结构设计原理第四章-受弯构件承载力计算
《混凝土结构设计原理》第4章 受弯构件斜截面承载力计算

计算剪力值的确定
《公路桥规》规定:取离支点中心线梁高一半处的剪力 设计值 V ;其中不少于60%由混凝土和箍筋共同承担; 不超过40%由弯起钢筋(按45º弯起)承担,并且用水平 线将剪力设计值包络图分割;
箍筋设计 假设箍筋直径和种类,箍筋间距为
箍筋可减小斜裂缝宽度,从而提高斜截面上的骨料咬力。
箍筋限制了纵向钢筋的竖向位移,阻止混凝土沿纵向 钢筋的撕裂,提高了纵向钢筋的销栓作用。
可见,箍筋对提高斜截面受剪承载力的作用是多方面的和 综合性的。
2、剪力传递机理(见下图)——桁架-拱模型:
拱I: 相当于上弦压杆 拱Ⅱ、拱Ⅲ: 相当于受压腹杆
否
是否通过 是
计算结束
§4.3 受弯构件的斜截面抗剪承载力
计算依据:以剪压破坏为基础 一般是采用限制截面最小尺寸防止发生斜压破坏; 限制箍筋最大间距和最小配箍率防止发生斜拉破坏
一、基本公式及适用条件 计算图式:
基本公式:(半经验半理论)
Vu Vc Vsv Vsb Vcs Vsb
抗剪能力:
斜截面受剪承载力主要取决于构件截面尺寸和混凝土抗 压强度,受剪承载力比剪压破坏高。
破坏性质:属脆性破坏
除上述三种主要破坏形态外,有时还可能发生局部挤压 或纵向钢筋锚固等破坏。
四、有腹筋简支梁斜裂缝出现后的受力状态
无腹筋梁斜截面受剪承载力很低,且破坏时呈脆性。 故《公桥规》规定,一般的梁内都需设置腹筋。配置腹筋是 提高梁斜截面受剪承载力的有效方法。在配置腹筋时,一般 首先配置一定数量的箍筋,当箍筋用量较大时,则可同时配 置弯起钢筋。
V fcbh00
0. 0. 0. 0. 0.1
第四章 受弯构件正截面承载力计算

因此得出
b
1
1
fy
cu E s
第四章 受弯构件正截面承载力计算
由平衡条件: 1 fcbxb= fyAs
可得出 1fcbbh0fyAs,max ---(4-15)
可推出适筋受弯构件最大配筋率max与 b
的表达式
maxAbs,m 0 hax b
1fc fy
---(4-16)
fy h0
360 465
0.2% h 0.2% 500 0.215%,可以。
h0
465
例题2
第四章 受弯构件正截面承载力计算
已知一单跨简支板,计算跨L0=2.34m,承受均 布荷载qk=3kN/m2(不包括板自重);混凝土 强度等级为C30;钢筋采用HPB235级钢筋。可
最小配筋率ρmin
第四章 受弯构件正截面承载力计算
4.2.2适筋受弯构件截面受力的几个阶段
第一阶段 —— 截面开裂前阶段。
第二阶段 —— 从截面开裂到纵向受拉钢筋屈服前阶段。
第三阶段 —— 钢筋屈服到破坏阶段。
第四章 受弯构件正截面承载力计算
各阶段和各特征点的截面应力 — 应变分析:
第四章 受弯构件正截面承载力计算
由式(4-16)可知,当构件按最大配筋率配筋时,由式
M1fcb(xh02 x) (4-9a)
可以求出适筋受弯构件所能承受的最大弯矩为
M m a1 x fc b 0 2b h ( 1 0 .5 b )sb b 0 2h 1 fc
其中, sb ----截面最大的抵抗矩系数,可查表。
坏。
第四章 受弯构件正截面承载力计算
受弯构件的配筋形式
P
P
第四章-受弯构件正截面承载力计算

3. 计算表格的制作和使用 α1fcbh0ξ=Asfy 由公式: M =α1 fcbh02ξ (1-0.5ξ)
或
M = As fy h0(1- 0.5ξ)
令 αs = ξ(1−0.5ξ)
γs = 1−0.5ξ ξ, αs, γs之间存在一一对应的关系, 可预先制
成表待查, 因此对于设计题:
M αs = α1 f cbh0 2
3. 超筋梁:
ρ > ρmax
• 开裂, 裂缝多而细,钢筋应力不高, 最终由于 压区砼压碎而崩溃。 • 裂缝、变形均不太明显, 破坏具有脆性性质。 • 钢材未充分发挥作用。 • 设计不允许。
P
P
P
P
..
(a) P P P P
...
P P (b) P P
..
(c)
• 受弯小结
进行受弯构件截面各受力工作阶段的分析, 可 以详细了解截面受力的全过程, 而且为裂缝、变形 及承载力的计算提供依据。 Ia —— 抗裂计算的依据 II —— 正常工作状态, 变形和裂缝宽度计算的依据; IIIa —— 承载能力极限状态;
αs =
′ ′ ′ M − As f y (h0 − as )
α1 f cbh0
2
ξ = 1 − 1 − 2α s
x = ξ h0
当 ξ > ξb 说明As太少, 应加大截面尺寸或按As未知的 情况I分别求As及As′。 当2as′ ≤ ξ ≤ ξb 将上式求的ξ代入求As
As = ′ ′ α1 f cbξh0 + As f y fy
ρ ≤ ρmax ξ ≤ ξ b, x ≤ xb α ≤ αsb
M ≤ Mmax
工程实践表明, 当ρ在适当的比例时, 梁、板 的综合经济指标较好, 故梁、板的经济配筋率: 实心板 矩形板 T形梁
第四章-受弯构件正截面承载力计算精选全文

