尺寸：150150150mm立方体 温度： 202 相对湿度：95%以上 养护时间：28天. 标准制作方法 规定的试验方法cuf第5页/共213页第六页，共214页。2 轴心(zhu xn)抗压强度 fc(棱柱体强度)1)试件150mm150mm300mm,制作方法同立方体试件.2)影响因素: 试件高度(god)h

4、与边长b之比,比值越大,轴心抗压强度越小.(图1-4)01.02.0 fcu/fch/b1.02.03.04.0 h/b对抗压强度的影响第6页/共213页第七页，共214页。3、抗拉强度(kn l qin d)ft1)测试方法:采用圆柱体或立方体的劈裂试件来测定(cdng).(如下图）第7页/共213页第八页，共214页。2)采用(ciyng)劈裂试验测抗拉强度的原因第8页/共213页第九页，共214页。4、复合应力(yngl)状态下的混凝土强度双向应力 两个垂直(chuzh)平面上作用有法向应力，第三个平面上应力为零。 双向受压时，一向的混凝土强度随着另一向压应力增加而增加。双向受拉时，双向

5、受拉混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉强度。一向受拉、一向受压时，混凝土强度均低于单向受力强度。第9页/共213页第十页，共214页。压剪应力状态下，混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低(jingd)；当/fc（0.50.7)时，抗剪强度随压应力的增大而减小。三向受压状态(zhungti)下，混凝土的轴心抗压强度随另外两向压应力增加而增加。与侧向应力的关系为：第10页/共213页第十一页，共214页。混凝土的变形(bin xng)1）混凝土在单调、短期(dun q)加载作用下的变形。应力(yngl)应变曲线。0A:近似弹性 AB:非线性 BC:体积增大 CF:破坏 中、低强度混凝土第11页/共2

6、13页第十二页，共214页。高强混凝土： ， 第12页/共213页第十三页，共214页。 混凝土的弹性模量、变形模量第13页/共213页第十四页，共214页。公路桥规弹性模量确定方法：试验采用棱柱体试件，取应力上限为0.5，进行反复加载510次，取应力应变曲线的斜率作为弹性模量。经验公式：剪切模量：第14页/共213页第十五页，共214页。2）混凝土在长期荷载(hzi)作用下的变形性能（1）徐变：混凝土在荷载(hzi)长期作用下产生随时间而增长的变形。（2）原因：在长期荷载的作用下，混凝土胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐发生粘性流动，微孔隙(kngx)逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐

7、产生等综合作用的结果。第15页/共213页第十六页，共214页。（3）徐变曲线第16页/共213页第十七页，共214页。（3）影响徐变的因素：混凝土长期荷载作用下的应力 0.5fc时，线性徐变； 0.5fc0.8fc，时，非线性徐变 0.8fc，非稳定徐变。加载时混凝土的龄期 加载时混凝土的龄期越短，则徐变变形越大第17页/共213页第十八页，共214页。混凝土的组成成分和配合比 水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变越大；骨料的弹性模量愈大，骨料体积(tj)在混凝土中所占的比重愈高，则徐变愈小。养护及使用条件下的温度。 养护时温度越高，湿度越大，水泥的水化作用就越充分，徐变就越小。使用环境

8、温度越高，徐变越大。环境的相对湿度越大，徐变越大。第18页/共213页第十九页，共214页。3)混凝土的收缩(shu su)混凝土的收缩(shu su)： 混凝土在空气中结硬时其体积会缩小的现象。原因：硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要(zhyo)是混凝土内自由水分蒸发引起的干缩。混凝土收缩的特点： 结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的25%，一个月完成50%，三个月后增长缓慢，两年后趋于稳定。最终收缩值约为（26）10-4）。第19页/共213页第二十页，共214页。水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大。骨料性质：骨料的级配好，密度大，弹性

9、模量高，收缩小。养护条件：结硬过程中，温、湿度越大，收缩越小。混凝土制作方法：混凝土越密实(m shi)，收缩越小。使用环境：环境温、湿度大时，收缩小。构件体表比：体表比大时，收缩小。影响(yngxing)因素第20页/共213页第二十一页，共214页。1.3钢筋1.3.1钢筋的种类热轧钢筋强度级别品种外形强度等级代号R235HRB335HRB400KL335光圆钢筋变形钢筋代号直径范围820625 2850625 2850825 2540第21页/共213页第二十二页，共214页。第22页/共213页第二十三页，共214页。中、高强钢丝、钢绞线做预应力筋用。中强：8001370MPa高强：1

10、4701860MPa冷加工钢筋 冷加工工艺(gngy)：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。 目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。冷拉钢筋仍有屈服台阶。第23页/共213页第二十四页，共214页。1.3.2 钢筋的强度和变形有明显流幅的钢筋应力应变曲线第24页/共213页第二十五页，共214页。b0.2%0.2没有明显流幅的钢筋应力应变关系这类没有明显流幅的钢筋，在结构设计时，需对这类钢筋定义一个名义的屈服强度作为设计值。将对于参与应变为0.2%时的应力0.2作为屈服点（又称为条件屈服点），公路桥规取：第25页/共213页第二十六页，共214页。混凝土结构对钢筋(gngjn)性能的要求 强度(qing

