受弯构件正截面受力性能

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第3章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力

第3章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力

b b
钢筋级别
不超筋 超筋
b
≤C50 C80
HPB300
HRB335 HRB400 RRB400
0.576
0.550
0.518
0.493
0.518
0.429
2.适筋与少筋的界限——截面最小配筋率
min
min 不少筋 min 少筋
附表9
min
ft max(0.45 ,0.2%) fy
第3章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
概述 受弯构件正截面受力性能试验 受弯构件正截面承载力计算的基本原则 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 T形截面受弯构件正截面承载力计算
3.1 概述
截面上有弯矩和剪力共同作用,轴力可以忽略不计的构件称为 受弯构件。梁和板是典型的受弯构件 。 一是由M引起,破坏截面与构件的纵轴线垂直,为沿正截面破 坏; 二是由M和V共同引起,破坏截面是倾斜的,为沿斜截面破坏。
特征:受压区混凝土被压碎 破坏时,钢筋尚未屈服。 属于:“脆性破坏”
③ 少筋破坏
配筋率小于最小配筋率 的梁为少筋梁。 ρ<ρmin
特征:一裂就坏 属于:“脆性破坏”
3.3 受弯构件正截面承载力计算的基本原则
3.3.1 正截面受弯承载力计算的几个基本假定
①平截面假定 构件正截面弯曲变形后仍保持一平面,即截面 上的应变沿梁高度为线性分布,基本上符合平截面假定。 ②不考虑截面受拉区混凝土的抗拉强度 认为拉力完全由钢筋 承担。因为混凝土开裂后所承受的拉力很小,且作用点又靠近中 和轴,对截面所产生的抗弯力矩很小,所以忽略其抗拉强度。

第三讲受弯构件正截面承载力计算精选全文

第三讲受弯构件正截面承载力计算精选全文

Mu
1.0
砼退出工作,拉力主要由钢筋 承担,单钢筋未屈服;
b. 受压区砼已有塑性变形,但 不充分;
c. 弯距-曲率关系为曲线,曲
0.8 My
0.6
0.4
II
M cr
0
f cr
fy
fu f
加载过程中弯矩-曲率关系
率与挠度增长加快。
(三)屈服阶段(钢筋屈服至破坏): 纵向受力钢筋屈服后,截面曲率
和梁的挠度也突然增大,裂缝宽度随 My 之扩展并沿梁高向上延伸,中和轴继 续上移,受压区高度进一步减小。弯 矩再增大直至极限弯矩实验值Mu时, 称为第Ⅲ阶段(Ⅲa)。
截面每排受力钢筋最好相同,不同时,直径差≥2mm,但 不超过4~6mm。
钢筋根数至少≥2,一排钢筋宜用3~4根,两排5~8根。 钢筋间的距离: ≥d,且≥30mm、且≥1.25倍最大骨料粒径。 自下而上布置钢筋,且要求上下对齐。
五.板内钢筋的直径和间距
❖钢筋直径通常为6~12mm;
板厚度较大时,直径可用16~25mm,特殊的用32、36mm ; 同一板中钢筋直径宜相差2mm以上,以便识别。
第二节 试验研究与分析
一、适筋受弯构件正截面的受力过程
1.梁的布置及特点 通常采用两点对称集中加荷,加载点位于梁跨度的
1/3处,如下图所示。这样,在两个对称集中荷载间的区 段(称“纯弯段”)上,不仅可以基本上排除剪力的影响 (忽略自重),同时也有利于在这一较长的区段上(L/3)布 置仪表,以观察粱受荷后变形和裂缝出现与开展的情况。 在“纯弯段”内,沿梁高两侧布置多排测点,用仪表量 测梁的纵向变形。
前无明显预兆,属脆性破坏。
第3种破坏情况——少筋破坏
配筋量过少: 拉区砼一出现裂缝,钢筋很快达到屈服,可能经

受弯构件正截面承载力计算

受弯构件正截面承载力计算
破坏特征:一裂即坏
无明显预兆,脆性破坏,避免采用
目录
4.1
4.2
(a)适筋
4.3

4.4
4.5
(b) 超筋 梁
4.6
4.7
(c) 少筋 梁
钢筋混凝土梁正截面破坏形态
Back
目录
4.4 受弯构件正截面承载力计算基本规定 4.1 4.2
4.4.1 基 本 假
4.3