【4.9】解:
h0 h as 500 60 440 mm
M1
f
' y
As'
(h0
as' )
300 226 (440 40)
27.12kN m
M 2 M M1 88 27.12 60.88kN m
s
M2
1 fcbh02
60.88 106 1.0 9.6 200 4402
返回
[4.1] 解:1.基本公式法
h0 h 40 400 40 360 mm
x h0 (1
1 2M ) 360 (1
1 fcbh02
1
2 75106
) 133.12mm
1.0 9.6 200 3602
xb b h0 0.614 360 221 .04mm x 满足
2.79%
300 1.0 14.3
0.585
b
0.55
取 b 0.55
得 s max 0.4
Mu s max 1 fcbh02 0.41.014.3 200 4402 221.48kN m
返回
第四讲作业
设计题 复核题
P75 4.7 P75 4.8 P75 4.9
P75 4.10
态,As f y
l fcbbh0 , 则max
As bh0
b
l fc
fy
。
返回
➢少筋梁与最小配筋率是如何定义的?
➢答:当钢筋混凝土梁的极限抗弯承载能力Mu。(按III 阶段计算)等于同截面素混凝土梁抗裂抵抗弯矩 M cr 时, 此钢筋混凝土梁定义为少筋梁。少筋梁与适筋梁的界限 配筋率即为最小配筋率 min 。
答案
目录
钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算-混凝土结构设计原理

第四章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算本章学习要点:1、掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面承载力的计算方法;2、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阶段的受力特点;3、熟悉受弯构件正截面的构造要求。
§4-1 概述一、受弯构件的定义同时受到弯矩M和剪力V共同作用,而轴力N可以忽略的构件(图4-1)。
梁和板是土木工程中数量最多,使用面最广的受弯构件。
梁和板的区别:梁的截面高度一般大于其宽度,而板的截面高度则远小于其宽度。
受弯构件常用的截面形状如图4-2所示。
图4-1二、受弯构件的破坏特性正截面受弯破坏:沿弯矩最大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线垂直。
斜截面破坏:沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏。
破坏截面与构件轴线斜交。
进行受弯构件设计时,要进行正截面承载力和斜截面承载力计算。
图4-3 受弯构件的破坏特性§4-2 受弯构件正截面的受力特性一、配筋率对正截面破坏性质的影响配筋率:为纵向受力钢筋截面面积A s与截面有效面积的百分比。
sAbh式中sA——纵向受力钢筋截面面积。
b——截面宽度,h——截面的有效高度(从受压边缘至纵向受力钢筋截面重心的距离)。
构件的破坏特征取决于配筋率、混凝土的强度等级、截面形式等诸多因素,但配筋率的影响最大。
受弯构件依配筋数量的多少通常发生如下三种破坏形式:1、少筋破坏当构件的配筋率低于某一定值时,构件不但承载力很低,而且只要其一开裂,裂缝就急速开展,裂缝处的拉力全部由钢筋承担,钢筋由于突然增大的应力而屈服,构件立即发生破坏。
图4-4 受弯构件正截面破坏形态2、适筋破坏当构件的配筋率不是太低也不是太高时,构件的破坏首先是受拉区纵向钢筋屈服,然后压区砼压碎。
钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。
破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆。
3、超筋破坏当构件的配筋率超过一定值时,构件的破坏是由于混凝土被压碎而引起的。
受拉区钢筋不屈服。
破坏前有一定变形和裂缝预兆,但不明显,。
第4章受弯构件的正截面受弯承载力精选全文

*第II阶段:混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段
M0=Mcr0时,在纯弯段抗拉能力最薄弱的某一截面处, 当受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土极限拉应变实验
值εtu0时,将首先出现第一条裂缝,一旦开裂,梁即由第
3
结构和构件要满足承载能力极限状态和正常使用极 限状态的要求。梁、板正截面受弯承载力计算就是从满 足承载能力极限状态出发的,即要求满足
M≤Mu
(4—1)
式中的M是受弯构件正截面的弯矩设计值,它是由结构 上的作用所产生的内力设计值;Mu是受弯构件正截面受
弯承载力的设计值,它是由正截面上材料所产生的抗力。
侧面构造钢筋—用以增强钢筋骨架的刚性,提高梁的抗 扭能力,并承受因温度变化和混凝土收缩所产生的拉应力 ,抑制梁侧裂缝开展。
2)梁纵向受力钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、
HRBF500钢筋 ,常用直径为12mm、14mm、16mm、18mm、
20mm、22mm和25mm。根数最好不少于3(或4)根。
4
因此,进行钢筋混凝土构件设计时,除了计算满足以外, 还必须满足有关构造要求。
4.1.1截面形状与尺寸
1.截面形状:梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心 板和倒L形梁等对称和不对称截面。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
5
2.截面尺寸 确定原则:A.考虑模板模数;B.尽量统一、方便施工。
1000mm等尺寸。800mm以下的级差为50mm,以上的为l00mm。 (3)现浇板的宽度一般较大,设计时可取单位宽度
混凝土结构设计原理第4章:钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