11、d)高 塑性(sxng)好用伸长率和冷弯性能衡量。伸长率同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小， 不反映钢筋总伸长率情况。第26页/共213页第二十七页，共214页。冷弯冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 =90,180 ,反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。D 愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。第27页/共213页第二十八页，共214页。可加工性好与混凝土粘结锚固性好变形钢筋比光面钢筋好第28页/共213页第二十九页，共214页。1.4钢筋与混凝土之间的粘结1.4.1粘结力1.粘结力：构件中的钢筋受到拉或压后，混凝土与钢筋之间存在水

12、泥胶结力、摩擦力、机械咬合力，这些力统称为粘结力。2.粘结应力：钢筋与混凝土由于受变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力。第29页/共213页第三十页，共214页。粘结(zhn ji)机理分析1光圆钢筋(gngjn)与混凝土的粘结粘结力组成：混凝土中水泥(shun)胶体与钢筋表面的化学胶结力；钢筋与混凝土之间的摩擦力；钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。光圆钢筋拔出试验的破坏形态是剪切破坏，破坏面是二者之间的接触面。第30页/共213页第三十一页，共214页。2变形(bin xng)钢筋与混凝土的粘结 主要(zhyo)是变形钢筋表面凸出的肋与混凝土之间的机械咬合作用，如图所示。 变

13、形钢筋的肋对混凝土的挤压如同(rtng)一个楔，会产生很大的机械咬合力，从而提高了强变形钢筋的粘结力。第31页/共213页第三十二页，共214页。影响粘结(zhn ji)强度的因素混凝土强度：粘结强度与混凝土抗拉强度大约成正比关系构件中钢筋的位置：混凝土浇筑后有下沉及泌水现象。处于水平位置的钢筋，其下的混凝土由于水分(shufn)、气泡的逸出及混凝土的下沉，并不与钢筋紧密接触，削弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘结强度要低。钢筋的布置混凝土保护层厚度第32页/共213页第三十三页，共214页。结构按极限状态法设计原则第二章第33页/共213页第三十四页，共214页。结构设计计算方法的

14、演变(ynbin)过程：1.容许(rngx)应力法以弹性理论为基础，但未考虑材料(cilio)的塑性。计算在标准荷载作用下，构件任意一点的应力不大于规定的容许应力。容许应力由材料的强度除以安全系数得到。第34页/共213页第三十五页，共214页。2.破坏阶段(jidun)计算法计算结构构件(gujin)的承载力时，充分考虑了材料的塑性性能。按材料(cilio)标准极限强度计算的承载能力必须大于最大荷载产生的内力。计算的最大荷载由规定的标准荷载乘以单一的安全系数而得到。第35页/共213页第三十六页，共214页。3.极限(jxin)状态法规定(gudng)了结构的极限状态。安全系数分为(fn w

15、i)：荷载系数、材料系数、工作条件系数部分荷载系数和材料系数基本上根据统计资料用概率来确定的。第36页/共213页第三十七页，共214页。4、概率极限状态(zhungti)设计法把影响结构可靠性的各种因素均视为随机变量，以大量的现场实测资料和实验数据为基础，运用统计数学的方法，寻求(xnqi)各变量的统计规律，确定结构的失效概率来表示结构的可靠性。以可靠(kko)度理论为基础。第37页/共213页第三十八页，共214页。2.1 概率极限状态(zhungti)法设计的基本概念1.结构的可靠性安全性适用性耐久性数量描述2.可靠(kko)度设计(shj)基准期正常设计正常施工正常使用结构在规定的时间

16、内，规定的条件下完成预定功能的概率。第38页/共213页第三十九页，共214页。3.作用、作用效应及分类（1）定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂缝的因素，都称为结构上的作用。（2）一般分类：直接作用：施加在结构上的集中力或分布力。间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、地震等。（3）桥规分类：永久作用、可变作用、偶然作用（4）作用效应：作用在结构上产生的反应，如内力、应力、位移、应变、裂缝等，称为作用效应。（5）结构的抗力：结构抵抗作用效应的能力，称为结构抗力。第39页/共213页第四十页，共214页。4.结构(jigu)的极限状态（1）承载(chngzi)能力极限状态 这种极

17、限状态对应于结构或构件达到最大承载(chngzi)力或不适于继续承载(chngzi)的变形。整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如滑动、倾覆等）；结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；结构转变成机动体系；结构或构件丧失(sngsh)稳定；第40页/共213页第四十一页，共214页。（2）正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构(jigu)或结构(jigu)构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值的状态。影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（如过大的裂缝宽度(kund)）影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。第41页/共213页第四十二页，共214页。（3）破坏

18、-安全极限状态 又称为条件极限状态，超过这种极限状态而导致的破坏，允许结构发生(fshng)局部的破坏，而对以发生(fshng)局部破坏的结构的其它部分，应当具有适当的可靠度，能继续承受降低了的设计荷载。第42页/共213页第四十三页，共214页。结构(jigu)的失效概率与可靠度指标影响(yngxing)工程结构可靠度的两个综合变量：综合作用效应S综合抗力R结构的功能函数Z=R-S对功能函数作一次观测，可能出现以下三种(sn zhn)情况（如图）：Z=R-S0，结构处于可靠状态Z=R-S0，结构已失效或破坏Z=R-S=0，结构处于极限状态SR1R2Z1Z2RS1R1 失效第43页/共213页

