应力配筋方法浅析

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芜湖某住宅楼板温度作用下应力分析及配筋方法

芜湖某住宅楼板温度作用下应力分析及配筋方法

调查研究237产 城芜湖某住宅楼板温度作用下应力分析及配筋方法张青峰摘要:本文作者结合多年的工作经验,对温度作用下楼板应力进行了详细的分析,以供参考。

关键词:温度;作用;楼板应力1 工程概括本工程为地上59层、地下2层的剪力墙结构住宅,平面尺寸为67.40mx20.30m,X向平面尺寸较长,超出《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中关于伸缩缝最大间距45m的规定,有必要进行楼板温度应力的计算与分析。

本文主要研究温度作用下楼板平面内拉应力及其需要的楼板钢筋A S3,MIDAS GEN中将楼板设为弹性板,进行网格划分(梁板变形协调),可计算出楼板在水平荷载作用下的平面内正应力和剪应力,根据楼板的拉应力及板厚可得出每延米楼板轴力N,则温度作用下需要的单侧楼板钢筋A S3>N/2f,N为楼板轴力设计值,f为楼板钢筋材料强度设计值。

2 温度作用2.1 混凝土收缩当量温差混凝土浇筑后由于水分的蒸发会发生体积收缩变形,从而在混凝土内部产生应力,为了计算简便,本文考虑将混凝土收缩变形等效为温度作用,即混凝土收缩当量温差。

根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)9.1.3条的条文说明,参考《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)和《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)的规定,本工程混凝土收缩当量温差取-10℃(降温)。

2.2 季节温差及温度作用取值季节温差指结构合拢时的温度与后期各阶段最高温度、最低温度之间的差值,芜湖市月平均最低-6℃,月平均最高37℃,考虑楼板温度应力由降温工况控制(降温工况产生拉应力、升温工况产生压应力),可预先假定结构合拢温度为一个较高温度,取20℃。

升温工况为37℃-20℃=17℃,降温工况为-6℃-20℃=-26℃。

本文主要考察楼板在温度荷载作用下的拉应力,因此仅考虑降温工况,叠加混凝土收缩当量温差及季节温差,降温工况温差取值为-36℃。

钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术

钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术

钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术钢筋混凝土结构在现代建筑中被广泛应用,其有效地承载能力和优良的耐久性使得它成为了建筑界最受欢迎的结构系统之一。

应力分析和设计技术在钢筋混凝土结构的设计过程中起着关键作用。

本文将深入探讨钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术,并分享本人的观点和理解。

一、引言1.1 钢筋混凝土结构的重要性钢筋混凝土结构以其高强度、耐久性和施工灵活性而备受推崇。

它在建筑工程中承担着重要的地位,承载载荷并确保建筑物的稳定性和安全性。

1.2 应力分析与设计的重要性应力分析与设计是钢筋混凝土结构设计过程的核心。

通过准确分析结构中各部位的应力分布情况,可以确保结构在使用和荷载作用下的安全性和可靠性。

二、基本原理与理论知识2.1 钢筋混凝土结构的基本构成钢筋混凝土结构由混凝土和钢筋构成。

混凝土作为压力元素,主要承受压力载荷;而钢筋作为拉力元素,主要承受拉力载荷。

二者相互配合,形成了钢筋混凝土结构的整体力学特性。

2.2 材料力学和结构力学的应用材料力学和结构力学提供了分析和设计钢筋混凝土结构的基础。

了解材料的力学性能以及结构的外荷载和内力分布情况,对于正确评估结构承载能力和安全性至关重要。

三、应力分析技术3.1 应力分析的基本步骤应力分析的基本步骤包括对结构进行静力分析、力学性能计算和应力分布分析。

静力分析是指根据结构的几何形状和荷载条件,分析结构内各部位受力情况。

力学性能计算是指根据结构的材料特性和结构力学理论,计算出结构的应力和变形情况。

应力分布分析是指分析结构内的应力分布情况,以确定结构各部位的强度和稳定性。

3.2 常用的应力分析方法常用的应力分析方法包括弹性分析、弹塑性分析和非线性分析。

弹性分析是指假设结构在荷载作用下表现为线弹性行为,计算结构的内力和应力分布情况。

弹塑性分析是指考虑结构在荷载作用下发生一定程度的塑性变形,计算结构的变形和应力分布情况。

非线性分析是指考虑结构在荷载作用下的非线性特性,如材料的非弹性行为和接触面的滑动等,计算结构的变形和应力分布情况。

定应力求配筋容许应力法的简捷计算方法

定应力求配筋容许应力法的简捷计算方法

定应力求配筋容许应力法的简捷计算方法 陈永运本方法是“按容许应力法直接计算钢筋面积的方法”的发展,更全面更实用。

1 偏心压力作用在矩形面内按容许应力法计算,仍然可以直接求钢筋面积偏心压力作用在矩形面内按容许应力法计算,仍然可以直接求钢筋面积。

因为我们的求解途径依然是确定钢筋应力后直接算面积。

不同的是,力作用在截面内时要先计算出钢筋可以使用的应力值,这里称其为“设定应力”。

针对设定应力的含义,最初使用的是“容许应力”这个名词,这是因为力作用截面以外,钢筋的应力值是可以达到规范规定的数值的,尽管我们不一定用到那样高。

而力作用在截面内时,就不一定能达到规范所规定的那样高的数值了。

为避免误会,以后均以“设定应力”来代替曾采用过的容许应力。

偏心压力作用在截面以外,之所以能对钢筋的设定应力取较高的数值,是因为受压区可以缩得很小。

当配筋既定,受压区将随着偏心弯矩的增大而变小。

即便偏心力很小,如果配筋数量不多的话,随着裂缝开展,受压区也会缩小;因为从理论上来说,假定混凝土是不承受拉应力的。

按容许应力法的平面直线的基本假定,随着受压区高度的减小和裂缝开展,受拉钢筋的应力将逐渐变大,其应力终将能达到所设定的数值。

如果按计算所得的面积配置钢筋,从理论上来说,该钢筋的受拉应力就等于设定的应力值。

如果实际配筋较计算有所增加或减少,则钢筋应力会较设定应力值偏低或稍高。

当偏心压力作用在截面内时,偏心力的着力点就作用在受压区范围内的某个位置处。

受压区面积不会像偏心力作用在截面外那样缩得很小,是有一定限值的,换句话来说,是有一个最小的受压区的。

该受压区合力中心直接与偏心力平衡。

对于矩形截面,这个最小的受压区的高度是“偏心力作用点至截面受压端距离的3倍”,即x =3()o s h e (符号意义见图1)。

这仅是为讨论方便,既没有考虑混凝土的强度,也不考虑构件的总体稳定问题。

受压区不会因偏心力的增大而缩小,截面的受压区只会因配筋的增多而加高。

弹性应力配筋法的探讨及应用

弹性应力配筋法的探讨及应用

弹性应力配筋法的探讨及应用混凝土结构混凝土结构宁司结构设计博客注册设为首页帮助首页|博客群|公社|专栏|论坛|图片|商城|交友|博客联播|投稿|随机访问|订阅用户名注册密码忘记密码保存密码用户名注册密码忘记密码保存密码宁司结构设计博客复制首页个人资料日志图片视频(测)好友博客群百科我的日志弹性应力配筋法的探讨及应用分类:混凝土结构2007.1.21 16:38作者:燃烧的烟灰 | 评论:2 | 阅读:1577弹性应力配筋法的探讨及应用石广斌1、2,吴凯1,杨经会1(1.国家电力公司西北勘测设计研究院,陕西西安710065;西安理工大学,陕西西安710042)摘要:通过详细分析结构应力配筋法的过程,导出了将拉应力和应力转化为弯矩和力的三个简捷计算公式。