4.4
• 1. 平截面假定
4.5
图4.4 并筋
Back
目录
4.3 受弯构件正截面受力性能
4.1
4.2
4.3
4.3.1试验研究
4.4
4.5
4.6
4.7
(b) (a)
(a) 试验梁测点布置
(b) 截面及应变分 布
图4.5 钢筋混凝土简支梁受弯试验
目录
1 适筋梁受力过程的三个阶段 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
• (5) 梁最外层钢筋(从箍筋外皮算起)至混凝土表面的最小距 目录
离为钢筋的混凝土保护层厚度c,其值应满足《规范》规定的最 4.1
小保护层厚度中规定(见附表14),且不小于受力钢筋的直径d。
截面有效高度h0=h-c-dv-d/2,其中dv是箍筋直径。
4.2
(6) 钢筋的净间距:
4.3
• 水平方向的净间距:梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于 4.4
目录 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
目录
4.1
例4.2 某钢筋混凝土矩形截面梁,混凝 4.2
土保护层厚为25mm(二a类环境),b=250mm, 4.3
h=500mm , 承 受 弯 矩 设 计 值 M=160 , 采 用 4.4

受弯构件正截面受弯承载力构造要求

受弯构件正截面受弯承载力构造要求

受弯构件正截面受弯承载力构造要求
受弯构件是在实际工程中经常使用的一种构件形式,它在建筑、桥梁、机械等领域都有广泛的应用。

为了确保受弯构件的安全可靠使用,需要对
其正截面的受弯承载力进行构造要求。

下面将详细介绍受弯构件正截面受
弯承载力的构造要求。

1.正截面有效高度
正截面有效高度是指从正截面底边至压力纬线的距离。

在确定正截面
有效高度时,需要考虑构件的几何形状、受力特点以及受力荷载等因素。

正截面有效高度的确定对于受弯构件的受弯承载力具有重要影响,一般采
用弯曲变形能量原理进行计算。

2.受压区的构造要求
受压区是指正截面中压力产生的区域。

受压区的构造要求包括混凝土
的尺寸、钢筋的布置以及受压区尺寸的确定等。

为了保证受压区的承载能力,混凝土的强度等级应符合设计要求,并且钢筋的强度、布置密度等参
数也需要满足相应的要求。

3.受拉区的构造要求
受拉区是指正截面中拉力产生的区域。

受拉区的构造要求包括混凝土
保护层、钢筋的布置以及受拉区尺寸的确定等。

为了保证受拉区的承载能力,混凝土的保护层厚度应满足设计要求,并且钢筋的强度、布置密度等
参数也需要满足相应的要求。

另外,为了提高受弯构件的受弯承载力,可以采用增加截面尺寸、增加受力钢筋数量、采用高强度混凝土等方法。

在设计过程中,需要根据实际情况合理选取合适的构造要求。

总之,受弯构件正截面受弯承载力的构造要求是确保受弯构件在受弯荷载作用下安全可靠使用的重要措施。

通过合理设计正截面的有效高度、受压区和受拉区的构造要求,可以提高受弯构件的受弯承载力,确保其满足工程要求。

项目四:受弯构件正截面的性能和设计

项目四:受弯构件正截面的性能和设计

4.2 受弯构件的基本构造要求
二、梁的一般构造要求
梁的截面尺寸 截面最小高度:h=(1/16~1/10) l0 截面宽高比: b/h=(1/3~1/2) 梁内钢筋布置 受力钢筋直径:10~30mm 构造钢筋: 架立钢筋直径 每侧纵向构造钢筋面积 纵向构造钢筋间距: 不大于200mm 梁内箍筋: 按规定选用
e0— 对应于砼压应力刚达到fc时砼压应变, e0<0.002
时,取0.002. ecu—正截面砼极限压应变,处非均匀受压时, ecu>0.0033时,取0.0033. n—系数, n>2时, 取2. fcu,k—砼标准立方体抗压强度标准值。
4.4 受弯构件正截面承载力计算 的基本理论
二、受压区砼应力图形的简化 极限状态时受弯构件受压区砼的应力图形呈曲线形, 为使砼应力计算简单,可简化为矩形应力图形.
4.3 单筋矩形截面钢筋混凝土梁 受力状态
适筋梁破坏 (受拉破坏)
受拉钢筋先屈服,然后受压区混凝土压坏,中间有 一个较长的破坏过程,有明显预兆,“塑性破坏”, 破坏前可吸收较大的应变能。 min ≤ ≤ max
4.3 单筋矩形截面钢筋混凝土梁 受力状态
超筋梁破坏 (受压破坏) 如果 > max,则在钢筋没有达到屈服前,压区混凝 土就会压坏,表现为没有明显预兆的混凝土受压脆 性破坏的特征。这种梁称为“ 超筋梁 ”。工程实践 中严禁使用.
图4-2a 梁第Ⅰ阶段应力及应变图
4.3 单筋矩形截面钢筋混凝土梁 受力状态
第Ⅱ阶段——带裂缝工作阶段 从梁受拉区出现第一条裂缝开始,到梁受拉区钢筋 即将屈服时的整个工作阶段。
图4-2b 梁第Ⅱ阶段应力及应变图
4.3 单筋矩形截面钢筋混凝土梁 受力状态