19、第四十四页，共214页。结构(jigu)的极限状态方程为：Z=g（R,S）=R-S=0R和S都服从正态分布，则Z也符合正态分布，Z的概率密度为：其分布如图所示： fz(z)z mz第44页/共213页第四十五页，共214页。则结构(jigu)的失效概率为： fz(z)z zZ0可靠PrPf可靠(kko)度指标：第45页/共213页第四十六页，共214页。目标(mbio)可靠度定义：用作公路桥梁(qioling)结构设计依据的可靠度。确定方法：校准法。即根据各基本变量的统计参数和概率分布模型(mxng)，运用可靠度的计算方法，揭示以往规范隐含的可靠度，以此作为确定目标可靠指标的依据。公路桥梁结构

20、构件的可靠指标（两种极限状态）4.24.75.2脆性破坏3.74.24.7塑性破坏三级二级一级安全等级破坏类型第46页/共213页第四十七页，共214页。2.2我国公路桥涵设计规范（JTG D62-2004）的计算(j sun)原则设计(shj)状况设计(shj)状况持久状况短暂状况偶然状况验算承载能力极限状态和正常使用极限状态一般只验算承载能力极限状态验算承载能力极限状态，视需要验算正常使用极限状态第47页/共213页第四十八页，共214页。承载能力极限状态(zhungti)计算表达式安全等级：安全等级一级二级三级破坏后果很严重严重不严重桥涵类型特大桥、重要大桥大桥、中桥、重要小桥小桥、涵洞

21、结构重要性系数01.11.00.9表达式：第48页/共213页第四十九页，共214页。2.2.3持久状况正常使用极限状态计算表达式以结构弹性理论或弹塑性理论为基础，采用作用的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算。第49页/共213页第五十页，共214页。按照公路桥涵的受力特点，还要求对钢筋混凝土及预应力混凝土受力构件按短暂状况设计时计算其在制作、运输及安装等施工阶段由自重、施工荷载产生的应力，并不超过规定的限值；按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段的应力，并不超过限值，按照弹性理论计算。第50页/共213页第五

22、十一页，共214页。2.3材料(cilio)强度的取值材料强度(qingd)标准的取值原则1）材料(cilio)强度的标准值2）材料强度的设计值混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度取1.45热轧钢筋和精轧螺纹钢筋取1.2高强钢丝钢绞线取1.45第51页/共213页第五十二页，共214页。2.3.2混凝土强度标准值和设计值 1.标准尺寸：150mm150mm150mm 2.养护条件：20 2，湿度95%；28d 3.加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s， 垫板不涂油或垫橡胶板。 4.强度保证率：95% ，f = -1.645 立方体抗压强度标准值第52页/共213页第五十三页，共214页。混凝土

23、强度与试块混凝土强度的修正系数脆性影响系数 棱柱体强度与立方体强度之比值轴心抗压强度标准值 第53页/共213页第五十四页，共214页。 c1 和 c2 值0.870.8870.9030.9190.9350.9510.9680.9844.00 c20.820.810.800.790.780.770.760.760.76 c1C80C75C70C65C60C55C50C45C40混凝土强度等级第54页/共213页第五十五页，共214页。轴心抗拉强度标准值第55页/共213页第五十六页，共214页。2.3.3钢筋的强度和标准值抗拉强度标准值fsk:有明显流幅的钢筋，采用国家标准中规定的屈服强度标准

24、值。对钢绞线、预应力钢丝等无明显流幅的钢筋，取0.85b作为设计取用的条件屈服强度。抗压强度标准值但不得大于相应钢筋抗拉强度设计值。第56页/共213页第五十七页，共214页。2.4作用、作用代表值和作用效应(xioyng)组合公路桥涵结构上的作用(zuyng)分类按其随时间的变异性和出现的可能性分为：永久作用(zuyng)、可变作用(zuyng)、偶然作用(zuyng)。作用的代表值作用的标准值作用的频遇值作用的准永久值第57页/共213页第五十八页，共214页。作用效应(xioyng)的组合承载能力极限状态计算(j sun)时的作用效应组合正常使用极限状态计算时作用(zuyng)效应组合短

25、期效应组合长期期效应组合第58页/共213页第五十九页，共214页。受弯构件正截面承载力计算第三章第59页/共213页第六十页，共214页。受弯构件的主要(zhyo)破坏形态:第60页/共213页第六十一页，共214页。3.1受弯构件的截面形式(xngsh)与构造截面的形式(xngsh)和尺寸板受拉钢筋受压区hb整体式板钢筋混凝土简支板的标准(biozhn)跨径不宜大于13m，连续板桥的标准(biozhn)跨径不宜大于25m，预应力连续板桥的标准(biozhn)跨径不宜大于30m。现浇板宽度比较大，计算时可取单位宽度的矩形截面计算。第61页/共213页第六十二页，共214页。受拉钢筋受压区hb