通过计算分析指出了应力配筋法中应注意的问题及其校验方法,并结合内力配筋法例证了应力配筋法结果的可信性。

关键词:配筋法;FEM;配筋计算;应力计算;内力计算1 前言虽然有限元数值计算理论已非常完善,求解手段和计算机软硬件也在不断改进升级,原先无法实现的大型数值计算,现已能够实现,但是在水工结构方面,关于用弹性有限元算出的应力配筋(这种用应力配筋的方法以下称为应力法配筋)的有关论述的文献并不多见,应用于具体工程实例的就更少,现行《水工钢筋混凝土结构设计规范》(DL/T5057-1996)也只对弹性应力配筋方法作了原则性的说明,实际操作起来,还是有一些不便之处。

笔者在实际设计中恰巧遇到此类问题,经过具体详细的归纳分析,导出了易于操作的应力配筋法公式,并通过有关方法的验证,说明弹性应力配筋法,只要处理好几个问题,其结果同用结构力学法算出的内力配筋结果基本相同。

2 配筋计算公式2.1 拉应力配筋公式文献[1]的应力配筋原则之一是:当截面应力接近线性分布(如图1)时,可把应力转化为内力(弯矩、轴力),再按文献[1]中有关内力配筋计算公式计算。

由静力学分析可知,图1(b)的应力转化为内力的一般公式为:式中N———轴力,N;M———弯矩,N·m;σn———由轴力N产生的正应力,N/m2;σm———由弯矩产生的正应力,N/m2;A———截面面积,m2;y———正应力σm对截面中性轴的距离,m。

非杆非壳大体积混凝土结构应力配筋法浅析

非杆非壳大体积混凝土结构应力配筋法浅析

既然一般的大型通用有 限元软件均能计算得到构件各单 元 的应力状态 , 如果能够直接利朋单元应力进行配筋计算 , 使得 将 非杆非壳的大体积混凝 土结构的配筋计算变得更为简便。
l 9l
。 白峻 昶 , 马
福 靳金平

非打非壳大体积混凝土结构应力配筋法浅析
本刊 E m ibb xno e - ahj@sif. t n
要: 介绍 了非杆非壳 大体积混凝土结构 采用应力 图形进行配筋计算的原则 , 分析
了实 际应 用过 程 中存 在 的 一 些 问题 , 出 了一 种 相 对 简 单 明确 的利 用有 限 元 软件 按 照 提
应力直接配筋的计算方法, 为工程设计人 员和科研工作者提供 了一种关 于大体积混凝
土 配 筋计 算 的思 路 。
关键词 : 大体 积 混凝 土 ; 力配 筋 ; 限 元 法 应 有 中图 分 类 号 : V l T 3l 文献 标 识 码 : A
非杆非壳的大体积混凝土结构广泛地应用于取水泵房巾的 涡壳 、 水力发电巾的坝体等水工结构 巾, 这些 结构形体和受 力 比 较复杂,无法按照常规 的杆系构件或壳 系构件进行受 力分 析和 配筋计算 。针对此类构件配筋计算的相关研究 和可查 阅的文献 不多 , 现行《 水工混凝 土结构设计规 范》 s 9一2 0 ) ・ 仅在 (L ll 0 8 【也 第 1 2章对非杆件体 系钢筋混凝 土结构的配筋计算原 则做 了规 定, 实际操作中, 还存在一些问题和不便之处 。
是当应力 图形接近线性分布时 , 可换算为 内力 , 按照一般的杆
系或壳 系构件进行配筋计算 。二是当应力图形偏 离线性较 大时 ( 见图 1 , )可按主拉应力在配筋方向的投影 图形的总面积计 算钢 筋截面面积 A , , 并应符合下列要求 :

应力配筋法在水利工程中应用的

应力配筋法在水利工程中应用的
我们主要针对闸 墩 的 配 筋 进 行 研 究,根 据 实 际 工 程 情 况,该 工程闸墩有三种形式: 缝墩、中墩、边墩,对于门槽处受力特点,边 墩迎水面门槽处一直处于受压状态,缝墩和中墩门槽处受力情况 最为不利,因 此,在 下 面 的 分 析 中,仅 考 虑 中 墩 和 边 墩 的 受 力 情 况,并在建立模型 时 对 结 构 进 行 了 简 化,模 型 更 侧 重 于 中 墩 和 边 墩的受力情况。考虑结构的对称性,在此选取左联闸室进行有限 元分析。
工况一应力云图如图 4,图 5 所示,工况二应力云图如图 6,图 7 所示。
的,因此实际配筋中,很难沿主拉应力方向布置钢筋,一般近似以 x,y,z 轴三个方向应力配筋代替,即按照正应力配筋[5]。
T
0.45ft
ω
Q6
图 8 按弹性应力图形配筋示意图
MX MN
图 4 工况一 中墩、缝墩 y 向应力云图
MX MN
图 5 工况一 中墩、缝墩第一主应力云图
3. 2 闸墩应力配筋计算
根据上文 2. 5 中有限元应力计算分析,选取工况二进行应力 配筋计算,选取缝 墩 门 槽、缝 墩 墩 位、中 墩 门 槽、中 墩 墩 位 处 拉 应 力最大断面,并以此断面作为计算断面[6,7],各断面应力值如表 3 ~ 表 6 所示。
摘 要: 为研究应力配筋法在水利工程中的应用,结合工程实例,运用有限元软件 Ansys 对闸室在两种工况下的应力进行了分析,
并选取两种工况中最不利工况对闸墩进行应力配筋计算。计算结果表明,有限元分析可以直观反映闸室的应力分布情况,采用应
力配筋计算过程简单、结果明确,对工程设计具有一定的参考价值。
关键词: 出口控制闸,闸墩,有限元分析,应力配筋
第 38 卷 第 33 期