第3章-受弯构件的正截面受弯承载力全篇

第3章-受弯构件的正截面受弯承载力全篇

(1) 适筋梁 图3-4 试验梁
(2) 适筋梁正截面受弯的三个阶段
图3-5 M0 — Φ0图
M0 — Φ0 关系曲线上有两个转折点C和y,受弯全过 程可划分为三个阶段 — 未裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段。
(2) 适筋梁正截面受弯的三个阶段
1)第Ⅰ阶段:未裂阶段(混凝土开裂前) 由于弯矩很小,混凝土处于弹性工作阶段,应力与应变 成正比,混凝土应力分布图形为三角形。 当受拉区混凝土达到极限拉应变值,截面处于即将开裂 状态,称为第Ⅰ阶段末,用 I a 表示。 第Ⅰ阶段特点: ①混凝土没有开裂;②受压区混凝土的 应力图形是直线,受拉区混凝土的应力图形在第Ⅰ阶段前期 是直线,后期是曲线;③弯矩与截面曲率是直线关系。 I a 阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。
3)第Ⅲ阶段:破坏阶段(钢筋屈服至截面破坏) 第Ⅲ阶段受力特点:①纵向受拉钢筋屈服,拉力保 持为常值;受拉区大部分混凝土已退出工作;②由于受 压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增大,故弯矩还 略有增加;③受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应 变实验值ε0cu时,混凝土被压碎,截面破坏;④弯矩一 曲率关系为接近水平的曲线。
3)第Ⅲ阶段:破坏阶段(钢筋屈服至截面破坏) 纵向受拉钢筋屈服后,正截面就进入第Ⅲ阶段工作。 钢筋屈服,中和轴上移,受压区高度进一步减小。弯 矩增大至极限值M0u时,称为第Ⅲ阶段末,用Ⅲa表示。此 时,混凝土的极限压应变达到ε0cu,标志截面已破坏。 第Ⅲ阶段是截面的破坏阶段,破坏始于纵向受拉钢筋 屈服,终结于受压区混凝土压碎。
3.3.2 受压区混凝土压应力合力及其作用点
根据板的跨度L来估算h:单跨简支板 h ≥ L/35;多 跨连续板 h ≥ L/40;悬臂板 h ≥ L/12。
另外尚应满足表3-1的现浇板的最小厚度要求。

3.钢筋混凝土受弯构件正截面承载能力

3.钢筋混凝土受弯构件正截面承载能力
一、正截面承载力基本公式建立的方法
在前述试验研究的基础上
明确破坏机理
基本公式 正截面承载力
适用条件 基本公式
正截面承载力 计算图式
3.3 受弯构件正截面承载力计算公式
二、基本假定
1、平截面假定。 构件正截面弯曲变形后 仍保持一平面,即在3个阶段中,截面上 的应变沿截面高度为线性分布,这一假 定称为平截面假定。
补充混凝土受压能力的不足。
2.由于荷载有多种组合情况,在某一组合情况下截面 承受正弯矩,另一种组合情况下承受负弯矩,这时也
受拉钢筋AS
出现双筋截面。
双筋截面
3.由于受压钢筋可以提高截面的延性,因此,在抗震
结构中要求框架梁必须必须配置一定比例的受压钢筋。
3.4 受弯构件按正截面受弯承载力的设计计算
1、基本计算公式和公式的适用条件
3.1 梁板的一般构造
三、材料选择与一般构造
混凝土强度等级 现 浇 钢 筋 混 凝 土 梁 、 板 常 用 的 混 凝 土 强 度 等 级 是 C25 、
C30,一般不超过C40。 钢筋强度等级及常用直径 (1)梁的钢筋强度等级和常用直径
梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400级和HRB500级,常用直 径为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。 纵向受力钢筋的直径,当梁高大于等于300mm时,不应小于 10mm;当梁高小于300mm时,不应小于8mm。
梁、板、柱的混凝土保护层厚度与环境类别和混凝土 强度等级有关,设计使用年限为50年的混凝土结构,其混 凝土保护层最小厚度,见附表4-3。
此外,纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度尚不应 小于钢筋的公称直径。
3.2 受弯构件正截面性能试验研究

