受彎性能試驗(yàn)研究分析

1、章節(jié)章節(jié)第三章課題課題受彎構(gòu)件承載力計(jì)算教學(xué)目的教學(xué)目的1.了解受彎構(gòu)件基本構(gòu)造要求；2.掌握單筋截面和雙筋截面設(shè)計(jì)；3.斜截面設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)正截面和斜截面設(shè)計(jì)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)單筋截面承載力設(shè)計(jì)教學(xué)方法教學(xué)方法課件+板書(shū)課時(shí)安排課時(shí)安排2節(jié)時(shí)間時(shí)間第三周第2次課 受彎構(gòu)件：受彎構(gòu)件：同時(shí)受到彎矩同時(shí)受到彎矩M和剪力和剪力V共同作用共同作用, 而而N可以忽略的構(gòu)件。可以忽略的構(gòu)件。pplllMplVp概述概述受彎構(gòu)件的受彎構(gòu)件的主要破壞形態(tài)主要破壞形態(tài):沿彎矩最大的截面破壞，破壞截沿彎矩最大的截面破壞，破壞截面與構(gòu)件的軸線(xiàn)垂直面與構(gòu)件的軸線(xiàn)垂直沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截沿剪力最大或

2、彎矩和剪力都較大的截面破壞，破壞截面與構(gòu)件的軸線(xiàn)斜交面破壞，破壞截面與構(gòu)件的軸線(xiàn)斜交 受彎構(gòu)件截面類(lèi)型：梁、板受彎構(gòu)件截面類(lèi)型：梁、板( a )( b )( c )( d )( e )( f )( g )建筑工程中常用受彎構(gòu)件截面類(lèi)型：梁、板橋涵工程中常用受彎構(gòu)件截面類(lèi)型：梁、板(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)擋土墻板梁式橋3.1一般構(gòu)造要求一般構(gòu)造要求3.1.1截面形式 梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心板和倒L形梁等對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)截面。 3.1.2 梁構(gòu)造要求梁構(gòu)造要求受彎構(gòu)件的受彎構(gòu)件的配筋形式配筋形式彎筋箍筋PP剪力引起的斜裂縫彎矩引起的垂直裂縫架立縱筋1.梁板的截

3、面尺寸 n 1)高跨比h/l：主梁 ；次梁 ； 簡(jiǎn)支梁 ；連續(xù)梁 .n2) 高寬比h/b：一般梁 ；T形梁 n3)矩形梁或T形梁肋寬b：一般取為100mm、120mm、150mm、 (180mm)、200mm、(220mm)、250mm和300mm，300mm以上的級(jí)差為50mm；括號(hào)中的數(shù)值僅用于木模。n4)梁的高度采用h250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm、800mm、900mm、1000mm等尺寸。800mm以下的級(jí)差為50mm，以上的為l00mm。現(xiàn)澆板的寬度設(shè)計(jì)時(shí)可取單位寬度(b=1000m

4、m)進(jìn)行計(jì)算。 1/81/141/121/181/151/202.03.52.54.02.混凝土強(qiáng)度等級(jí)和保護(hù)層厚度u1）梁、板常用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是C20、C25、C30、C35和C40。u2）保護(hù)層厚度 縱向受力鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，稱(chēng)為混凝土縱向受力鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，稱(chēng)為混凝土保護(hù)層厚度，用保護(hù)層厚度，用c（cover）表示表示。 混凝土保護(hù)層有三個(gè)作用：混凝土保護(hù)層有三個(gè)作用：保護(hù)縱向鋼筋不被銹蝕；在火災(zāi)等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢；I.使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)。 配筋構(gòu)造（ 1 ）梁凈距25mm 鋼筋直徑dcccbhc25mm dh0=h-35bh

5、h0=h-60凈距30mm 鋼筋直徑1.5d凈距25mm 鋼筋直徑d)(0.45.2)(5.32形截面矩形截面Tbh10 28mm (14 40mm )d 橋 梁 中4.縱向受力筋縱向受力筋u1）梁中縱向受力鋼筋宜采用HRB400級(jí)或RRB400級(jí)和HRB335級(jí)，常用直徑為12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、25mm、28mm、32mm。根數(shù)最好不少于3(或4)根。 鋼筋直徑相差至少2mm，以便在施工中能用肉眼識(shí)別，單相差不宜超過(guò)6mm.u2）梁的箍筋宜采用HPB300級(jí)、HRB335和HRB400級(jí)的鋼筋，常用直徑是6mm、8mm、10mm和12mm。 u3）梁內(nèi)縱