遁构法施工用钢筋混凝土管片的应力分析与优化设计

遁构法施工用钢筋混凝土管片的应力分析与优化设计

遁构法施工用钢筋混凝土管片的应力分析与优化设计钢筋混凝土管片是一种常用的结构材料,广泛应用于地铁隧道、地下管道等工程中。

在遁构法施工中,钢筋混凝土管片承担了地下工程施工和运行中的各种荷载,因此对其应力分析与优化设计非常重要。

本文将从应力分析及优化设计两个方面进行探讨。

首先,我们来进行钢筋混凝土管片的应力分析。

钢筋混凝土管片的应力主要包括弯曲应力、剪切应力和压应力等。

弯曲应力是由于外部荷载作用而产生的,主要存在于管片的上表面和下表面。

剪切应力是由于水平地拉力作用而产生的,主要存在于管片的侧面。

压应力是由于地下土压力作用而产生的,主要存在于管片的四周。

在进行应力分析时,需要考虑到这些应力的相互作用和影响,以确保钢筋混凝土管片的稳定性和安全性。

钢筋混凝土管片的应力分析有赖于合适的计算方法和模型。

常用的计算方法包括有限元法和解析方法。

有限元法是一种基于数值计算的方法,通过将复杂的结构分割成一系列小区域,然后建立相应的数学模型,通过求解模型的变量来获得结构的应力分布。

解析方法是一种基于理论公式和解析表达式的方法,通过直接应用公式来计算结构的应力。

钢筋混凝土管片的复杂性和非线性特征决定了有限元法更适合应力分析,可以通过有限元软件(如ANSYS、ABAQUS等)来进行计算,以获得较为准确的应力分布。

在进行钢筋混凝土管片的应力分析时,需要考虑到材料的力学性质和施工工况。

钢筋混凝土管片的力学性质包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度等,这些参数直接影响着管片的应力分布和承载能力。

施工工况包括地下土压力、温度变化、荷载作用等,需要综合考虑这些因素对管片应力分布的影响,以选择合适的设计参数和构造方案。

钢筋混凝土管片的优化设计是在应力分析的基础上进行的,旨在提高结构的稳定性和承载能力,降低工程成本和材料消耗。

优化设计的核心是寻找最优的结构布置和钢筋配筋方案。

通常可以通过改变管片的几何尺寸、增加内部钢筋配筋和调整材料参数来实现优化设计。

混凝土结构中预应力钢筋的应力分布规律研究

混凝土结构中预应力钢筋的应力分布规律研究

混凝土结构中预应力钢筋的应力分布规律研究一、引言混凝土结构中的预应力钢筋是一种常见的结构加固材料,其通过预先施加张力来提高混凝土结构的抗拉强度和刚度,从而增强结构的承载能力和耐久性。

然而,预应力钢筋的应力分布规律对混凝土结构的性能和安全性具有重要影响。

因此,研究混凝土结构中预应力钢筋的应力分布规律具有重要意义。

二、预应力钢筋的应力分布规律预应力钢筋的应力分布规律是指预应力钢筋在混凝土结构中的应力状态分布情况。

一般来说,预应力钢筋的应力分布规律受到以下因素的影响。

1.预应力钢筋的布置方式预应力钢筋的布置方式对其应力分布规律具有重要影响。

一般来说,预应力钢筋的布置方式可以分为集中式布置和分散式布置两种。

集中式布置是指将预应力钢筋集中在结构的中心部位或中心轴线上,分散式布置是指将预应力钢筋均匀地分布在结构的整个截面内。

研究表明,在相同预应力钢筋数量的情况下,分散式布置的预应力钢筋应力分布更加均匀,能够提高结构的整体性能和安全性。

2.预应力钢筋的张力大小预应力钢筋的张力大小对其应力分布规律也具有重要影响。

一般来说,预应力钢筋的张力大小应该根据混凝土结构的受力情况和设计要求来确定。

如果预应力钢筋的张力过大,可能会导致其应力集中在局部区域,从而导致结构出现裂缝和破坏。

因此,在设计混凝土结构时,需要合理确定预应力钢筋的张力大小,以保证其应力分布规律的合理性和稳定性。

3.混凝土强度等级混凝土强度等级也对预应力钢筋的应力分布规律具有影响。

一般来说,混凝土强度等级越高,预应力钢筋的应力分布越均匀。

这是因为,在高强度混凝土中,混凝土的抗裂性和抗拉性都比较强,能够有效地分散预应力钢筋的张力,从而提高其应力分布的均匀性和稳定性。

三、应力分布规律的研究方法研究预应力钢筋的应力分布规律可以采用实验和数值模拟两种方法。

1.实验方法实验方法是通过在混凝土结构中嵌入应变计或应力计来测量预应力钢筋的应力分布规律。

这种方法可以直接获得预应力钢筋的应力分布情况,具有较高的准确性和可靠性。

应力配筋方法浅析

应力配筋方法浅析

摘要目前的配筋方法主要还是依造结构力学的方法,利用内力进行结构的配筋。

但是在水工结构中,有很多结构形式复杂,结构的受力和边界条件等也比较复杂,常规的结构分析方法难于准确地了解结构的变形规律和应力分布;另外随着建筑功能的多样化发展,建筑中运用转换层越来越普遍,而转换层的结构形式多变,整体性强,不应简化为杆系结构;在桥梁工程中,一些悬索桥、斜拉桥索的锚固区受力复杂,配筋一般通过经验进行,比较保守而且导致混凝土浇注困难。

这些情况都导致采用内力配筋法无法满足工程的需要,而应力配筋法却可以适用于任何体系结构,因此,本文对应力配筋的方法进行一个初步的探讨。

关键词应力配筋方法1、应力配筋法的发展史应力配筋法的思想在水工钢筋混凝土结构中已有所应用。

在水工结构中常会遇到一些无法用结构力学方法计算出截面内力(弯矩m,轴力n,剪力v或弯矩t等)的构件,而只能按照弹性理论方法(经典理论解,弹性有限元或弹性模型试验等)求出结构各点的应力状态。

因而,也就无法用内力截面极限承载力公式计算配筋用量。

在《水工混凝土结构设计规范》中提出了按弹性应力图形配筋的方法。

由弹性理论计算得出结构在荷载作用下的拉应力图形,再根据拉应力图形面积计算出配筋用量。

这种配筋方法比较简单易行,可适用于各种复杂的结构,但在理论上并不完善,一般情况下配筋偏于保守。

我国在六十年代曾考虑对水工的非杆件结构采用“全面积配筋”的方法,规定“当最大主拉应力大于混凝土的许可拉应力时,全部主拉应力由钢筋承担”。

这种方法没有极限状态的概念,为考虑混凝土的抗拉作用,计算结果十分保守。

《水工混凝土结构设计规范》sdj20-78编制组在调查总结了大量的工程设计经验的基础上特制订了附录四的有关条文,提出“按主拉应力图形中扣除小于混凝土许可拉应力的剩余主拉应力图形面积配筋”的计算公式,并对公式的适用条件,配筋方式等做出了明确规定。