26、装配式实心板受压区受拉钢筋hb装配式空心板空心板的顶板和底板厚度，均不应小于80mm，空心板的空洞端部应予以封填。板的厚度由控制(kngzh)截面上的最大弯矩和板的刚度要求决定，人行道板的厚度，就地浇筑的板不宜小于80mm，预制混凝土板不宜小于60mm，行车道板的厚度不宜低于100mm。第62页/共213页第六十三页，共214页。梁受压区受拉钢筋矩形梁h受拉钢筋b受压区翼板腹板T形梁箱形梁第63页/共213页第六十四页，共214页。现浇矩形截面梁的宽度b通常取120mm、150mm，180mm、200mm、220mm、250mm，以后按50mm或100mm递增(dzng)。矩形截面梁宽高比一般

27、可取2.02.5.预制的T形截面梁，高跨比一般为1/111/16。跨径较大时用偏小值，梁肋宽度(kund)常取为150mm180mm。T形梁翼版悬臂端厚度不应小于100mm，梁肋处翼版的厚度不宜小于梁高的1/10。钢筋(gngjn)混凝土T形、I形截面简支梁标准跨径不宜大于16m，钢筋(gngjn)混凝土箱形截面简支梁标准跨径不宜大于25m，钢筋(gngjn)混凝土箱形截面连续梁标准跨径不宜大于50m。第64页/共213页第六十五页，共214页。受弯构件(gujin)的钢筋构造钢筋混凝土梁（板）正截面承受弯矩作用时，中和轴以上部分受压，中和轴以下受拉，故在梁（板）的受拉区配置(pizh)纵向钢

28、筋，此种构件称为单筋受弯构件，如果同时在截面受压区也配置(pizh)钢筋，则成为双筋受弯构件配筋率：截面上配置(pizh)钢筋的多少。纵向钢筋的面积截面的有效高度梁宽第65页/共213页第六十六页，共214页。板的钢筋(gngjn)四边(sbin)支撑的板，长宽比大于等于2时受力以短边为主，称之为单向板，反之为双向板。受力主钢筋的直径不宜(by)小于10mm（行车道板）或8mm（人行道板），简支板跨中及连续板的支点处间距不大于200mm。主筋分布筋顺板跨方向分布筋主筋垂直于跨方向分布钢筋的作用是使主钢筋受力更均匀，同时也起着固定受力钢筋位置、分担混凝土收缩和温度应力的作用。第66页/共213页

29、第六十七页，共214页。梁的钢筋(gngjn)绑扎钢筋骨架架立钢筋(gngjn)箍筋纵向(zn xin)钢筋弯起钢筋第67页/共213页第六十八页，共214页。净距Sn绑扎钢筋骨架时c水平纵向钢筋焊接钢筋骨架时c第68页/共213页第六十九页，共214页。3.2受弯构件(gujin)正截面受力全过程和破坏全过程实验(shyn)研究百分表FF5507005501800弯矩M图剪力V图应变测点210100160第69页/共213页第七十页，共214页。受弯构件正截面工作(gngzu)的三个阶段510152025305101520mmF(KN)aaa裂缝即将出现纵向钢筋屈服破坏试验梁的荷载-挠度图第

30、70页/共213页第七十一页，共214页。梁正截面上混凝土应力分布(fnb)规律-整体工作(gngzu)阶段特征：混凝土全截面(jimin)工作混凝土压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。a-混凝土即将开裂特征：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布，拉区混凝土的盈应力图形为曲线形。受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变。第71页/共213页第七十二页，共214页。-带裂缝(li fng)工作阶段特征：梁出现第一批裂缝，在裂缝截面上，拉区混凝土推出工作，拉应力(yngl)转给钢筋承担，发生了应力(yngl)重分布，钢筋的拉应力(yngl)随荷载的增加而增大，混凝土的压应力(yngl)呈微曲的曲线形

31、，中和轴位置向上移动。a-受拉钢筋(gngjn)屈服特征：钢筋的拉应变达到屈服时的应变值，应力达到屈服强度。第72页/共213页第七十三页，共214页。-裂缝急剧(jj)扩展阶段特征：钢筋的拉应变增长很快，钢筋的拉应力一般维持在屈服强度不变，裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区面积不断(bdun)缩小，压应力也不断(bdun)增加，压应力图成为丰满的曲线形。a-梁即将(jjing)破坏特征：截面上边缘的混凝土压应变达到极限压应变值，压应力呈明显的曲线形，最大应力以不在上边缘而在稍下处，在临界裂缝两侧一定的区段内，出现纵向水平裂缝，随即混凝土被压碎，梁破坏。第73页/共213页第七十四页，

32、共214页。受弯构件正截面(jimin)破坏形态（a）少筋梁（脆性破坏）：一裂即坏。（b）适筋梁（塑性破坏）：受拉区钢筋先屈服，受压区混凝土后压碎。（c）超筋梁（脆性破坏）：受压区混凝土压碎，受拉区钢筋不屈服。第74页/共213页第七十五页，共214页。3.3受弯构件正截面承载力计算的基本(jbn)原则基本(jbn)假定1）平截面(jimin)假定。2)不考虑混凝土的抗拉强度3）混凝土的应力应变关系4）钢筋的应力应变关系钢筋应力应变曲线yAB混凝土应力应变曲线0AB第75页/共213页第七十六页，共214页。压区混凝土等效矩形(jxng)应力图形 由平截面(jimin)假定得：受压区混凝土的合