◆判别条件:f y As 1 fcb'f h'f
第一类T形截面
满足:
0M 1 fcb'f h'f h0 h'f 2 否则为第二类截面
混凝土结构设计原理
第4章
■第一类T形截面的计算公式及适用条件
图4.13 第一类T形截面计算简图
◆计算公式: 1 fcbf x f y As
0M
1
f cbf x(h0
由式(4-27)可得:
x h0
h02
M 2
fyAs(h0
1 fcb
as)
As
fyAs 1 fcbx
fy
…4-34 …4-35
混凝土结构设计原理 情形2:已知条件
第4章
M1
0M
f
' y
As'
h0
as'
x h0
h02
M1
0.51 fcb
x h0 b N
Y
x 2as'
按 A未s' 知,重新计算 和As' As
x) 2
◆适用条件: 1.防止超筋破坏: x bh0 2.防止少筋破坏 : As minbh
按 bf h的单筋
矩形截面计算
混凝土结构设计原理
第4章
■第二类T形截面的计算公式及适用条件
图4.14 第二类T形截面计算简图
◆计算公式: 1 fcbx 1 fc (bf b)hf fy As
0M
② 由式(4-27)求 Mu
Mu
fyAs(h0 as) 1 fcbx(h0
x) 2
…4-37
③ 验算: Mu M ?
混凝土结构设计原理
(完整版)第4章受弯构件正截面受弯承载力计算

第4章 受弯构件正截面受弯承载力计算一、判断题1.界限相对受压区高度ξb 与混凝土等级无关。
( √ )2.界限相对受压区高度ξb 由钢筋的强度等级决定。
( √ )3.混凝土保护层是从受力钢筋外侧边算起的。
( √ )4.在适筋梁中提高混凝土强度等级对提高受弯构件正截面承载力的作用很大。
( × )5.在适筋梁中增大截面高度h 对提高受弯构件正截面承载力的作用不明显。
( × )6.在适筋梁中其他条件不变时ρ越大,受弯构件正截面承载力也越大。
( √ )7.梁板的截面尺寸由跨度决定。
( × )8,在弯矩作用下构件的破坏截面与构件的轴线垂直,即正交,故称其破坏为正截面破坏。
( √ )9.混凝土保护层厚度是指箍筋外皮到混凝土边缘的矩离。
( × )10.单筋矩形截面受弯构件的最小配筋率P min =A s,min /bh 0。
( × )11.受弯构件截面最大的抵抗矩系数αs,max 由截面尺寸确定。
( × )12.受弯构件各截面必须有弯矩和剪力共同作用。
( × )13.T 形截面构件受弯后,翼缘上的压应力分布是不均匀的,距离腹板愈远,压应力愈小。
( √ )14.第一类T 形截面配筋率计算按受压区的实际计算宽度计算。
( × )15.超筋梁的受弯承载力与钢材强度无关。
( × )16.以热轧钢筋配筋的钢筋混凝土适筋粱,受拉钢筋屈服后,弯矩仍能有所增加是因为钢筋应力已进入强化阶段。
( × )17.与素混凝土梁相比钢筋混凝土粱抵抗混凝土开裂的能力提高很多。
( × )18.素混凝土梁的破坏弯矩接近于开裂弯矩。
( √ )19.梁的有效高度等于总高度减去钢筋的保护层厚度。
( × )二、填空题1.防止少筋破坏的条件是___ρ≥ρmin _______,防止超筋破坏的条件是__ρ≤ρmax ____。
第四章受弯构件斜截面承载力计算

f
Teacher Chen Hong
⒊斜压破坏(<1)
主压应力的方向沿支座与 荷载作用点的连线。承载 力取决于混凝土的抗压强 度。
P
2019年10月14日星期一
斜压破坏 diagonal compression failure
f
Teacher Chen Hong
Teacher Chen Hong
2019年10月14日星期一
按每根(或每组)钢筋的的面积比例划分出各根(或各组) 钢筋的所提供的受弯承载力Mui,Mui可近似取
M ui
Asi As
Mu
Teacher Chen Hong
2019年10月14日星期一
根据M图的变化将钢筋弯起时需绘制Mu图,使得Mu图
Teacher Chen Hong
2019年10月14日星期一
板的斜截面承载力是满足要求的,所以斜截面承载力主要 是针对于梁和厚板而言的。 斜截面的受弯承载力是通过对纵筋和箍筋的构造要求来保 证的。而斜截面的受剪承载力是在梁具有一个合理截面的 基础上,通过配置腹筋(箍筋+弯起筋)来满足的。
Teacher Chen Hong
Teacher Chen Hong
3>、计算配置腹筋:
A、只配箍筋:
2019年10月14日星期一
确定n ? ? Asv1 ? Asv nAsv1
由 nAsv1 V 0.7 ftbh0 s 1.25 f yvh0nAsv1
s
1.25 f yvh0
V 0.07 ftbh0
2019年10月14日星期一
4-3 保证斜截面受弯承载力 的构造措施
《混凝土结构设计原理》第四章_课堂笔记