但是,该公式尚不能考虑混凝土开裂后在截面上的应力重分布,而是按许可拉应力把弹性应力图形划分为混凝土承担的部分和钢筋承担的部分。

论双向板配筋与四角应力线配筋

论双向板配筋与四角应力线配筋

论双向板配筋与四角应力线配筋摘要:本文是作者多年工地经验与理论结合,对双向板的探讨。

关键词:双向板跨配筋、四角应力线配筋、一双向板的确定1、板的长边lx与短边ly之比小于或等于2.0时属双向板计算()。

2、板的长边与短边之比大于2.0,但小于3.0时,宜按双向板计算(>2<3)二支座固定端、简支端的确定1、两板连跨的中间支座为固定端2、两板边支座为简支端三双向板跨中正弯矩配筋,正应力线根据双向板四边支承原理,板在荷载作用下,板跨中底部产生正弯矩拉力,正弯矩的最大拉力总是应力应变破坏线称为正应力线。

正应力的破坏,是板受力后中间底部开裂折断。

为阻止板底开裂折断,必须按正弯矩计算配筋来满足稳定要求,钢筋配置在板底面,按间距排列完毕称正弯矩配筋(如图)四双向板支座上部之内负弯矩配筋,负应力线正弯矩跨中配筋完毕,板底部静止变形属稳定状态。

这时的应力破坏就向板的上部支座之内转移,支底上部产生负弯矩拉力、负弯矩的最大拉力总是支底边沿,应变破坏线称为负应力线,负应力的破坏是板受力后,板支底四周上部开裂折断。

为阻止板上部开裂,必须按负弯矩计算配筋来满足稳定要求,钢筋配置在板上部支底之内,按间距排列完毕称负弯矩配筋(如图)五、双向板四角应力线配筋1、四角应力的产生板跨中底部和支底上部配筋满足要求,跨中和支底属稳定状态,这时的应力破坏线就向板四角延伸转移,在双向板结构内,板的四角最薄弱,应力破坏变形最大。

四角是正负弯矩拉力的聚合部,也是双向板特有的板四边法力的聚合部。

不难看出,如果我们在转角处设个内力计算简图,它的跨度,经计算因跨度小弯矩就很小。

既然弯矩很小,它为什么反而拉力最大,应力破坏变形最大呢?这是因板跨中和支座正负弯矩下拉上翘拉裂的,是四边板法力聚合撕裂的,所以说四角弯矩虽小,但拉力最大,应力破坏最大的原理。

2、四角应力线选用钢筋双向板四角配筋必须要设置双层式,钢筋两端嵌固在支座内才能满足稳固要求。

因角跨小不必计算弯矩,直接采用板跨钢筋和支座钢筋来加大密度即可达到安全要求。

预应力温度应力配筋在超长钢筋混凝土结构中的应用与分析

预应力温度应力配筋在超长钢筋混凝土结构中的应用与分析

预应力温度应力配筋在超长钢筋混凝土结构中的应用与分析张现法1,焦正须2,杨军领3(河北建工集团有限责任公司,050051)[摘要]一般混凝土结构都是根据正常使用荷载进行结构配筋设计的,而对于超长混凝土结构,除进行正常使用荷载作用下的的配筋设计外,通常还要考虑温度应力的作用和影响,一般采用设置后浇带、施加预应力的方法来抵消混凝土温度应力,保证混凝土结构不开裂。

[关键词] 超长混凝土结构预应力温度应力主动结构技术措施一、工程概况奥林匹克公园地下商业位于奥林匹克公园中区,南北长405米,东西宽216米,地下两层,属于超长钢筋混凝土结构。

东西方向设有3条后浇带,未设结构缝;南北方向设置6条后浇带,2道沉降缝。

对于超长混凝土结构,在满足正常使用荷载的承载力后通常要考虑温度应力的作用和影响。

为此,设计在本工程地下一层外墙板和顶板以及纵梁配置了后张无粘结预应力筋,用于结构抗裂。

通过预应力的作用来减小或抵消温度应力对整体结构的影响,并且通过配置预应力筋加强结构本身的整体性。

预应力对温度变形的约束作用主要表现在预应力筋在混凝土中可以起到约束构件温度变形的作用。

当混凝土受热膨胀变形时预应力起到了约束膨胀的作用,当混凝土受冷收缩变形时,由预应力筋在水平构件中的平均压应力又能起到抵消或降低由收缩产生拉应力的作用,防止产生过大的拉应力而使混凝土开裂。

施加预应力是一种主动结构技术措施。

二、温度荷载的分类及特点温度荷载通常分为三种:(一)日照温度荷载;(二)骤降温度荷载;(三)年温温度荷载。

其特点为:日照温度荷载产生的原因为太阳辐射,短时急变,局部性和方向性强,分布不均匀,局部应力大,温度沿平面和壁厚呈非线性分布,分析计算复杂,但总体温差幅度不大。

骤降温度荷载是由强冷空气等因素产生的,也属短时变化快,但属于整体变化,较为均匀,产生的应力较大,分析计算较为复杂。

年温温度荷载是由年温度变化引起的,属于整体均匀缓慢的变化过程。

温差大,整体位移大,分析计算比较简单。

钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术

钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术

钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑工程中最常见的结构形式之一。

钢筋混凝土结构的设计需要考虑各种因素,其中最重要的是应力分析。

应力分析是结构设计的基础,它能够帮助设计师确定各个部件的尺寸和材料,以确保结构的安全性和可靠性。

本文将深入探讨钢筋混凝土结构中的应力分析与设计技术。

二、钢筋混凝土结构的应力分析1.应力的定义和分类应力是物体内部产生的相互作用力,通常用单位面积上的力来表示。

在钢筋混凝土结构中,应力可以分为以下几种:(1) 拉应力:指物体在拉伸过程中产生的应力,通常用正号表示。

(2) 压应力:指物体在受到压缩过程中产生的应力,通常用负号表示。

(3) 剪应力:指物体在受到剪切力作用时产生的应力,通常用斜体表示。

(4) 弯曲应力:指物体在受到弯曲力作用时产生的应力,通常用斜体表示。

2.受力分析在进行应力分析之前,需要对结构的受力情况进行分析。

在钢筋混凝土结构中,受力主要来源于自重、荷载和温度变化等因素。

结构的受力情况可以通过力学分析和有限元分析等方法进行计算。

3.截面性能的计算钢筋混凝土结构中的截面性能是指截面的承载能力。

截面性能的计算需要考虑材料的强度、截面形状和钢筋的数量等因素。

在截面性能的计算中,可以采用等效矩阵法、极限平衡法和弹塑性分析法等方法。

4.受力构件的设计在进行受力构件的设计时,需要根据受力情况和截面性能计算出构件的尺寸和材料。

在设计过程中,需要考虑构件的安全性和可靠性,以确保钢筋混凝土结构的整体安全性。

三、钢筋混凝土结构的设计技术1.材料的选择钢筋混凝土结构中常用的材料包括混凝土和钢筋。

在进行材料的选择时,需要考虑材料的强度、耐久性、可加工性和成本等因素。

同时,还需要考虑结构的受力情况和使用环境等因素,以确保材料的选择符合设计要求。

2.构件的连接钢筋混凝土结构中的构件连接需要考虑连接的可靠性和施工的便捷性。

常用的连接方式包括焊接、螺栓连接和粘接等。

钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术

钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术

钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术概述钢筋混凝土被广泛应用于建筑和基础设施项目中,其优良的强度和耐久性使其成为现代工程设计的理想选择。