33、力(hl)：混凝土合力至受压边缘的距离hy0C第76页/共213页第七十七页，共214页。适用(shyng)计算方法：根据力的等效性原则，在保证受压区混凝土的压应力的合力及作用点不变的情况下，用等效的矩形分布(fnb)代替上述受压区混凝土的分布(fnb)。则：C联解以上(yshng)两式，可得到和。详见表3-1。第77页/共213页第七十八页，共214页。3.3相对(xingdu)界限受压区高度b由图可得：又：所以：第78页/共213页第七十九页，共214页。最小配筋率最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限，当梁的配筋率由最小配筋率逐渐减小，梁的工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡，所以

34、，最小配筋率的确定，可按照采用最小配筋率的钢筋混凝土梁在破坏时，正截面的承载力等于同样材料的素混凝土梁正截面开列(kili)弯矩标准值的原则确定。对受弯构件：0.2%取大值第79页/共213页第八十页，共214页。3.4单筋矩形(jxng)截面受弯构件基本公示及适用(shyng)条件计算(j sun)简图计算公式适用条件第80页/共213页第八十一页，共214页。计算方法1）截面(jimin)设计已知弯矩计算值M，混凝土和钢筋(gngjn)的材料级别，截面的尺寸bh，求钢筋(gngjn)的面积As。（1）假设钢筋截面重心到截面受拉边缘(binyun)距离as。（3）由基本公示计算所需钢筋面积。

35、（4）选择并布置钢筋并进行截面上的布置后，得到实际的钢筋面积AS，及as及h0，实际配筋率并满足 。（2）选用基本公示，解一元二次方程，求受压区高度x。并满足 。 第81页/共213页第八十二页，共214页。2）截面(jimin)复核已知截面的尺寸bh，混凝土和钢筋(gngjn)的级别，钢筋(gngjn)的面积As及as，求截面承载力Mu。（1）检查(jinch)钢筋布置是否符合要求。（2）计算配筋率，并满足 。（3）由基本公式计算受压区的高度x。（4）若 ，则为超筋截面，其承载力为：（5）若 ，由基本公式计算其承载力。第82页/共213页第八十三页，共214页。3.5双筋矩形(jxng)截面

36、受压钢筋(gngjn)的应力构造(guzo)要求：必须设置闭合式箍筋。箍筋的间距不大于400mm，并不大于受压钢筋直径的15倍。箍筋直径不小于8mm或受压钢筋直径的1/4倍。第83页/共213页第八十四页，共214页。受压钢筋(gngjn)的应力由图可得：取 此时，普通的热轧钢筋均能达到屈服强度。当 时，压应变将更大，钢筋早以屈服。第84页/共213页第八十五页，共214页。基本公示及适用(shyng)条件适用条件计算简图第85页/共213页第八十六页，共214页。若 ，则表明受压钢筋可能达不到其抗压强度设计值，对于受压钢筋保护层厚度不大的情况，公路桥规规定可取 ，即假设混凝土和受压钢筋的合力

37、作用点重合，可得计算式：第86页/共213页第八十七页，共214页。计算方法1）截面(jimin)计算情况1：已知截面尺寸、材料的强度类别，弯矩计算值，求 。（1）假设 ，求得 。（2）验算是否(sh fu)需要双筋截面。（3）补充条件 ，求得 。（4）分别选择受压及受拉钢筋的直径和根数，进行截面(jimin)布置。第87页/共213页第八十八页，共214页。（1）假设 ，求得 。（2）求受压区的高度(god)x。情况2：已知截面尺寸、材料的强度类别，受压区普通钢筋的面积 ，弯矩计算值，求 。（3）当 时，由下式求受拉钢筋面积。 （4）当 时，由基本公式求 。（5）选择钢筋的直径(zhjng)

38、和根数，布置截面钢筋。第88页/共213页第八十九页，共214页。2)截面(jimin)复核（1）检查钢筋布置(bzh)是否符合要求。（2）按双筋截面(jimin)求受压区高度x。（3）当 时，由下式求受拉钢筋面积。 （4）当 时，由公式求受矩形截面承载力。 第89页/共213页第九十页，共214页。3.6 T形截面(jimin)受弯构件T形截面(jimin)的基本概念。翼板梁肋承托xMM第90页/共213页第九十一页，共214页。将空心板截面换算(hun sun)为等效工字形截面面积相等惯性矩相等在圆孔形心位置空心板截面宽度、高度不变第91页/共213页第九十二页，共214页。T形截面(ji

39、min)梁受压翼板有效宽度实际应力分布T形梁受压翼板的正应力分布第92页/共213页第九十三页，共214页。基本公式(gngsh)及适用条件1）第一类T形截面(jimin)xM适用条件基本公式第93页/共213页第九十四页，共214页。2）第二类T形截面(jimin)适用条件xM基本公式第94页/共213页第九十五页，共214页。计算方法1）截面(jimin)设计已知截面尺寸、材料(cilio)强度级别、弯矩计算值，求受拉钢筋面积。（1）假设as，对于焊接钢筋(gngjn)笼骨架，可假设：（2）判断T行截面类型。若满足此公式，则为第一类T形截面，否则为第二类T形截面。第95页/共213页第九十