受弯构件的正截面受弯承载力

受弯构件的正截面受弯承载力

(4)弯矩—曲率关系接近水平的曲线。
IIIa阶段可作为正截面受弯承载力的计算依据。
第4章
受弯构件的正截面受弯承载力
适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
受力阶段 主要特点 习性 外观特征 弯矩-截面曲率关 系 第 I 阶段 未裂阶段 没有裂缝,挠度很小 大致成直线 第 II 阶段 带裂缝工作阶段 有裂缝,挠度还不明显 曲线 第 III 阶段 破坏阶段 钢筋屈服,裂缝宽,挠度大 接近水平的曲线
s
fy
s=Ess y su s
受拉钢筋的极限拉应变取0.01。
(5)钢筋与混凝土之间粘合良好,无滑移。
第4章
受弯构件的正截面受弯承载力
■ 第Ⅲ阶段:钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段
截面应力-应变分布图
第4章
受弯构件的正截面受弯承载力
特点:
(1)纵向受拉钢筋屈服,拉力保持常值; (2)受压区混凝土的应力曲线图形比较丰满,随着裂缝 的伸展,中和轴进一步上升,承受弯矩略有上升; (3)当受压区的混凝土达到极限压应变时,混凝土被压 碎,截面破坏。
混 凝 土 应 力 图 形
受压区高度进一步减小,混
受 压 区
前期为直线,后期 为有上升段的直线, 应力峰值不在受拉区 边缘 直线
受压区高度减小, 混凝土 压应力图形为上升段的曲 线, 应力峰值在受压区边缘
凝土压应力图形为较丰满的曲 线,后期为有上升段和下降段 的曲线,应力峰值不在受压区 边缘而在边缘的内侧
第 4章
受弯构件的正截面 受弯承载力
方少文
第4章
受弯构件的正截面受弯承载力
§4.1 试件设计与试验装置
试验梁 荷载分配 梁 P 外加荷载 应变计 h0 位移计 L/3 L L/3 b As h 数据采 集系统
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1. 试验装置
试验梁
荷载分配梁 P
外加荷载 应变计
数据采集系统
位移计
L/3
L/3
L
h0
h
As b
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
P
L/3
L/3
L
c
c
c
c
(c=cu) c
MI
Mcr
MII
My
(Mu) MIII
fsAs t<ft
fsAs t=ft(t =tu)
向受力钢筋 ※配筋率:所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积
的比值,即 As ※保护层厚度:钢筋边缘至构bh0件截面表面之间的最短距离。
其作用是①保护钢筋不直接受大气的侵蚀和 其他环境因素影响;②保证钢筋和混凝土有 良好的粘结
三、受弯构件的钢筋构造
2. 板
三、受弯构件的钢筋构造
2. 板
分布钢筋:应放置在受力钢 筋上侧,间距应小于200mm
二、截面形式和尺寸
钢筋混凝土受弯构件常用的截面形式有矩形、T形和箱形等
二、截面形式和尺寸
1、板
(1)整体现浇板的截面宽度较大,设计时可取单位宽度 (b=1m)的矩形截面进行计算
(2)为使构件标准化,预制板的宽度一般控制在b=(1~ 1.5)m
(3)板的厚度h由控制截面上最大的弯矩和板的刚度要求决 定,但为了保证施工质量及耐久性要求,《公桥规》规 定了各种板的最小厚度,人行道板不宜小于80mm(整体 现浇)和60mm(预制);空心板的顶板和底板均不宜小 于80mm
六、受弯构件正截面简化分析
1.压区混凝土等效矩形应力图形(极限状态下)
cu
xc=ch0
d 6mm(人行道板) d 8mm(行che道板)
cd
并符合规 范要求
h0
h
d 8mm(人行道板)
主钢筋 在简支板的跨中和
d
10mm(行che道板)
连续板的支点处,
间距应小于200mm
垂直于板内主钢筋方向布置的分布钢筋称为构造钢筋。其作用是:①使主钢筋受力均匀; ②固定受力钢筋位置;③分担混凝土收缩和温度应力的作用
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果
结论三 •在适筋和少筋破坏之间也存在一种“界限”破坏。其破坏特
征是屈服弯矩和开裂弯矩相等,是区分适筋破坏和少筋破坏 的定量指标
最小配筋率
五、受弯构件正截面受力分析
基本假定
P
(1)平截面假定----平均应变意义
As’
as’
dy
y
h0 h