在钢筋混凝土结构中,应力分析和设计技术是确保结构安全和性能的关键因素。

本文将深入探讨钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术的各个方面,包括基本概念、材料性能、受力分析方法和设计原则。

1. 基本概念1.1 钢筋混凝土的组成和特性钢筋混凝土是由混凝土和钢筋组成的复合材料。

混凝土具有很好的耐压性能,但相对脆弱;而钢筋具有较高的拉伸强度,可以弥补混凝土的弱点。

这种组合使钢筋混凝土在承受不同类型荷载时具有较好的性能。

1.2 应力的概念在钢筋混凝土结构中,应力是指单位面积上的内部力。

根据受力状态的不同,可以分为压应力和拉应力。

在设计中,需要对钢筋和混凝土的应力进行合理的控制,保证结构的安全性和稳定性。

2. 材料性能2.1 混凝土的力学性能混凝土的力学性能包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和弹性模量等指标。

这些指标对于应力分析和设计具有重要影响,设计时需要根据具体情况选择适当的混凝土等级和配比。

2.2 钢筋的力学性能钢筋是钢筋混凝土结构中的主要受力成员,其力学性能直接影响结构的承载能力和变形性能。

常用的钢筋材料包括普通碳素钢筋和高强度钢筋,设计中需要根据结构的要求选择合适的钢筋类型和规格。

3. 受力分析方法3.1 弹性分析方法弹性分析方法是钢筋混凝土结构应力分析的基本方法,它基于弹性力学理论,假设结构在受力过程中没有发生塑性变形。

弹性分析方法可以在设计初期快速预估结构的受力情况,为后续的详细分析提供参考。

3.2 极限状态分析方法极限状态分析方法是一种更准确和全面的应力分析方法,它充分考虑结构的塑性行为和荷载作用。

通过极限状态分析,可以确定结构在承受极限荷载时的应力分布和变形情况,从而指导设计中的材料选用和截面尺寸确定。

4. 设计原则4.1 安全性原则钢筋混凝土结构设计的首要原则是保证结构的安全性。

应力配筋方法浅析

应力配筋方法浅析

应力配筋方法浅析摘要目前的配筋方法主要还是依造结构力学的方法,利用内力进行结构的配筋。

但是在水工结构中,有很多结构形式复杂,结构的受力和边界条件等也比较复杂,常规的结构分析方法难于准确地了解结构的变形规律和应力分布;另外随着建筑功能的多样化发展,建筑中运用转换层越来越普遍,而转换层的结构形式多变,整体性强,不应简化为杆系结构;在桥梁工程中,一些悬索桥、斜拉桥索的锚固区受力复杂,配筋一般通过经验进行,比较保守而且导致混凝土浇注困难。

这些情况都导致采用内力配筋法无法满足工程的需要,而应力配筋法却可以适用于任何体系结构,因此,本文对应力配筋的方法进行一个初步的探讨。

关键词应力配筋方法1、应力配筋法的发展史应力配筋法的思想在水工钢筋混凝土结构中已有所应用。

在水工结构中常会遇到一些无法用结构力学方法计算出截面内力(弯矩M,轴力N,剪力V或弯矩T等)的构件,而只能按照弹性理论方法(经典理论解,弹性有限元或弹性模型试验等)求出结构各点的应力状态。

因而,也就无法用内力截面极限承载力公式计算配筋用量。

在《水工混凝土结构设计规范》中提出了按弹性应力图形配筋的方法。

由弹性理论计算得出结构在荷载作用下的拉应力图形,再根据拉应力图形面积计算出配筋用量。

这种配筋方法比较简单易行,可适用于各种复杂的结构,但在理论上并不完善,一般情况下配筋偏于保守。

我国在六十年代曾考虑对水工的非杆件结构采用“全面积配筋”的方法,规定“当最大主拉应力大于混凝土的许可拉应力时,全部主拉应力由钢筋承担”。

这种方法没有极限状态的概念,为考虑混凝土的抗拉作用,计算结果十分保守。

《水工混凝土结构设计规范》SDJ20-78编制组在调查总结了大量的工程设计经验的基础上特制订了附录四的有关条文,提出“按主拉应力图形中扣除小于混凝土许可拉应力的剩余主拉应力图形面积配筋”的计算公式,并对公式的适用条件,配筋方式等做出了明确规定。

但是,该公式尚不能考虑混凝土开裂后在截面上的应力重分布,而是按许可拉应力把弹性应力图形划分为混凝土承担的部分和钢筋承担的部分。

绘图员的日子(二十五)应力配筋方法浅析

绘图员的日子(二十五)应力配筋方法浅析

绘图员的日子(二十五)应力配筋方法浅析写在前面的话年后的心情许久未能平静,盼着早早下班,盼着填饱那份饥饿,每一次期盼,我相信都是自己还未恢复正常的表现。

但生活依旧,工作依旧,保持六点起床,七点上班,这是我对自己的要求,无论风雨。

因为心底知道,什么事情眼下更重要,什么东西值得更珍惜。

现在大家都在谈论建筑行业已进入冬天,悲剧的我们这一代该如何面对,怨天尤人,自怨自艾终不解现实。

其实我们也许可以换一个角度来看待这个冬天——也许工程师的基本功会通过这个冬季又回来了。

我们虽然没有继续往前走,但恰恰在这个时候,我们重拾工程师的初心,重新追求建筑的细节、品质。

身处浮躁的年代,如果你被现实湮灭,那你便失去了改变自我的能力。

应力配筋理论应力配筋是F君在结构学习会上对承台配筋提出质疑后,自己查阅资料,计算模拟中想了解的。

本人对于有限元分析也是一知半解,在读研期间几次欲深入,无奈内心不够坚定,始终未探得一二。

现在有些想法,却不能得心应手去仿真模拟。

钢筋混凝土本构关系弄不来,那就简化一点,保守一点去探得规律。

《混规》指出:对于二维或三维非杆系结构构件,当按弹性或弹塑性分析方法得到构件的应力设计值分布后,可根据主拉应力设计值的合力在配筋方向的投影确定配筋量,按主拉应力的分布区域确定钢筋布置,并应符合相应的构造要求;当混凝土处于受压状态时,可考虑受压钢筋和混凝土共同作用,受压钢筋配置应符合构造要求。