《混凝土结构设计原理》第四章受弯构件正截面承载力计算课堂笔记◆知识点掌握:受弯构件是土木工程中用得最普遍的构件。
与构件计算轴线垂直的截面称为正截面,受弯构件正截面承载力计算就是满足要求:M≤Mu。
这里M为受弯构件正截面的设计弯矩,Mu为受弯构件正截面受弯承载力,是由正截面上的材料所产生的抗力,其计算及应用是本章的中心问题。
◆主要内容受弯构件的一般构造要求受弯构件正截面承载力的试验研究受弯构件正截面承载力的计算理论单筋矩形戴面受弯承载力计算双筋矩形截面受弯承载力计算T形截面受弯承载力计算◆学习要求1.深入理解适筋梁的三个受力阶段,配筋率对梁正截面破坏形态的影响及正截面抗弯承载力的截面应力计算图形。
2.熟练掌握单筋矩形、双筋矩形和T形截面受弯构件正截面设计和复核的握法,包括适用条件的验算。
重点难点◆本章的重点:1.适筋梁的受力阶段,配筋率对正截面破坏形态的影响及正截面抗弯承载力的截面应力计算图形。
2.单筋矩形、双筋矩形和T形截面受弯构件正截面抗弯承载力的计算。
本章的难点:重点1也是本章的难点。
一、受弯构件的一般构造(一)受弯构件常见截面形式结构中常用的梁、板是典型的受弯构件:受弯构件的常见截面形式的有矩形、T形、工字形、箱形、预制板常见的有空心板、槽型板等;为施工方便和结构整体性,也可采用预制和现浇结合,形成叠合梁和叠合板。
(二)受弯构件的截面尺寸为统一模板尺寸,方便施工,宜按下述采用:截面宽度b=120, 150 , 180、200、220、250、300以上级差为50mm。
截面高度h=250, 300,…、750、800mm,每次级差为50mm,800mm以上级差为100mm。
板的厚度与使用要求有关,板厚以10mm为模数。
但板的厚度不应过小。
(三)受弯构件材料选择与一般构造1.受弯构件的混凝土等级提高砼等级对增大正截面承载力的作用不显著。
受弯构件常用的混凝土等级是C20~C40。
2.受弯构件的混凝土保护层厚度纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的最小垂直距离,称为混凝土保护层厚度,用c表示。
混凝土结构设计原理-04章-受弯构件的正截面受弯承载力

fsd
即:
截面应力图
截面等效应力图
fcdb x k1 fcdb xc
x 2 xc yc 2 1 k2 xc
令:x xc ,可求出 21 k2 ,
k1
21 k2
对 C50 及以下混凝土, 1.0 , 0.8 ;C80时, 0.94
0.74 ,中间内插值。《公路桥规》直接取 1.0。
k2 xc
cu c c d c
0
式中k1、k2与混凝土的 强度等级有关,对C50 及以下混凝土,积分 可得 k1=0.797
k2=0.588
4.3 正截面受弯承载力计算原理
第4章 受弯构件的正截面受弯承载力
3.等效矩形应力图
fcd
等效原则:
合力大小C 相等
合力点位置 yc不变
fsd
4.3 正截面受弯承载力计算原理
第4章 受弯构件的正截面受弯承载力
4.适筋梁与超筋梁的界限及界限配筋率 (1)界限破坏
适筋破坏:受拉钢筋先屈服,
然后混凝土受压区边缘达到极限压
应变。
超筋破坏:受拉钢筋不屈服,
混凝土受压区边缘达到极限压应变。
界限破坏:受拉钢筋屈服的同 时混凝土受压区边缘达到极限压应
适筋、超筋、界限破坏时的截面应变
4.1 梁、板的一般构造
第4章 受弯构件的正截面受弯承载力
常用直径为8mm、10mm、12mm和14mm。 ■ 板内钢筋: 受力钢筋宜采用HPB300、HRB400和HRBF400钢筋。 常用直径为8mm、10mm、12mm和14mm。 分布钢筋宜采用HPB300、HRB335钢筋。 常用直径为6mm、8mm。 ■ 钢筋净距、保护层及有效高度 截面有效高度h0为受拉钢筋合力点至受压区边缘的距离。 h0 h as
混凝土结构设计原理 第四章 受弯构件斜截面承载力计算

