1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第三章第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計算（第受彎構(gòu)件正截面承載力計算（第1講）講）第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第三章第三章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計算3.1 3.1 受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造 3.1.1 受彎構(gòu)件 3.1.2 材料的選擇與一般構(gòu)造3.2 3.2 受彎構(gòu)件正截面的受力全過程和破壞形態(tài)受彎構(gòu)件正截面的受力全過程和破壞形態(tài) 3.2.1 正截面受彎的三種破壞形態(tài) 3.2.2 適筋受彎構(gòu)件截面受力的幾個階段本節(jié)思考題本節(jié)思考題第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理同時受到彎矩M和剪力V共同作用, 而

2、N可以忽略的構(gòu)件。 主要是指各種類型的梁與板。pplllMplVp圖3-1受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造3.13.1.13.1.1 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 受彎構(gòu)件的破壞情況受彎構(gòu)件的破壞情況在彎矩作用下發(fā)生正截面（與構(gòu)件的計算軸線相垂直的截面）受彎破壞；在彎矩和剪力共同作用下發(fā)生斜截面受剪或受彎破壞。圖3-2 本章要求掌握：單筋矩形截面、雙筋矩形截面、單筋T形截面正截面承載力計算。第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖3-3( a )( b )( c )( d )( e )( f )( g )1. 受彎構(gòu)件梁、板的截面類型和尺寸第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 矩

3、形截面梁的高寬比h/b 一般取2.0 2.5； T 形截面梁的 h/b 一般取2.5 4.0 梁肋寬b 一般取為120、150、（180）、200、（220）、250和300mm，300mm以下的級差為50mm； 梁的高度采用h=250、300、350、750、800、900、1000mm。800mm以下的級差為50mm，以上的為100mm。 現(xiàn) 澆 板 的 寬 度 一 般 較 大 ， 設(shè) 計 時 可 取 單 位 寬 度（b=1000mm）進行計算。其最小厚度滿足要求。2現(xiàn)澆梁、板的截面尺寸第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 板的厚度一般由計算確定，但為了保證施工質(zhì)量及耐久性要求，公路橋規(guī)規(guī)定了各種

4、板的最小厚度：人行道板不宜小于80mm(現(xiàn)澆整體）和60mm（預(yù)制）；空心板的頂板和底板厚度均不宜小于80mm。第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理3.1.2 3.1.2 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造Asbh0 xMx 正截面受彎時，梁或板中存在一個中和軸，中和軸上部受壓，下部受拉。如果只在受拉區(qū)放置受力鋼筋，剛為單筋受力構(gòu)件，如是同時在受拉和受壓區(qū)配置受力鋼筋，則為雙筋受彎構(gòu)件。圖3-4 單筋梁受力示意圖第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 縱向受拉鋼筋的配筋百分率縱向受拉鋼筋的配筋百分率(%)0sbhA31是縱向受力鋼筋截面面積As與截面有效面積的百分比，是影響梁受力性能的一個重要指標。b 截面寬度h0 截面的有效

5、高度 As 縱向受拉鋼筋總截面面積第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖3-5 梁配筋凈距、保護層及有效高度ccd2d2bcd11.5dh0h60d2cbdcccd1d 25mmc保護層厚ash0h第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 保護層厚度是指縱向受力鋼筋的外表面至截面邊緣的垂直距離，用c表示； 室內(nèi)環(huán)境下： 梁的最小砼保護層厚度cmin=25mm； 板的最小砼保護層厚度cmin=15mm； 縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑； 其它要求在后面的章節(jié)詳細介紹。第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 1、 板的鋼筋：板的鋼筋： 板按支承方式可分為雙向板和單向板。板內(nèi)鋼筋一般有縱向受力鋼筋和分布鋼筋

6、；受力筋是根據(jù)作用效應(yīng)的大小，經(jīng)計算所得的鋼筋，分布筋是不經(jīng)過計算，按照規(guī)范按照構(gòu)造直接選取的鋼筋。 圖3-6 板的配筋sh受力鋼筋分布鋼筋第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 采用R235（級）、 HRB335級（級）和HRB400級（級）鋼筋； 常用直徑不宜小于10mm（行車道板）或8mm（人行道板）； 板鋼筋的間距一般為不大于200mm； 板厚內(nèi)鋼筋可以大沿板車高中心縱軸線的（1/4-1/6）計算跨徑處按（30-60度）彎起，但不彎起的鋼筋進入支承的鋼筋，每米不少于3根，同時不少于主鋼筋截面面積（直徑相同時為總根數(shù)）1/4 板的縱向受拉鋼筋(受力筋）第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 采用R235（級