L/3
L/3
ct
L
c
s’ ch0
3. 梁
※箍筋 构造要求:②间距不应大于梁高的1/2且不大于400mm; ③当所箍钢筋为纵向受压钢筋时,间距不应 大于所箍钢筋直径的15倍;④在支座中心 向跨径方向,长度不小于h范围内,箍筋 间距不大于100mm
※架立钢筋 为构成钢筋骨架而附加设置的纵向钢筋,通常采用直径
为10~14mm
四、受弯构件的试验研究
※弯起钢筋和斜钢筋 概念:弯起钢筋是由主钢筋按规定的部位和角度弯于梁上部 斜钢筋是专门设置的斜向钢筋 作用:抗剪
三、受弯构件的钢筋构造
3. 梁
※箍筋 作用:①帮助混凝土抗剪;②固定纵向钢筋位置;③与 梁内各种钢筋组成骨架 形式:
构造要求:①d≥8mm且d≥主钢筋直径的1/4;
三、受弯构件的钢筋构造
三、受弯构件的钢筋构造
3. 梁
※梁内钢筋骨架形式: 绑扎钢筋骨架 焊接钢筋骨架
三、受弯构件的钢筋构造
3. 梁
三、受弯构件的钢筋构造
3. 梁
※主钢筋 构造要求:①直径一般为12~32mm,通常不得超过40mm,当 采用两种以上直径的钢筋时,直径间应相差2mm以 上;②在梁支点处,应至少有两根且不少于总数 1/5的下层受拉钢筋通过
As
(1-c)h0
s
as
tb
b
t c
c
s '
s
ch0 y ch0 as ' (1c )h0
五、受弯构件正截面受力分析
基本假定
(2)不考虑混凝土的抗拉强度: 在裂缝截面处,受拉区混凝土已大部分退出工作,
仅在靠近中和轴附近有一部分混凝土承担着拉应力,但 其拉应力较小,且内力偶臂也不大,因此,在计算中可 忽略不计混凝土的抗拉强度
梁内主筋布置及抗剪要求而定。T形截面梁翼缘悬臂 厚度不应小于100mm,梁肋处翼缘厚度不应小于梁高 1/10。
其高跨比一般为h/l=1/16~1/11,跨径较大时取用偏小
值。
三、受弯构件的钢筋构造
1、概念
※单筋受弯构件:只在梁(板)的受拉区配置纵向受力钢筋 ※双筋受弯构件:同时在梁(板)的受拉区受压区配置纵
结论一
•适筋梁具有较好的变形能力,超 筋梁和少筋梁的破坏具有突然性, 设计时应予避免
P
L/3
L/3
L
四、受弯构件的试验研究Βιβλιοθήκη 2. 试验结果结论二
•在适筋和超筋破坏之间存在一种平衡破坏。其破坏特征是钢 筋屈服的同时,混凝土压碎,是区分适筋破坏和超筋破坏的 定量指标
平衡破坏(界限破坏,界 限配筋率即最大配筋率)
二、截面形式和尺寸
2、梁
(1)现浇矩形截面梁的宽度b常取120mm、150mm 、180mm 、 200mm 、220mm 和 250mm,其后按50mm一级增加 (h≤800mm时)或100mm一级增加(h>800mm时)。
其高宽比一般可取h/b=2.0~2.5。 (2)预制的T形截面梁,梁肋宽度b常取为150~180mm,根据
s <y
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果
超筋破坏
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果
当配筋很少时----少筋梁的破坏 过程
c
c
P
L/3
L/3
L
Mcr=
MI
My
fsAs t<ft
fsAs t=ft(t =tu)
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果
少筋破坏
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果
fsAs s<y
s= fyAs
y
fyAs s>y
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果
适筋破坏
四、受弯构件的试验研究
2. 试验结果
当配筋很多时----超筋梁的破坏 过程
P
L/3
L/3
L
c
c
c
(c=cu) c
MI
Mcr
MII
Mu
fsAs t<ft
fsAs t=ft(t =tu)
fsAs s<y
fsAs
五、受弯构件正截面受力分析
基本假定
(3)混凝土受压时的应力-应变关系
c
0
2
0
0
2
(
0)
c 0
(0 cu )
当应力较小时,如 c 0.3 0 ,可取 c Ecc
五、受弯构件正截面受力分析
基本假定
(4)钢筋的应力-应变关系
s s Es (0 s y ) s y (s y )
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