40、六页，共214页。（3）由基本(jbn)公式求x，并计算受拉钢筋的面积。（4）选择钢筋直径直径和数量，按照构造要求(yoqi)进行布置。2）截面(jimin)复核（1）检查钢筋布置是否符合规范要求。（2）判断T行截面类型。（3）选择基本公式进行求解。第96页/共213页第九十七页，共214页。例题(lt)3-11、根据已给的材料(cilio)，分别查附表，得到各项参数。2、假设采用绑扎钢筋(gngjn)骨架，按一层布置，求有效高度。第97页/共213页第九十八页，共214页。3、选择(xunz)基本解方程，求受压区的高度。注意(zh y)单位第98页/共213页第九十九页，共214页。4、求所

41、需要的钢筋(gngjn)面积5、选择(xunz)并布置钢筋。（1）选择(xunz)220+2 18（1137）。（2）净间距为第99页/共213页第一百页，共214页。（3）混凝土保护层厚度(hud)取30mmd=20mm且满足附表1-8要求，故as=30+22.7/2=41.35mm,取为45mm，故h0=455mm。（4）最小配筋率0.2%第100页/共213页第一百零一页，共214页。例题(lt)32、现浇整体式钢筋混凝土矩形简支板的厚度为h350mm，每米板宽承受跨中恒载弯矩标准值为MGK43.7KNm，汽车荷载弯矩标准值MQlK 111.5KNm（已计入冲击系数），采用C30混凝土和

42、HRB335级钢筋。类环境条件，安全等级为二级。求所需要的钢筋的面积。解：2、根据(gnj)已给的材料，分别查附表，得到各项参数。1、取单位(dnwi)板宽进行计算，即b=1000mm,h=350mm。第101页/共213页第一百零二页，共214页。3、板控制截面(jimin)的弯矩组合设计值为：4、受压区的高度(god)：设as35mm，h0=350-35=315mm。5、所需要钢筋(gngjn)的面积第102页/共213页第一百零三页，共214页。6、选择(xunz)并布置钢筋由附表17查得1m板宽按计算配置受拉钢筋为18，间距为95mm时，钢筋得截面(jimin)积为2679mm2。截面

43、(jimin)得配筋如图所示。混凝土得保护层厚度c30mm，as40mm，实际h035040310mm。9518 8 ,分布钢筋959595简支板桥截面钢筋布置，（mm）板的分布钢筋(gngjn)取8 ，间距为200mm。第103页/共213页第一百零四页，共214页。截面(jimin)的实际配筋率：说明(shumng)：实际整体板的配筋，考虑到车辆荷载靠近板边行驶时板内的受力不均匀性，除在板中间的2/3范围内按计算配筋外，在两侧各1/6的范围内应按比中间的要增加15，即加密布置。第104页/共213页第一百零五页，共214页。例题(lt)：36：解：1、根据(gnj)已给的材料，分别查附表，

44、得到各项参数。2、假设受拉区钢筋(gngjn)按两层布置。第105页/共213页第一百零六页，共214页。3、验算是否需要(xyo)双筋截面。需要(xyo)采用双筋截面。假设(jish)受压钢筋按一层布置，则：第106页/共213页第一百零七页，共214页。4、取 =b=0.56。则x bh0=198.8mm。5、受拉钢筋(gngjn)的面积第107页/共213页第一百零八页，共214页。6、选择并布置(bzh)钢筋。（1）受压钢筋(gngjn)选择212（226）受拉钢筋(gngjn)选择320+318（942=462=1404）。布置如图。（2）净间距(jin j)为（3）混凝土保护层厚度

45、取，故as=61mm,取为45mm，故h0=339mm。as40mm。第108页/共213页第一百零九页，共214页。7、截面(jimin)复核第109页/共213页第一百一十页，共214页。补例3-6：某矩形截面梁的尺寸bh=300mm400mm，已有受压钢筋325（1437mm2，as为45mm），采用C30混凝土和HRB335级钢筋，类环境条件，安全等级为二级，承受(chngshu)弯矩计算值为M=285KNm，求所需要的受拉钢筋的面积。解：1、根据已给的材料，分别查附表，得到(d do)各项参数。第110页/共213页第一百一十一页，共214页。2、假设受拉区钢筋(gngjn)按两层布

46、置。3、选择基本(jbn)解方程，求受压区的高度。第111页/共213页第一百一十二页，共214页。4、求所需要(xyo)的钢筋面积5、选择(xunz)并布置钢筋。（1）选择(xunz)625（2945）。（2）净间距为第112页/共213页第一百一十三页，共214页。（3）实际(shj)as和h0。（4）最小配筋率0.2%第113页/共213页第一百一十四页，共214页。6、截面钢筋(gngjn)布置如图所示：4560345450300第114页/共213页第一百一十五页，共214页。第115页/共213页第一百一十六页，共214页。受弯构件斜截面承载力计算第四章第116页/共213页第一百

47、一十七页，共214页。4.1受弯构件斜截面的受力特点和破坏(phui)形态无腹筋简支梁斜裂缝出现前后(qinhu)的受力状态斜裂缝出现(chxin)前的受力状态第117页/共213页第一百一十八页，共214页。斜裂缝出现(chxin)的形态：从主应力迹线可以看出，剪弯段的主拉应力方向是倾斜的，与梁轴线交角大约为45度，在梁的下缘主拉应力方向接近水平。在矩形截面梁中，主拉应力的数值是沿着某一条(y tio)拉应力迹线自上而下逐步增大的。在剪弯段底部，先出现正截面裂缝，然后沿与主拉应力垂直的方向扩展，即由支座向荷载作用点发展。第118页/共213页第一百一十九页，共214页。斜裂缝出现(chxin