免,而剪压破坏则通过计算来防止。
2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态
与无腹筋梁类似,有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要 有三种:斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。
1)当λ>3,且箍筋配置的数量过少,将发生斜拉破坏;
2)如果λ>3,箍筋的配置数量适当,则可避免斜拉破坏,而 发生剪压破坏;斜裂缝产生后,与斜裂缝相交的箍筋不会立 即屈服,能限值斜裂缝的发展。箍筋屈服后,斜裂缝迅速发 展,使剪压区截面减小,剪压区的混凝土σ和τ在共同作用下 发生剪压破坏
面受剪承载力计算。对于厚板其斜截面的受剪承载力应按下 列公式计算
V 0.7h ftbh0
h
(
800
)
1 4
h0
h ——截面高度影响系数,当h0小于800mm时,取
h0 等 于 800mm ; 当 h0 大 于 2000mm 时 , 取 h0 等 于 2000mm。
⑷计算公式的适用范围 1).上限值—最小截面尺寸
正截面受弯承载力图(或称材料图),简称Mu图。
③ 根据实际配筋量AS,求Mu
Mu
As
f y (h0
f y As )
21 fcb
④ 任一纵向受拉钢筋所承担的Mui
Mui
Mu
As i As
⑤ 配弯起钢筋的正截面受弯承载力图
截面1、2、3分别称为③ 、②、 ①钢筋的充分利 用截面。
斜截面受剪承载力的两公式都使用于矩形、T形和工字 形截面说明截面截面形状对受剪承载力影响不大。
⑶.设有弯起钢筋时,梁的斜截面受剪承载力计算 公式:
Vsb 0.8 f y Asb sin
Vu Vcs 0.8 f y Asb sin
第四章 受弯构件正截面承载力--计算题

第四章 受弯构件正截面承载力----计算题1. 已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ,混凝土强度等级为C25,f c =11.9N/mm 2,2/27.1mm N f t =, 钢筋采用HRB335,2/300mmN f y =截面弯矩设计值M=165KN.m 。
环境类别为一类。
求:受拉钢筋截面面积;2.已知一单跨简支板,计算跨度l =2.34m ,承受均布荷载q k =3KN/m 2(不包括板的自重),如图所示;混凝土等级C30,2/3.14mm N f c =;钢筋等级采用HPB235钢筋,即Ⅰ级钢筋,2/210mm N f y =。
可变荷载分项系数γQ =1.4,永久荷载分项系数γG =1.2,环境类别为一级,钢筋混凝土重度为25KN/m 3。
求:板厚及受拉钢筋截面面积A s3.某矩形截面简支梁,弯矩设计值M=270KN.m ,混凝土强度等级为C70,22/8.31,/14.2mm N f mm N f c t ==;钢筋为HRB400,即Ⅲ级钢筋,2/360mmN f y =。
环境类别为一级。
求:梁截面尺寸b ×h 及所需的受拉钢筋截面面积A s4. 已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ,混凝土强度等级为C25,22/9.11,/27.1mm N f mm N f c t ==,截面弯矩设计值M=125KN.m 。
环境类别为一类。
求:(1)当采用钢筋HRB335级2/300mm N f y =时,受拉钢筋截面面积;(2)当采用钢筋HPB235级2/210mmN f y =时,受拉钢筋截面面积;(3)截面弯矩设计值M=225KN.m ,当采用钢筋HRB335级mm N f y /300=2时,受拉钢筋截面面积;5.已知梁的截面尺寸为b ×h=250mm ×450mm;受拉钢筋为4根直径为16mm 的HRB335钢筋,即Ⅱ级钢筋,2/300mmN f y =,A s =804mm 2;混凝土强度等级为C40,22/1.19,/71.1mm N f mm N f c t ==;承受的弯矩M=89KN.m 。
结构设计原理课件第4章 受弯构件斜截面承载力计算

桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
23
4.3 受弯构件的斜截面抗剪承载力
4.3 受弯构件的斜截面抗剪承载力计算
钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉 破坏和剪压破坏等。
在设计时,对于斜压和斜拉破坏,一般是采用截面限制条 件和一定的构造措施予以避免。
对于常见的剪压破坏形态,梁的斜截面抗剪能力变化幅度 较大,必须进行斜截面抗剪承载力的计算。
2
本章教学要求
教学要求
• 深刻理解钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪破坏的三种主要形态及影响 因素。
• 掌握钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力计算公式及适用条件。 • 熟练掌握钢筋混凝土受弯构件的腹筋设计计算方法和斜截面抗剪承载
力复核方法。 • 掌握钢筋混凝土受弯构件内纵向受力钢筋的弯起,锚固及箍筋间距的
验半理论的公式:
受压翼缘的影响系数。对具有受 压翼缘的截面,取 a3=1.1
Vu 123 0.45103 bh0 2 0.6 p
f f cu,k sv sv
(4-5)
0.75 103 f sd Asbsin s
斜截面内纵向受拉钢筋的 配筋百分率,P =100r, rP==A2s./5bh0 ,当P>2.5时,取
•当剪跨比较大时,也将产生斜拉破坏。
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
21
4.2 影响受弯构件斜截面抗剪承载力的主要因素
箍筋用量一般用箍筋配筋率(工程上习惯称配箍率)ρsv (%)表示,即
sv
Asv bSv
(4-2)
Asv——斜截面内配置在沿梁长度方向一个箍筋间矩Sv范围内的箍筋
各肢总截面积;
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
混凝土结构原理 第4章第2次课 受弯构件正截面承载力计算基本假定