这是应力配筋的思路,其中钢筋与混凝土的协同工作以及弹塑性由于眼界和能力有限就不去琢磨它了。

另外找得midas公司提供的文档,关于非杆系结构应力配筋方法及步骤:1.定义剖断面,配筋方向为其法线方向;2.根据各点应力计算主拉应力;3.计算该剖断面上主拉应力的合力及受拉区高度;4.按照水工规范第12章进行配筋计算;应力配筋实例•楼板不规则应力配筋做华发高层时,便遇上了结构平面不规则,当时F君想了几个方案来加强结构平面不规则的薄弱部位,和规范给出的指导一致。

定应力求配筋容许应力法的简捷计算方法

定应力求配筋容许应力法的简捷计算方法

定应力求配筋容许应力法的简捷计算方法 陈永运本方法是“按容许应力法直接计算钢筋面积的方法”的发展,更全面更实用。

1 偏心压力作用在矩形面内按容许应力法计算,仍然可以直接求钢筋面积偏心压力作用在矩形面内按容许应力法计算,仍然可以直接求钢筋面积。

因为我们的求解途径依然是确定钢筋应力后直接算面积。

不同的是,力作用在截面内时要先计算出钢筋可以使用的应力值,这里称其为“设定应力”。

针对设定应力的含义,最初使用的是“容许应力”这个名词,这是因为力作用截面以外,钢筋的应力值是可以达到规范规定的数值的,尽管我们不一定用到那样高。

而力作用在截面内时,就不一定能达到规范所规定的那样高的数值了。

为避免误会,以后均以“设定应力”来代替曾采用过的容许应力。

偏心压力作用在截面以外,之所以能对钢筋的设定应力取较高的数值,是因为受压区可以缩得很小。

当配筋既定,受压区将随着偏心弯矩的增大而变小。

即便偏心力很小,如果配筋数量不多的话,随着裂缝开展,受压区也会缩小;因为从理论上来说,假定混凝土是不承受拉应力的。

按容许应力法的平面直线的基本假定,随着受压区高度的减小和裂缝开展,受拉钢筋的应力将逐渐变大,其应力终将能达到所设定的数值。

如果按计算所得的面积配置钢筋,从理论上来说,该钢筋的受拉应力就等于设定的应力值。

如果实际配筋较计算有所增加或减少,则钢筋应力会较设定应力值偏低或稍高。

当偏心压力作用在截面内时,偏心力的着力点就作用在受压区范围内的某个位置处。

受压区面积不会像偏心力作用在截面外那样缩得很小,是有一定限值的,换句话来说,是有一个最小的受压区的。

该受压区合力中心直接与偏心力平衡。

对于矩形截面,这个最小的受压区的高度是“偏心力作用点至截面受压端距离的3倍”,即x =3()o s h e (符号意义见图1)。

这仅是为讨论方便,既没有考虑混凝土的强度,也不考虑构件的总体稳定问题。

受压区不会因偏心力的增大而缩小,截面的受压区只会因配筋的增多而加高。

分析应力配筋法在水利工程中的应用

分析应力配筋法在水利工程中的应用

分析应力配筋法在水利工程中的应用黄海兵(江西中海建设工程有限公司 江西 南昌 330001)摘 要: 在本案,通过实例分析,研究应力配筋法在水利工程中的应用。

在两种工况下,分析有限元软件对闸室的应力,并且通过计算最不利工况对闸墩的应力配筋。

工程实例计算结果显示,有限元分析对闸室应力分布情况的反映相当直观,且应力配筋的计算过程简单,计算结果明确。

关键词: 应力配筋法;水利工程;应用中图分类号:TV672 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)1210142-023)计算模型。

0 前言现针对闸墩配筋情况做出相应研究,据工程实际情况,其现代化水利工程对非杆非壳且体积巨大的砼结构的应用较闸墩包括边墩、中墩、缝墩三种形式。

渠道门槽处的受力特征为普遍,但是,这些砼结构存在形状、受力均很复杂的特征,为:边墩迎水面门槽长期处于受力状态,而且中墩门槽、缝墩以至于不能通过常规结构力学手段分析和计算砼结构的受力。

两处的受力情况不乐观,针对这样的情况,下列受力分析就专随着技术的发展,应力配筋法应运而生,应力配筋法在计算形门针对边墩、中墩的受力情况。

在模型构建时,有必要简化模状和受力均很复杂的砼结构受力方面意义重大。

SL191-2008型结构,模型对边墩以及中墩的受力情况应该着重强调。

针对《水工砼结构设计规范》提出了弹性应力配筋法的计算思路,模型结构的对称型,笔者选取有限元分析法计算左联闸室受力并对应力配筋法进行了原则性的说明。

在本案,通过对工程实情况。

例的分析,并采取有限元软件对闸室两种工况的应力情况进行渠道闸室的砼结构都被设定单元离散,在划分闸室网格模拟计算,再以有限元计算出的应力为依据,计算闸墩配筋。

时,必须控制好砼结构厚度方向单元的边长(不得超过0.51 倒虹吸出口闸闸墩有限元分析米)。

针对闸墩和底板连接缝做出相应的网格加密,以确保砼1)工程简介。

结构单元格属于六面体单位,并简化闸墩弧形部位。

模型单元本案选取的工程构造主要包括出口渐变段、出口控制段、数被设定为92735,其坐标原点处在底板与边墩进口处坡线的管身段、进口检修闸、进口渐变段,各组成部分的规格大小交接点,x轴与水流方向垂直,y轴与竖直方向平行,z轴与水流为:方向平行。

钢筋混凝土正截面应力配筋法的研究分析的开题报告

钢筋混凝土正截面应力配筋法的研究分析的开题报告

钢筋混凝土正截面应力配筋法的研究分析的开题报告一、研究背景和意义钢筋混凝土结构是建筑工程中广泛使用的一种结构体系,其设计及施工过程中的钢筋配筋方案的合理性直接影响着结构的安全性、可靠性和经济性。