48、)后的受力状态。应力(yngl)重分布的表现：剪压区压应力(yngl)、剪应力(yngl)增加。截面BB处，钢筋应力增加。第119页/共213页第一百二十页，共214页。无腹筋简支梁斜截面(jimin)破坏模型F拱体拱顶拉杆拉杆拱机理示意图第120页/共213页第一百二十一页，共214页。斜拉破坏(phui) 产生条件m3破坏特点 梁的剪跨段产生由梁底竖向裂缝沿主压应力迹线向上延伸发展而成的斜裂缝，临界裂缝很快形成，并迅速延伸至荷载垫板边使梁体通裂。同时沿纵向钢筋伴随(bn su)产生水平撕裂裂缝。破坏发生突然，破坏面较整齐，无混凝土压碎现象。 无腹筋简支梁斜截面破坏(phui)形态第121页

49、/共213页第一百二十二页，共214页。剪压破坏(phui) 产生条件1m3破坏特点 随荷载的增大，梁的剪弯区段陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝后，梁承受的荷载还能继续(jx)增加，而斜裂缝伸展至荷载板底下直到剪压区混凝土被压碎而破坏。 第122页/共213页第一百二十三页，共214页。斜压破坏(phui) 产生条件m 1,腹筋多，腹板薄。破坏特点 荷载和作用点之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体平行(pngxng)的斜裂缝，梁腹被分成若干个倾斜的小柱体。破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。 第123页/共213页第一百二十四页，共214页。有腹筋简支梁斜裂缝(li fng)出现

50、后的受力状态FFF（KN）箍筋的应力（MPa）第124页/共213页第一百二十五页，共214页。4.2影响斜截面抗剪承载力的主要(zhyo)因素剪跨比斜压破坏剪压破坏斜拉破坏第125页/共213页第一百二十六页，共214页。混凝土抗压强度(kn y qin d)第126页/共213页第一百二十七页，共214页。纵向(zn xin)钢筋的配筋率第127页/共213页第一百二十八页，共214页。配箍率和箍筋强度(qingd)。配置数量(shling)过多，则在箍筋尚未屈服时，斜裂缝混凝土混凝土即因主应力过大而发生斜压破坏。此时梁的抗剪能力主要取决于构件截面尺寸和混凝土的强度等级。配置箍筋适量，则斜

51、裂缝出现以后，原来由混凝土承受的转由箍筋承担，在箍筋尚未屈服时，由于箍筋的作用，延缓和限制了裂缝的发展，承载力尚能有较大的增长。当箍筋屈服后，变形迅速增大，箍筋不再能有效的抑制斜裂缝的开展，最后，斜裂缝上端的混凝土在剪、压复合应力作用下，发生剪压破坏。梁的抗剪能力主要与箍筋数量和混凝土的强度(qingd)等级有关，而剪跨比和纵向钢筋的配筋率影响相对较小。第128页/共213页第一百二十九页，共214页。若箍筋量配置很少，则斜裂缝一出现，截面即发生(fshng)急剧的应力重分布，原来由混凝土承受的拉应力转由箍筋承担，使箍筋很快达到屈服，变形剧增，不能斜裂缝的开展，此时梁的破坏形态与无腹筋梁类似，

52、当剪跨比较大时，也会发生(fshng)斜拉破坏。箍筋配筋率11221-12-2第129页/共213页第一百三十页，共214页。4.3受弯构件(gujin)斜截面抗剪承载力计算公式及适用(shyng)条件第130页/共213页第一百三十一页，共214页。上限值：下限值：若满足上式，则表明可以通过(tnggu)计算配置腹筋；反之，表明不能通过(tnggu)配置腹筋满足斜截面抗剪承载力，而要加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。若符合上式，则不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅需要按构造(guzo)配置箍筋。第131页/共213页第一百三十二页，共214页。等高度(god)简支梁腹筋初步设计步骤已知条件

53、：梁的计算跨径及截面尺寸，混凝土的强度(qingd)等级，纵向受拉钢筋的及箍筋抗拉设计强度(qingd)，跨中截面纵向受拉钢筋的布置，梁的计算剪力包络图。（1）验算上限(shngxin)条件。（2）验算下限条件。第132页/共213页第一百三十三页，共214页。（3）计算剪力图的分配：最大计算剪力值取用距支座h/2 截面的数值 ，其中，混凝土和箍筋共同承担的剪力不少于60%，弯起钢筋承担的剪力不超过40%。第133页/共213页第一百三十四页，共214页。(4)箍筋设计(shj)初步拟定箍筋的直径和形式检查(jinch)各项构造要求,最终确定箍筋的配筋方案。第134页/共213页第一百三十五页