宁 建 波 工 筑 道 程 工 桥 学 程 黄 教 院 学 研 林 11 院 室 .3 .10
2 c f c 1 1 c 0 fc
4、界限相对受压区高度 界限破坏时的截面应变关系
4.2 受弯构件正截面承载力计算基本假定
xnb
cu y
cu
h0
简化计算界限受压区高度 压区高度
xb,界限破坏时的界限相对受
xb 1 x nb 1 cu b h0 cu y h0
1
cu E s C50及以下: cu 0.0033, 1 0.8
4.2 受弯构件正截面承载力计算基本假定
1、正截面承载力计算的基本假定 (1)平截面假定 截面平均应变保持为平面 (2)不考虑砼的抗拉强度 (3)砼受压应力—应变关系 抛物线上升段+水平直线段
c 0 0.002
C 50
0 c cu 0.0033
(4)钢筋受拉应力—应变关系
M u y yk As h0 0.5 x f yk bh h0 0.5 x
As f tk 0.327 bh f yk
min
ft max{0.2%,0.45 }(梁) fy f max{0.15%,0.45 t }(板) fy
N 0
f c bx As f y
M 0
相对受压区高度
x x M u f c bx h0 As f y h0 2 2
fy fy As x h0 bh0 1 f c 1 f c
混凝土结构设计原理 第四章 受弯构件正截面承载力的计算

3.2 梁板结构的一般构造
第4章 受弯构件正截面承载力
分布钢筋的作用:
抵抗混凝土收缩和温度变化所引起的内力; 浇捣混凝土时,固定受力钢筋的位置; 将板上作用的局部荷载分散在较大的宽度上,以便 使更多的受力钢筋参与工作; 对四边支撑的单向板,可承受在计算中没有考虑的 长跨方向上实际存在的弯矩。
板中单位长度上的分布钢筋,其截面面积不应小于 单位长度上受力钢筋截面面积的15%,且配筋率不宜小于 0.15%。间距不应大于250mm,直径不宜小于6mm。
4.2 梁板结构的一般构造
第4章 受弯构件正截面承载力
弯起钢筋 架立钢筋
腰筋
箍筋
纵向钢筋
梁的钢筋构造
梁中钢筋由纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋组 成,纵向受力钢筋的作用是承受由弯矩在梁内产生的拉力。 常用直径:10~32mm。 当h ≥ 300mm,直径不小于10mm;当h<300mm,直径 不小于8mm。
第4章 受弯构件正截面承载力
梁的配筋率ρ 很小,梁拉区开裂后,钢筋 应力趋近于屈服强度,即开裂弯矩Mcr趋近于拉 区钢筋屈服时的弯矩 My,这意味着第Ⅱ阶段的 缩短,当ρ 减少到当 Mcr=My 时,裂缝一旦出现,
钢筋应力立即达到屈服强度,这时的配筋百分
率ρ 称为最小配筋率ρ
min。
min b max
h0
h
第4章 受弯构件正截面承载力
正截面受弯的三种破坏形态
(1) 适筋破坏形态——破坏始自受拉区 钢筋的屈服
受拉钢筋先屈服,受压区混凝土后 压坏,破坏前有明显预兆——裂缝、变 形急剧发展,为“塑性破坏”。
(2) 超筋破坏形态——破坏始自受压混 凝土的压碎
受压区混凝土先压碎,钢筋不屈服, 破坏前没有明显预兆,为“脆性破坏”。 钢筋的抗拉强度没有被充分利用。
第四章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算-精选文档