6、向鋼筋直徑要求：h300mm時(shí)，不小于10mm； h450mm時(shí)，需布置腰筋；且其截面面積不應(yīng)小于腹板截面面積的0.1倍，即0.1bhw6.箍筋箍筋u 常采用鋼筋等級(jí)：常采用鋼筋等級(jí)：HPB300，HRB335和HRB400. 常采用直徑：常采用直徑： 6mm、8mm、10mm和12mm。 3.1.3 板的構(gòu)造要求板的構(gòu)造要求板的類(lèi)別板的類(lèi)別厚度厚度/mm單向板屋面板60民用建筑樓板60工業(yè)建筑樓板70行車(chē)道下的樓板80雙向板80密肋板肋間距小于或等于700mm40肋間距大于700mm50懸臂板板的懸臂長(zhǎng)度小于或等于500mm60板的懸臂長(zhǎng)度大于500mm80無(wú)梁樓板150表表3-1 3-1

7、現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度2.2.板的混凝土等級(jí)與受力鋼筋板的混凝土等級(jí)與受力鋼筋板常用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是：C20、C25、C30、C35和C40。hh0c15mm， d分布鋼筋mmd128200 hh板厚的模數(shù)為10mm 常采用鋼筋等級(jí)：常采用鋼筋等級(jí)：HPB300，HRB335和HRB400。 常采用直徑：常采用直徑： 6mm、8mm、10mm和12mm。 間距當(dāng)板厚h 150mm時(shí)， 不宜大于200mm；當(dāng)板厚h 150mm時(shí)， 不宜大于200mm和1.5h中較小值；3.3.板的分布鋼筋板的分布鋼筋 當(dāng)按單向板設(shè)計(jì)時(shí)，除沿受力方向布置受力鋼筋外，還應(yīng)在垂直受力方

8、向布置分布鋼筋。分布鋼筋宜采用HPB300級(jí)和HRB335級(jí)的鋼筋，單位長(zhǎng)度上分布鋼筋的截面面積不小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15，且不小于該方向板截面面積的0.15 。 hh0c15mm， d分布鋼筋mmd128直徑及間距要求一般情況下，間距不宜大于250mm，直徑不宜小于6mm；其他情況下，間距不宜大于200mm。3.23.2受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算3.2.13.2.1配筋率及破壞特征配筋率及破壞特征1）配筋百分率 設(shè)正截面上所有縱向受拉鋼筋的合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的豎向距離為as，則合力點(diǎn)至截面受壓區(qū)邊緣的豎向距離h0has。其中，h是截面高度，由于對(duì)正截面受彎

9、承載力起作用的是h0，而不是h，所以稱(chēng)h0為截面的有效高度為截面的有效高度，稱(chēng)bh0為截面的有效面積為截面的有效面積，b是截面寬度。 縱向受拉鋼筋的總截面面積用As表示，單位為mm2。縱向受拉鋼筋總截面面積As與正截面的有效面積bh0的比值，稱(chēng)為縱向受拉鋼筋的配筋百分率，用表示，或簡(jiǎn)稱(chēng)配筋率，用百分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)量，即 縱向受拉鋼筋的配筋百分率在一定程度上標(biāo)志了正截面上縱向受拉鋼筋與混凝土之間的面積比率，它是對(duì)梁的受力性能有很大影響的一個(gè)重要指標(biāo)。 0bhAsbhh0=h-35hh0=h-603.2.13.2.1配筋率及破壞特征配筋率及破壞特征1）配筋百分率 縱向受拉鋼筋的配筋百分率在一定程度上標(biāo)志了

10、正截面上縱向受拉鋼筋與混凝土之間的面積比率，它是對(duì)梁的受力性能有很大影響的一個(gè)重要指標(biāo)。 根據(jù)梁縱向鋼筋配筋率的不同，鋼筋混凝土梁可分為三種破壞類(lèi)型，適筋梁破壞: min max超筋梁破壞: max 少筋梁破壞: max適筋梁破壞 PPPP.適筋梁破壞 適筋梁破壞經(jīng)歷了三個(gè)階段。應(yīng)變圖應(yīng)力圖yMyfyAsIIaMsAsIIsAsMIc maxMufyAs=ZDxfIIIaMfyAsIIIsAst maxMcrIaftkZu 第一階段第一階段 彈性受力階段（彈性受力階段（階段）階段）:混凝土開(kāi)裂前的未裂階段混凝土開(kāi)裂前的未裂階段 。 從開(kāi)始加荷到受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂，梁的從開(kāi)始加荷到受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂

11、，梁的整個(gè)截面整個(gè)截面均參加受力，由于彎矩很均參加受力，由于彎矩很小，沿梁高量測(cè)到的梁截面上各個(gè)纖維應(yīng)變也小，且應(yīng)變沿梁截面高度為直線(xiàn)變小，沿梁高量測(cè)到的梁截面上各個(gè)纖維應(yīng)變也小，且應(yīng)變沿梁截面高度為直線(xiàn)變化。雖然受拉區(qū)混凝土在開(kāi)裂以前有一定的塑性變形，但整個(gè)截面的受力基本接化。雖然受拉區(qū)混凝土在開(kāi)裂以前有一定的塑性變形，但整個(gè)截面的受力基本接近線(xiàn)彈性近線(xiàn)彈性，荷載荷載-撓度曲線(xiàn)或彎矩?fù)隙惹€(xiàn)或彎矩-曲率曲線(xiàn)基本接近直線(xiàn)曲率曲線(xiàn)基本接近直線(xiàn)。截面抗彎剛度較大，。截面抗彎剛度較大，撓度和截面曲率很小，鋼筋的應(yīng)力也很小，且都與彎矩近似成正比。撓度和截面曲率很小，鋼筋的應(yīng)力也很小，且都與彎矩近似成正

12、比。 在彎矩增加到在彎矩增加到Mcr時(shí)，受拉區(qū)邊緣纖維的應(yīng)變值即將到達(dá)混凝土受彎時(shí)的極時(shí)，受拉區(qū)邊緣纖維的應(yīng)變值即將到達(dá)混凝土受彎時(shí)的極限拉應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值限拉應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值tu0，截面遂處于，截面遂處于即將開(kāi)裂狀態(tài)即將開(kāi)裂狀態(tài)，稱(chēng)為第，稱(chēng)為第I階段末，用階段末，用Ia表示。表示。第二階段第二階段帶裂縫工作階段（帶裂縫工作階段（階段）：階段）：混凝土開(kāi)裂后至鋼筋混凝土開(kāi)裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段屈服前的裂縫階段 在開(kāi)裂瞬間，開(kāi)裂截面受拉區(qū)混凝土退出工作在開(kāi)裂瞬間，開(kāi)裂截面受拉區(qū)混凝土退出工作，其開(kāi)裂前承擔(dān)的拉力，其開(kāi)裂前承擔(dān)的拉力將轉(zhuǎn)移給鋼筋承擔(dān)，導(dǎo)致鋼筋應(yīng)力有一突然增加（將轉(zhuǎn)移給鋼筋承擔(dān)，導(dǎo)致鋼筋應(yīng)力

13、有一突然增加（應(yīng)力重分布應(yīng)力重分布），這使中），這使中和軸比開(kāi)裂前有較大上移。和軸比開(kāi)裂前有較大上移。 M0=Mcr0時(shí)，在純彎段抗拉能力最薄弱的某一截面處，當(dāng)受拉區(qū)邊緣纖時(shí)，在純彎段抗拉能力最薄弱的某一截面處，當(dāng)受拉區(qū)邊緣纖維的拉應(yīng)變值到達(dá)混凝土極限拉應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值維的拉應(yīng)變值到達(dá)混凝土極限拉應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值tu0時(shí)，將首先出現(xiàn)第一條裂縫，時(shí)，將首先出現(xiàn)第一條裂縫，一旦開(kāi)裂，梁即由第一旦開(kāi)裂，梁即由第I階段轉(zhuǎn)入為第階段轉(zhuǎn)入為第階段工作。階段工作。 隨著彎矩繼續(xù)增大，隨著彎矩繼續(xù)增大，受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變與受拉鋼筋的拉應(yīng)變的實(shí)測(cè)受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變與受拉鋼筋的拉應(yīng)變的實(shí)測(cè)值都不斷增長(zhǎng)值都不斷增長(zhǎng)，當(dāng)應(yīng)變的量

14、測(cè)標(biāo)距較大，跨越幾條裂縫時(shí)，測(cè)得的應(yīng)變沿，當(dāng)應(yīng)變的量測(cè)標(biāo)距較大，跨越幾條裂縫時(shí)，測(cè)得的應(yīng)變沿截面高度的變化規(guī)律仍能符合平截面假定，彎矩再增大，截面曲率加大，截面高度的變化規(guī)律仍能符合平截面假定，彎矩再增大，截面曲率加大，同時(shí)主裂縫開(kāi)展越來(lái)越寬。同時(shí)主裂縫開(kāi)展越來(lái)越寬。 由于受壓區(qū)混凝土應(yīng)變不斷增大，受壓區(qū)混凝土應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度比應(yīng)由于受壓區(qū)混凝土應(yīng)變不斷增大，受壓區(qū)混凝土應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度比應(yīng)力增長(zhǎng)速度快，力增長(zhǎng)速度快，塑性性質(zhì)塑性性質(zhì)表現(xiàn)得越來(lái)越明顯，受壓區(qū)應(yīng)力圖形呈曲線(xiàn)變表現(xiàn)得越來(lái)越明顯，受壓區(qū)應(yīng)力圖形呈曲線(xiàn)變化。當(dāng)彎矩繼續(xù)增大到受拉化。當(dāng)彎矩繼續(xù)增大到受拉鋼筋應(yīng)力即將到達(dá)屈服強(qiáng)度鋼筋應(yīng)力即將到達(dá)屈