54、，共214页。（5）弯起钢筋的数量及初步(chb)的弯起位置。支座中心线梁跨中梁中轴线第135页/共213页第一百三十六页，共214页。4.4受弯钢筋(gngjn)的斜截面抗弯能力斜截面(jimin)抗弯承载能力计算第136页/共213页第一百三十七页，共214页。保证斜截面(jimin)抗弯承载力的构造措施。整理(zhngl)后得：即满足(mnz)上式，可不进行斜截面抗弯承载力计算。第137页/共213页第一百三十八页，共214页。纵向(zn xin)受拉钢筋的弯起位置简支梁的内力(nil)包络图抵抗弯矩图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积(min j)能产生的抵抗弯矩图，即表

55、示各个正截面所具有的抗弯承载力。第138页/共213页第一百三十九页，共214页。跨中截面钢筋的弯起位置(wi zhi)确定方法第139页/共213页第一百四十页，共214页。4.5全梁承载能力校核与构造(guzo)要求斜截面(jimin)抗剪承载能力复核复核截面位置(wi zhi)确定：距支座h/2的截面受拉区弯起钢筋弯起处截面以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面箍筋数量或间距改变的位置梁的肋板宽度改变处的截面斜截面投影长度c的确定第140页/共213页第一百四十一页，共214页。斜截面顶端(dngdun)位置的确定选择(xunz)斜截面底端位置。以底端位置向跨中方向取距离(jl)h0

56、，此处即为验算斜截面顶端位置。由验算截面顶端的位置坐标，可以从内力包络图中得到相应的弯矩和剪力组合设计值，求得投影长度在投影长度内确定与验算斜截面相交的弯起（斜）钢筋及箍筋数量，以及纵向钢筋的配筋率，代入公式进行计算。第141页/共213页第一百四十二页，共214页。有关(yugun)构造要求纵向钢筋(gngjn)在支座处的锚固在钢筋混凝土梁的支点处，应至少(zhsho)有两根且不少于总数1/5的下层受拉主筋通过。底层两外侧之间不向上弯起的受拉主筋，伸出支点以外的长度不应小于10d，（R235级钢筋应带半圆弯钩）纵向钢筋在梁跨间的截断与锚固钢筋的接头钢筋的接头，可以采用绑扎搭接接头、焊接接头和

57、机械接头。第142页/共213页第一百四十三页，共214页。绑扎(bn zh)接头的搭接长度Ld，见表4-3。受压区绑扎(bn zh)接头的搭接长度，应取用受拉钢筋绑扎(bn zh)接头长度的0.7倍。在任一绑扎(bn zh)接头的中心至搭接长度的1.3倍的长度区段内，同一根钢筋不得有两个接头；在该区段内有绑扎(bn zh)接头的受力钢筋的面积，受拉区不宜超过25%，受压区不宜超过50%。焊接(hnji)接头包括闪光接触焊、夹杆式电弧焊和搭叠式电弧焊。钢筋机械接头包括套筒挤压接头和镦粗直螺纹接头第143页/共213页第一百四十四页，共214页。箍筋的构造(guzo)要求直径(zhjng)：不小

58、于8mm且不主钢筋(gngjn)直径的1/4.间距：一般位置由支座向跨径方向长度不小于一倍的梁高范围内，箍筋的间距不宜大于100mm。最小配筋率：第144页/共213页第一百四十五页，共214页。4.6连续(linx)梁的斜截面抗剪承载力第145页/共213页第一百四十六页，共214页。连续(linx)梁斜截面抗剪承载力计算方法支座中心线梁跨中梁中轴线连续(linx)梁的近边支点梁段第146页/共213页第一百四十七页，共214页。等高度(god)连续梁和悬臂梁的近中间支点梁段支座中心线梁跨中梁中轴线第147页/共213页第一百四十八页，共214页。变高度(god)连续梁和悬臂梁近中间支点梁段

59、第148页/共213页第一百四十九页，共214页。受扭构件(gujin)承载力计算第五章第149页/共213页第一百五十页，共214页。5.1纯扭构件的破坏(phui)特征和承载力计算纯扭构件的T-曲线及裂缝(li fng)分布第150页/共213页第一百五十一页，共214页。矩形截面纯扭构件(gujin)的开裂扭矩第151页/共213页第一百五十二页，共214页。纯扭构件(gujin)的破坏特征抗扭钢筋(gngjn)的形式抗弯 - 纵向钢筋；抗剪 箍筋或箍筋+弯筋；抗扭 箍筋+沿截面(jimin)周边 均匀布置的纵筋， 且箍筋与纵筋的比 例要适当。第152页/共213页第一百五十三页，共21

60、4页。破坏(phui)形态少筋破坏(phui)特征：构件开裂后，钢筋没有足够的能力承受(chngshu)混凝土开裂后卸给它的那部分扭矩，构件立即破坏。适筋破坏特征：正常配筋的情况下，随着外扭矩的增加，抗扭箍筋和纵筋首先达到屈服强度，然后主裂缝迅速开展，最后促使混凝土受压面被压碎，构件破坏。超筋破坏特征：抗扭钢筋配置过多或混凝土强度过低，随着外扭矩增加，构件的混凝土先被压碎，从而导致构件破坏，而此时纵筋和箍筋均未屈服。第153页/共213页第一百五十四页，共214页。部分(b fen)超筋破坏特征：当抗扭箍筋或纵筋中的一种配置过多时，构件破坏时只有(zhyu)部分纵筋或箍筋屈服，而另一部分抗扭钢