三、截面尺寸和配筋构造
1. 板
分布钢筋
h0
c15mm
d
h
d 8 ~ 12 mm
h 0 h20
板厚的模数为10mm
A、受力钢筋:
三、截面尺寸和配筋构造
1)直径一般6mm、8mm、10mm、12mm。 2)间距:当板厚h≤150mm时,不宜大于200mm;当板厚 >150mm时,不宜大于1.5h且不宜大于250mm。
第四章 受弯构件正截面受力性能
湖南城市学院土木工程学院 混凝土结构设计原理课程组
第四章 受弯构件正截面受力性能
教学内容: 1、受弯构件截面的基本构造要求; 2、受弯构件正截面的受力特性; 3、建筑工程中受弯构件正截面承载力的计算方 法; 4、公路桥涵中受弯构件正截面承载力的计算方 法。 教学重点: 1、受弯构件正截面的受力特性; 2、建筑工程中受弯构件正截面承载力的计算方 法(各种截面形式的截面设计与强度复核)
四、受弯构件的试验研究
1. 试验装置
试验 梁 荷载分 配梁 P 外加荷 载 应 变 计
h0
h
数据采集 系统
L/3 L
位移 计
L/3
b
As
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果 当配筋适中时----适筋梁的破坏过程
c
c
c
MI
Mcr
MII
sAs t<ft c t=ft(t =tu)
sAs s<y
三、截面尺寸和配筋构造
(3)对钢筋混凝土薄腹梁或需作疲劳验算的钢 筋混凝土梁,应在下部1/2梁高的腹板内沿两 侧配置直径为8~14mm、间距为100~ 150mm的纵向构造钢筋,并应按下密上疏的 方式布置。在上部1/2梁高的腹板内,纵向构 造筋可按腰筋要求布置。 3)箍筋 (1)作用:①骨架作用;②防止纵筋压曲;③ 抗剪作用(直接参与抗剪;抑制梁侧斜裂缝 发展;参与斜截面抗弯) (2)配置要求:见第五章
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结构设计原理第四章-受弯构件承载力计算
第一节概述
一、斜截面强度计算原因:
在弯曲正应力和剪应力(shearing stress)的共同作用下,受弯构件中会产生与纵轴斜交的主拉应力(tensile principal stress)与主压应力(com stress)。
因为混凝土材料的抗压强度高而抗拉强度较低,当主拉应力达到其抗拉极限强度时,就会出现垂直于主拉应力方向的斜向裂缝,并导致沿斜戴筋混凝土受弯构件除应进行正截面强度计算外,尚需对弯矩和剪力同时作用的区段,进行斜截面强度计算。
二、措施:在梁内设置箍筋和弯起钢筋
箍筋(stirrups)、弯起钢筋统称为腹筋(web reinforcement)或剪力钢筋。
三、斜截面承载力计算内容
斜截面抗剪承载力计算与斜截面抗弯承载力计算。
第二节受力分析
一、影响斜截面抗剪强度(shearing strength)的主要因素
1、剪跨比(shear span to effective depth ratio);
2、砼标号;
3、箍筋及纵向钢筋(longitudinal reinforcement)的配筋率(reinforcemen
剪跨比m是指梁承受集中荷载作用时,集中力的作用点到支点的距离与梁的有效高度之比。
剪跨
截面的弯矩和剪力的数值比例关系。
试验研究表明,剪跨比越大,抗剪能力越小,当剪跨比m>3以后,抗剪能力基本
二、受剪破坏的主要形态
1、斜拉破坏
a、发生场合
无腹筋梁或腹筋配的很少的梁,且m>3;
b、破坏情况
斜裂缝一出现,很快形成临界斜裂缝,并迅速伸展到手压区边缘,使构件沿斜向被拉断成两部分而
是脆性破坏。
c、防止措施:
设置一定数量的箍筋,且箍筋面积不大,箍筋配筋率大于最小配箍率。
2、斜压破坏
a、发生场合
当剪跨比较小(m<1),或者腹筋配置过多,腹板(web plate)很薄时,都会由于主压应力过大
b、破坏情况
随着荷载的增加,梁腹板被一系列平行的斜裂缝分割成许多倾斜的受压短柱。
最后,因混凝土在弯碎而破坏。
斜压破坏一般发生在剪力大、弯矩小的区段内,破坏时腹筋的应力尚未达到屈服强
c、防止措施
梁的截面尺寸不要太小,腹筋不要太多。
3、剪压破坏
a、发生场合:当腹筋配置适当时或无腹筋梁,剪跨比大致在1<m<3的情
b、破坏情况:随着荷载的增加,首先出现了一些垂直裂缝和微细的倾斜裂缝。
随着荷载的进一步作用点处伸展,这种斜裂缝可能不止一条。
当荷载增加到一定程度时,在众多斜裂缝中形成一条延裂缝,即临界斜裂缝。
临界斜裂缝出现后,梁还能继续增加荷载,斜裂缝向上伸展,与斜裂缝相交屈服强度,进而砼也达到极限强度而破坏如图b。
所以,当剪压破坏时所施加的荷载明显地大于斜
坏具有明显的破坏征兆,属于塑性破坏,是设计中普遍要求的情况。
c、防止措施:通过计算确定足够数量的腹筋。
斜截面抗剪强度计算
一、基本假设
二、计算公式
三、公式的适用范围
四、斜截面抗剪承载力复核
五、抗剪配筋设计
一、基本假设
1、发生剪压破坏时,斜截面所承受的总剪力由砼、箍筋、斜筋三者共同承担。
2、和斜裂缝相交的斜筋、箍筋的拉应力都达到屈服强度。
但考虑到钢筋的拉力是不均匀的,因此在计算时应考虑其影响
3、为了偏安全,砼抗剪强度采用无腹筋梁试验资料作为设计依据。
4、在有翼缘板梁中不计翼缘板砼抗剪能力。
二、计算公式:
计算如图得,
(1)砼和箍筋的抗剪能力Vcs
比较普遍地认为剪跨比、混凝土强度等级和纵向钢筋配筋率是影响混凝土抗剪强度的主要因素。
《公桥规》采用的计算混凝土和箍筋共同
抗剪能力的公式为:
α1—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α1=1.0;计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的α2—预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件,α2=1.0;对预应力混凝土受弯构件,α2=1.25,但当由钢筋合力引起的截面弯矩