7、）和 HRB335級（級）鋼筋； 常用直徑6（人行道板）和8 mm（行車道板）； 分布筋總截面積不宜小于板截面積的0.1%。分布筋的間距不宜大于200mm； 作用：均勻傳力；固定受力鋼筋位置； 抵抗溫度和收縮應(yīng)力。 板的分布筋（構(gòu)造筋）第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 2、梁內(nèi)的鋼筋類別梁內(nèi)的鋼筋類別 有縱向受拉鋼筋（主鋼筋）、彎起鋼筋或斜鋼筋、箍筋、架立筋。 鋼筋常采用骨架形式。 詳細鋼筋名稱和位置可參閱書上插圖。P44 第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理3.2.1 3.2.1 正截面受彎試驗研究正截面受彎試驗研究 構(gòu)件bxh=100mmx160mm 配置210 設(shè)兩個加載點F受彎構(gòu)件正截面的受力全過

8、程和破壞形態(tài)受彎構(gòu)件正截面的受力全過程和破壞形態(tài)3. 2第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理3.2.23.2.2 適筋受彎構(gòu)件截面受力的幾個階段適筋受彎構(gòu)件截面受力的幾個階段1適筋梁的試驗 圖3-7試驗梁L)4131(L)4131(PL應(yīng)變測點百分表彎矩M圖剪力V圖P第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理可繪出適筋梁跨中彎矩M/Muf點的曲線如圖：圖3-8 M0-0圖第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 第階段 混凝土截面開裂前階段。 受力特點： 混凝土沒有開裂； 受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形是直線，受拉區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形在第一階段前期是直線，后期是曲線； 彎矩與截面曲率基本上是直線關(guān)系。 由上圖的兩個明顯的轉(zhuǎn)折點，適筋梁正

9、截面受彎的全過程可劃分為三個階段第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 第a階段 混凝土截面即將但未開裂的臨界。 受力特點： 拉區(qū)混凝土剛好達到受拉強度ftd； 此時對應(yīng)的彎矩值為開裂彎矩Mcr 第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第階段 從混凝土截面開裂至縱向受拉鋼筋屈服前的裂縫階段。受力特點： 在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分砼退出工作，拉力主要由縱向受拉鋼筋承擔(dān)，但鋼筋沒有屈服； 受壓區(qū)混凝土已有塑性變形，但不充分，壓應(yīng)力圖形為只有上升段的曲線； 彎矩與截面曲率是曲線關(guān)系，截面曲率與撓度的增長加快了。第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 第a階段 拉區(qū)縱向鋼筋處于屈服與不屈服的臨界。 受力特點： 拉區(qū)縱向鋼筋的應(yīng)力達到

10、fsd； 在此之前，拉區(qū)混凝土裂縫是緩慢發(fā)展，但過了此階段，裂縫將會快速發(fā)展。第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第階段 鋼筋開始屈服至截面破壞的破壞階段。受力特點： 在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分砼已退出工作，縱向受拉鋼筋屈服，拉力保持為常值，彎矩還略有增加； 受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力曲線圖形比較豐滿，有上升段曲線，也有下降段曲線； 受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變達到其極限壓應(yīng)變實驗值cu時，混凝土被壓碎，截面破壞； 彎矩與截面曲率為接近水平的曲線。第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理應(yīng)變圖應(yīng)力圖各階段和特征點的截面應(yīng)力 應(yīng)變分析圖3-11MyfyAsIIaMsAsIIsAsMIMufyAs=ZDxfIIIaMfyAsIII

11、sAsyc maxt maxMcrIaftkZ第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理3.2.2 3.2.2 正截面受彎的三種破壞形態(tài)正截面受彎的三種破壞形態(tài)實際梁的破壞中，因為鋼筋數(shù)量的多少，會有所變化。我們用配筋率來衡量鋼筋數(shù)量的多少。 由于縱向鋼筋的配筋率不同，受彎構(gòu)件正截面受彎破壞形態(tài)有適筋破壞、超筋破壞和少筋破壞三種形式，見圖3-9 。梁的破壞曲線也將會有所變化。見圖3-8。第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖3-9梁的三種破壞形態(tài)(a)(b)(c)PPPPPPPP.PP.PP.第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖3-8三種梁的M0-0示意圖C 超筋梁maxB 適筋梁maxminA 少筋梁minM00第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理1. 少筋梁： 一裂即斷, 由砼的抗拉強度控制, 承載力很低。 破壞很突然, 屬脆性破壞。 砼的抗壓承載力未充分利用。 土木工程設(shè)計不允許，水利工程中出于經(jīng)濟的考慮，有時允許采用。 b34第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖3-8三種梁的M0-0示意圖C 超筋梁maxB 適筋梁maxminA 少筋梁minM00第三章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理進行受彎構(gòu)件截面各受力工作階段的分析, 可以詳細了解截面受力的全過程, 而且為裂縫、變形及承載力的計算提供依據(jù)：