15、服強(qiáng)度f(wàn)y時(shí)，稱(chēng)為時(shí)，稱(chēng)為第第階段末，用階段末，用a表示表示。 第第階段是截面混凝土裂縫發(fā)生、開(kāi)展的階段，在此階段中梁是帶階段是截面混凝土裂縫發(fā)生、開(kāi)展的階段，在此階段中梁是帶裂縫工作的。其裂縫工作的。其受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)是：是：1)在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力主要由縱向受拉在裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力主要由縱向受拉鋼筋承擔(dān)，但鋼筋沒(méi)有屈服；鋼筋承擔(dān)，但鋼筋沒(méi)有屈服；2)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(xiàn)；曲線(xiàn)；3)彎矩與截面曲率是曲線(xiàn)關(guān)系，截面曲率與撓度的增長(zhǎng)加快了。彎

16、矩與截面曲率是曲線(xiàn)關(guān)系，截面曲率與撓度的增長(zhǎng)加快了。 第三階段第三階段屈服階段（屈服階段（階段）：階段）：鋼筋開(kāi)始屈服至截面破壞的鋼筋開(kāi)始屈服至截面破壞的破壞階段破壞階段 縱向受力鋼筋屈服后，正截面就進(jìn)入第縱向受力鋼筋屈服后，正截面就進(jìn)入第階段工作。階段工作。 鋼筋屈服。截面曲率和梁的撓度也突然增大，裂縫寬度隨之?dāng)U展并鋼筋屈服。截面曲率和梁的撓度也突然增大，裂縫寬度隨之?dāng)U展并沿梁高向上延伸，中和軸繼續(xù)上移沿梁高向上延伸，中和軸繼續(xù)上移，受壓區(qū)高度進(jìn)一步減小。彎矩再增，受壓區(qū)高度進(jìn)一步減小。彎矩再增大直至極限彎矩實(shí)驗(yàn)值大直至極限彎矩實(shí)驗(yàn)值Mu0時(shí)，稱(chēng)為第時(shí)，稱(chēng)為第階段末，用階段末，用a表示。表示

17、。 在第在第階段整個(gè)過(guò)程中，鋼筋所承受的總拉力大致保持不變，但由于階段整個(gè)過(guò)程中，鋼筋所承受的總拉力大致保持不變，但由于中和軸逐步上移，內(nèi)力臂中和軸逐步上移，內(nèi)力臂z z略有增加，故截面極限彎矩略有增加，故截面極限彎矩Mu0略大于屈服彎略大于屈服彎矩矩My0可見(jiàn)第可見(jiàn)第階段是截面的破壞階段，破壞始于縱向受拉鋼筋屈服，終階段是截面的破壞階段，破壞始于縱向受拉鋼筋屈服，終結(jié)于受壓區(qū)混凝土壓碎。結(jié)于受壓區(qū)混凝土壓碎。 其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是：1)縱向受拉鋼筋屈服，拉力保持為常值；裂縫截面處，受拉區(qū)大部縱向受拉鋼筋屈服，拉力保持為常值；裂縫截面處，受拉區(qū)大部分混凝土已退出工作，受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力曲線(xiàn)圖形比較豐滿(mǎn)，有分混凝土已退出工作，受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力曲線(xiàn)圖形比較豐滿(mǎn)，有上升段曲線(xiàn)，也有下降段曲線(xiàn)；上升段曲線(xiàn)，也有下降段曲線(xiàn)；2)彎矩還略有增加；彎矩還略有增加；3)受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變達(dá)到其極限壓應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變達(dá)到其極限壓應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值cu時(shí)，混凝土?xí)r，混凝土被壓碎，截面破壞；被壓碎，截面破壞；4)彎矩彎矩曲率關(guān)系為接近水平的曲線(xiàn)。曲率關(guān)系為接近水平的曲線(xiàn)。 n 1）第階段：從加載至混凝土開(kāi)裂，彎矩從零增至開(kāi)裂彎矩Mcr，該階段結(jié)束的標(biāo)志是混凝土拉應(yīng)變?cè)?/p>