允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件,取α2=1.0;
α3—受压翼缘的影响系数,取1.1;
h0—斜截面受压端正截面处,矩形截面宽度(mm),或T形和I形截面腹板宽度(mm);
p—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(mm);
当p>2.5时,取p=2.5;
——边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(MPa),即为混凝土强度等级;
——斜截面内箍筋配筋率,;
——箍筋抗拉强度设计值,按表2.4.6采用;但取值不宜大于280MPa;
——斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积(mm2);
——斜截面内箍筋的间距(mm);
(二)弯起钢筋的抗剪能力
弯起钢筋对斜截面的抗剪作用,应为弯起钢筋抗拉承载能力在竖直方向的分量,再乘以应力不均匀系数(non-uniform
coefficient)0.75,其数值为
于是,配有箍筋和弯起钢筋的受弯构件,其斜截面抗剪强度计算公式为
三、公式的适用范围
1、上限值——防止斜压破坏
若不满足则应加大截面尺寸。
2、下限值与最小配筋率
《公桥规》规定,矩形、T形和工字形截面的受弯构件,若符合下列公式要求时,则不需要进行斜截面抗剪强度计算,仅
当受弯构件的设计剪力符合上式的条件时,按构造要求配置箍筋,并应满足最小配箍率的要求。
《公桥规》规定的最小配箍率为
R235(Q235):≥0.0018
HRB335:≥0.0012
四、斜截面抗剪承载力复核
《公桥规》规定需要验算的位置为:
1、距支座中心h/2处的截面(如图截面1-1)。
因为越靠近支座,直接支承的压力影响也越大,混凝土的抗力也越高,不致
以外,混凝土抗力急剧降低。
2、受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(如图截面2-2、3-3)以及锚于受拉区纵向主筋开始不受力处的截面(如图截面4-4)
力集中。
3、箍筋数量或间距改变处的截面(如图截面5-5)。
4、腹板宽度改变处的截面,这里与箍筋数量或间距改变一样,都受到应力剧变、应力集中的影响,都有可能形成构件的薄
五、抗剪配筋设计
《公桥规》规定,在不能只按构造配筋的梁段进行斜截面抗剪配筋计算时,计算剪力值可按下列规定采用(
1、最大计算剪力值取用距支座中心h/2(梁高度一半)处截面的数值,其中混凝土与箍筋共同承担60%,弯起钢筋(按
2、计算第一排(从支座向跨中计算)弯起钢筋时,取用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分计算
3、计算以后每一排弯起钢筋时,取用前一排弯起点处由弯起钢筋承担的那部分计算剪力值。
4.计算变高度(承托)的连续梁和悬臂梁跨越变高段与等高段交接处的弯起钢筋时,取用交接截面剪力峰值由弯起钢[图4.3.4(c)];计算等高度梁段各排弯起钢筋、、时,取用各该排弯起钢筋上面弯点处由弯起钢筋承担的
;
5.每排弯起钢筋的截面面积按下列公式计算:
(一)箍筋设计
(二)弯起钢筋设计
第i个弯起钢筋平面内的弯起钢筋截面面积可按下式计算:
式中,对于第一排弯起钢筋的荷载效应为
为距支座中心h/2处的计算剪力
第四节斜截面抗弯承载力计算
1、计算公式:
由计算如图得,
按上列公式进行斜截面抗弯承载力计算时,首先应确定最不利斜截面位置,一般是对受拉区抗弯薄弱处,自下向上沿斜向计算几个不同角度的斜截面,按下列条件确定最不利的斜截面位置:
按照上式进行斜截面抗弯承载力计算时,首先应确定最不利斜截面位置,一般是对受拉区抗弯薄弱处,自下向上沿斜向计算几个不同角度的斜截面,按下列公式试算确定最不利的斜截面水平投影长
度:
2、在实际设计中,钢筋混凝土受弯构件一般不进行斜截面抗弯强度计算,而是通过一定的构造措
施予以保证,这主要是控制纵向钢筋的弯起点位置。
规范规定,当钢筋由纵向受拉钢筋弯起时,从该钢筋充分发挥抗力点即充分利用点(按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面与弯矩包络图的交点)到实际弯起点之间距离不得小于h0/2,即s1≥h0/2,当满足此规定时,由于与斜截面相交的纵筋减少所损失的抗弯能力完全可由弯起钢筋来补偿,因此,可不必再进行斜截面抗弯承载力计算。
弯起钢筋可在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋截面面积之前弯起,但弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截
面之外。
如图所示。
弯起钢筋的末端(弯终点以外)应留有锚固长度:受拉区不应小于20d,受压区不应小于10d,环氧树脂涂层钢筋增加25%,此处d为钢筋直径;R235(Q235)钢筋尚应设置半圆弯钩。
如图4-7
所示。
靠近支点的第一排弯起钢筋顶部的弯折点,简支梁或连续梁边支点应位于支座中心截面处,悬臂梁或连续梁中间支点应位于横隔梁(板)靠跨径一侧的边缘处,以后各排(跨中方向)弯起钢筋的梁顶部弯折点,应落在前一排(支点方向)弯起钢筋的梁底部弯折点处或弯折点以内。
弯起钢筋不得
采用浮筋。
钢筋混凝土梁内纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断;如需截断时,应从按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面至少延伸。
如图。
同时,尚应考虑从正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面至少延伸20d(环氧树脂涂层钢筋25d),此处d为钢筋直径。
纵向受压钢筋如在跨间截面时,应延伸至按计算不需要该钢筋的截面
以外至少15d(环氧树脂涂层钢筋20d)。