正截面应力配筋法是一种钢筋混凝土配筋方法,其通过在截面中合理布置钢筋来抵抗截面产生的变形和力学效应。

该方法的优点在于简单易操作、计算精度高等特点,因此被广泛采用。

本论文研究的主要目的是探究正截面应力配筋法在钢筋混凝土结构中的应用及其装配效果,并对其设计方法、计算过程、影响因素等进行分析和研究。

通过对该配筋方法进行深入分析和比较研究,旨在为钢筋混凝土结构的设计、施工过程中更加科学地采用该配筋方法提供理论指导和实践参考。

二、研究内容和方法本文主要研究的内容包括钢筋混凝土结构中正截面应力配筋法的基本原理、设计方法、计算过程和影响因素等方面的内容。

研究方法主要采用文献资料查阅、案例分析及计算机模拟等方法。

在文献资料查阅方面,主要是对国内外相关文献进行深入分析,了解正截面应力配筋法的理论基础和应用现状。

在案例分析方面,选取具有代表性的实际工程案例,通过对其设计、施工过程中的配筋方案进行分析,进一步探究正截面应力配筋法对于钢筋混凝土结构的优化帮助。

在计算机模拟方面,采用现代计算机软件,对正截面应力配筋法进行数值分析,并对数据进行比对分析。

三、预期研究结果本文的预期研究结果主要包括:1. 基本原理和设计方法的探究和分析,包括正截面应力配筋法的配筋布置、计算公式和设计规范等方面;2. 实际工程案例的分析,进一步验证正截面应力配筋法在实际工程中的应用效果,并探究其操作难度及价值;3. 计算机模拟技术的应用,对正截面应力配筋法进行数值分析,得出钢筋混凝土结构的配筋方案,以及不同筋材、直径、间距对筋的使用量的影响。

四、论文结构和安排论文的基本结构安排如下:第1章绪论介绍论文涉及的研究背景和意义,阐述研究的主要内容和方法,以及预期研究结果。

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应力配筋方法浅析摘要目前的配筋方法主要还是依造结构力学的方法,利用内力进行结构的配筋。

但是在水工结构中,有很多结构形式复杂,结构的受力和边界条件等也比较复杂,常规的结构分析方法难于准确地了解结构的变形规律和应力分布;另外随着建筑功能的多样化发展,建筑中运用转换层越来越普遍,而转换层的结构形式多变,整体性强,不应简化为杆系结构;在桥梁工程中,一些悬索桥、斜拉桥索的锚固区受力复杂,配筋一般通过经验进行,比较保守而且导致混凝土浇注困难。

这些情况都导致采用内力配筋法无法满足工程的需要,而应力配筋法却可以适用于任何体系结构,因此,本文对应力配筋的方法进行一个初步的探讨。

关键词应力配筋方法1、应力配筋法的发展史应力配筋法的思想在水工钢筋混凝土结构中已有所应用。

在水工结构中常会遇到一些无法用结构力学方法计算出截面内力(弯矩M,轴力N,剪力V或弯矩T等)的构件,而只能按照弹性理论方法(经典理论解,弹性有限元或弹性模型试验等)求出结构各点的应力状态。

因而,也就无法用内力截面极限承载力公式计算配筋用量。

在《水工混凝土结构设计规范》中提出了按弹性应力图形配筋的方法。

由弹性理论计算得出结构在荷载作用下的拉应力图形,再根据拉应力图形面积计算出配筋用量。

这种配筋方法比较简单易行,可适用于各种复杂的结构,但在理论上并不完善,一般情况下配筋偏于保守。

我国在六十年代曾考虑对水工的非杆件结构采用“全面积配筋”的方法,规定“当最大主拉应力大于混凝土的许可拉应力时,全部主拉应力由钢筋承担”。

这种方法没有极限状态的概念,为考虑混凝土的抗拉作用,计算结果十分保守。

《水工混凝土结构设计规范》SDJ20-78编制组在调查总结了大量的工程设计经验的基础上特制订了附录四的有关条文,提出“按主拉应力图形中扣除小于混凝土许可拉应力的剩余主拉应力图形面积配筋”的计算公式,并对公式的适用条件,配筋方式等做出了明确规定。

但是,该公式尚不能考虑混凝土开裂后在截面上的应力重分布,而是按许可拉应力把弹性应力图形划分为混凝土承担的部分和钢筋承担的部分。

经过多年的工程实践证明这种做法是偏于保守的,有关研究还从理论上证明了它的保守性。

为此,在《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)应用了以概率理论为基础的,使用分项系数的极限状态设计方法对原有的应力配筋方法进行了改进。

2、水工混凝土结构设计规范(SL/T191-96)附录H,非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则。

H.0.1,无法按杆件结构力学方法求得截面内力的钢筋混凝土结构,可由弹性力学分析方法或试验方法求得结构在弹性状态下的截面应力图形,再根据主拉应力图形面积,确定配筋数量。

当材料的本构关系等因素已确定时,也可用钢筋混凝土有限元分析方法对结构进行分析。

H.0.2 ,当由力学计算或试验得出结构在弹性阶段的截面应力图形,并按弹性受拉应力图形配置钢筋时,可按下列原则处理:(1)、当截面应力图形接近线性分布时,可换算为内力,按第6章及第7章的规定进行配筋计算及裂缝控制验算。

(2)、当应力图形偏离线性分布较大时,受拉钢筋截面面积应满足下式要求:(1)式中:-由荷载设计值(包含结构重要性系数及设计状况系数) 确定的弹性总拉力,,在此,为弹性应力图形中主拉应力图形总面积,为结构截面宽度;-混凝土承担的拉力,,在此,为弹性应力图形中主拉应力值小于混凝土轴心抗拉强度设计值的图形面积;-钢筋抗拉强度设计值;-钢筋混凝土结构的结构系数。

(3)、按公式(H1)计算时,混凝土承担的拉力不宜超过总拉力的30%。

(4)、当弹性应力图形的受拉区高度大于结构截面高度的2/3时,公式(H1)中应取等于零。

(5)、当弹性应力图形的受拉区高度小于结构截面高度的2/3时,且截面边缘最大应力不大于0.5 时,可不配置受拉钢筋或仅配置适量的构造钢筋。

(6)、受拉钢筋的配置方式应根据应力图形及结构受力特点确定。

当配筋主要为了承载能力,且结构具有较明显的弯曲破坏特征时,可集中配置在受拉区边缘;当配筋主要为了控制裂缝宽度时,可在拉应力较大的范围内分层布置,各层钢筋的数量与拉应力图形的分布相对应。

H.0.3,当按钢筋混凝土有限元分析方法对结构进行分析时,可按下列原则进行:(1)、混凝土和钢筋的本构关系应由试验确定或采用经专门论证的数学模型。

(2)、在裂缝形成之前,钢筋和混凝土之间可认为完全粘结,不发生粘结滑移。

裂缝形成之后,裂缝的模型可取为离散式或涂抹(分布)式。

如需模拟钢筋和混凝土之间的粘结滑移,可加设粘结单元或粘结结合面单元。

(3)、采用有限元法设计结构,当验算其设计承载力时,应考虑结构系数,并应将荷载及材料强度取为设计值,相应的混凝土初始弹性模量可由混凝土强度等级除以混凝土分项系数1.35后的值按表3.1.7所列数值查得。

当验算裂缝控制时,荷载及材料强度应取为标准值,混凝土初始弹性模量可由混凝土得强度等级由表3.1.7查出。

(4)、所采用的钢筋混凝土非线性有限元分析程序,必须经过试验的考证。

考证时,材料及荷载参数取为实测值。

对特别重要的结构,宜配合进行专门的模型试验,以与计算相互验证。

3、目前主拉应力配筋的问题以及其他方法3.1 主拉应力配筋问题3.1.1主拉应力方向和实际配筋方向往往不一致主拉应力是一个矢量,反映主拉应力方向的曲线为主拉应力轨迹线。

根据主拉应力法计算配筋量是一个近似的方法,将结构截面各点的主拉应力当作标量,考虑应力的大小,而不考虑应力的方向,由主拉应力图形面积求出合拉力,由合拉力确定配筋数量。

在平面问题中,部分特殊结构其主拉应力轨迹线近似平行结构的某一方向,且仅需在此方向配主受力筋,可以比较方便的采用主拉应力法进行配筋计算。

但是一般的结构,截面上各个点的主拉应力方向是不一致的,而且没有规律。

在平面问题中,主拉应力轨迹线更为复杂。

因此实际配筋中,可以想象大部分结构很难沿主拉应力的方向布置钢筋,一般近似以X,Y,Z三个方向配筋代之,即钢筋布置与主拉应力方向不一致,造成配筋量大小的依据并不十分明确,易产生一些问题。

3.1.2不便确定布筋的方向应力等值线图是结构截面的配筋依据,但存在着根据主拉应力等值线图难以判断出主拉应力方向的问题。

因此对于某些受力复杂,不易于事先判断出布筋方向的结构而言,采用主拉应力图形配筋,有时会将应力等值线图与应力轨迹线图混淆,错误地由应力等值线图判断应力方向,在错误的方向布置钢筋,造成钢筋的浪费甚至引起工程安全问题。

3.1.3难以确定结构各个方向的配筋数量在平面问题中,有些结构X,Y向均为受力方向,两个方向均需配受力筋;在空间问题中,有些结构X,Y,Z向均为受力方向,3个方向均需配受力筋。

采用主拉应力法配筋是由截面拉应力合力求出总的配筋数量,不易在X,Y,Z方向确定各自的配筋数量。

由上述分析可知,按主拉应力法配筋,不仅存在配筋依据不确切而且易导致所配钢筋不足或浪费,甚至引起工程的安全问题。

为此,研究将主拉应力转化为具有广泛应用价值的、直观、常见的正应力法进行配筋,很有必要。

3.2 正应力法配筋3.2.1配筋处理原则根据截面正应力进行配筋是较好的配筋方法,由正应力的方向确定钢筋沿应力方向布置,由正应力中的合拉力的大小确定配筋数量。

当截面正应力接近线性分布时,可转化为内力进行配筋计算;当正应力偏离线性较大,可根据正应力图形面积确定配筋数量。

3.2.2截面正应力分布的处理1)截面正应力近似线性分布当结构截面的正应力接近线性分布时,并且截面边界有具体的界定,可将截面正应力换算为内力进行配筋计算。

计算公式可采用以下3个公式。

,(2),(3),(4)式中:,-正拉应力,N/m2;,-正压应力,N/m2;-截面惯性矩,m4;-截面高度,m;-轴力,N;-弯矩,N •m。

式(2),(3)适用于截面受弯矩、压轴力作用的结构,式(4)适用截面受弯矩、拉轴力作用的结构。

上述公式中的应力带入值均为应力值,无正负号。

2)截面正应力偏离线性分布当结构截面的正应力图形偏离线性分布较大,可采用正应力法进行配筋。

对于任一截面,主拉应力图形面积A1包含有沿X,Y,Z向正应力分量对应的拉应力图形面积AX,AY,AZ,设有AX+AY+AZ=A1。

考虑到计算过程中的简化因素,左右两边的数据有一定的误差,故设修正系数进行修正,可按以下公式进行计算:(5)式中:-拉应力图形面积修正系数;-由主拉应力等值线图求出的拉应力图形总面积;-由x方向正应力等值线图求出的拉应力图形面积;-由Y方向正应力等值线图求出的拉应力图形面积;-由Z方向正应力等值线图求出的拉应力图形面积。

修正后的X方向的拉应力图形面积为,Y方向的拉应力图形面积为,Z 方向的拉应力图形面积为。

将修正后的拉应力图形面积代入计算公式(1),求出配筋数量。

其中(6)在应用式(6)计算时,的计算合取值原则参造式(1)的有关规定。

采用正应力法对结构某一方向求配筋数量主要取决于该方向的拉应力面积,因此需针对这一方向的配筋,取相应的截面计算拉应力面积,即主导配筋的面积,最后由确定配筋数量。

采用正应力配筋,可由不同配筋方向的正应力数值求出各自的配筋数量且沿各自应力方向布置钢筋,使结构的应力和配筋的关系更加明确。

采用修正后的正应力图形面积配筋保证了钢筋的数量符合采用主拉应力计算的结果。

4、通用有限元程序中的应力配筋方法4.1 容许应力法在悬索桥锚固端细部分析的例题中,锚固端承受来自主缆的很大的水平力和一定的竖向力,加之锚固端本身构造为异形的三维空间结构,因此该处受力非常复杂。

通常对于该处大都根据经验进行配筋,因不能明确受力特点,所以配筋量都趋于保守,不仅导致该处基本上都是密密麻麻的钢筋,混凝土的浇筑很困难,而且所配的钢筋量以及方向也未能真正地考虑了应力的大小以及方向。

利用通用有限元程序对该处进行了三维细部分析,明确了局部的受力状态和应力的大小及方向,进而根据分析所得的应力计算了配筋量。

根据应力结果进行配筋的方法通常采用容许应力法,即假设全部拉应力由钢筋来承担,以此来计算配筋量。

配筋方法是根据单元的主应力大小和方向计算整体坐标系各方向的拉应力,再根据整体坐标系各方向的拉应力和容许应力的比值来计算最终所需的配筋量。

4.2局部方向内力总和法在通用有限元程序程序的后处理分析中,有局部方向内力总和的功能,输出板单元、实体单元任意截面的各方向的内力总和。

对于结构特定部位进行细部分析后,输出结构设计内力值。

如下图所示,通过定义三点来定义一平面与结构相交确定任意截面,程序自动计算其截面的中性轴以及相应分析组的各方向截面内力。

具体配筋步骤:1)首先根据程序的该功能求得X、Y、Z三个方向的分力,通过比较得出三个方向上拉力的最大值。

2)根据该值计算配筋量。

(7)式中为所需要的钢筋截面面积,为拉力的最大值,为所需钢筋的容许应力。

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