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文檔簡介
第三章鋼筋混凝土受彎構(gòu)件
1、理解受彎構(gòu)件的破壞特征;
2、熟練掌握單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式及適用條件。
第二講教學(xué)目標(biāo):重點(diǎn)單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式。難點(diǎn)受彎構(gòu)件的破壞過程和破壞特征。3.2.1單筋矩形截面
1.單筋截面受彎構(gòu)件沿正截面的破壞特征根據(jù)梁縱向鋼筋配筋率的不同,鋼筋混凝土梁可分為適筋梁、超筋梁和少筋梁三種類型,不同類型梁的具有不同破壞特征。
§3.2正截面承載力計(jì)算
①適筋破壞破壞過程:(點(diǎn)擊播放視頻)
適筋梁應(yīng)力變化階段:第I階段——彈性工作階段。荷載很小時,混凝土的壓應(yīng)力及拉應(yīng)力都很小,應(yīng)力和應(yīng)變幾乎成直線關(guān)系。截面達(dá)到將裂未裂的極限狀態(tài)時,即第Ⅰ階段末,用Ⅰa表示。Ⅰa階段的應(yīng)力狀態(tài)是抗裂驗(yàn)算的依據(jù)。第Ⅱ階段——帶裂縫工作階段。第Ⅱ階段的應(yīng)力狀態(tài)是裂縫寬度和變形驗(yàn)算的依據(jù)。鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度fy時,標(biāo)志截面進(jìn)入第Ⅱ階段末,以Ⅱa表示。
第Ⅲ階段——破壞階段:到本階段末(即Ⅲa階段),受壓邊緣混凝土壓應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變,受壓區(qū)混凝土產(chǎn)生近乎水平的裂縫,混凝土被壓碎,甚至崩脫,截面宣告破壞,此時截面所承擔(dān)的彎矩即為破壞彎矩Mu。Ⅲa階段的應(yīng)力狀態(tài)作為構(gòu)件承載力計(jì)算的依據(jù)。
破壞特征:延性破壞②超筋破壞破壞過程:(點(diǎn)擊播放視頻)
破壞特征:受壓區(qū)混凝土在鋼筋屈服前即達(dá)到極限壓應(yīng)變被壓碎而破壞。破壞時鋼筋的應(yīng)力還未達(dá)到屈服強(qiáng)度,因而裂縫寬度均較小,且形不成一根開展寬度較大的主裂縫,梁的撓度也較小。破壞特征:脆性破壞
③少筋破壞破壞過程:(點(diǎn)擊播放視頻)
破壞特征:梁破壞時,裂縫往往集中出現(xiàn)一條,不但開展寬度大,而且沿梁高延伸較高。一旦出現(xiàn)裂縫,鋼筋的應(yīng)力就會迅速增大并超過屈服強(qiáng)度而進(jìn)入強(qiáng)化階段,甚至被拉斷。破壞性質(zhì):脆性破壞結(jié)論:適筋梁的材料強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮,安全經(jīng)濟(jì),是正截面承載力計(jì)算的依據(jù),而少筋梁、超筋梁都應(yīng)避免。
2.單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算
(1)計(jì)算原則
1)基本假定
①平截面假定。②鋼筋的應(yīng)力等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積,但不得大于其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,即
③不考慮截面受拉區(qū)混凝土的抗拉強(qiáng)度。
④受壓混凝土采用理想化的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C50及以下時,混凝土極限壓應(yīng)變=0.0033。2)等效矩形應(yīng)力圖簡化原則:受壓區(qū)混凝土的合力大小不變;受壓區(qū)混凝土的合力作用點(diǎn)不變。等效矩形應(yīng)力圖形的混凝土受壓區(qū)高,等效矩形應(yīng)力圖形的應(yīng)力值為。表3.2.1
值混凝土強(qiáng)度等級≤C50C55C60C65C70C75C800.80.790.780.770.760.750.741.00.990.980.970.960.950.94混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線
是否超筋破壞的判斷:若
,構(gòu)件破壞時受拉鋼筋不能屈服,表明構(gòu)件超筋破壞;若,構(gòu)件破壞時受拉鋼筋已經(jīng)達(dá)到屈服強(qiáng)度,表明發(fā)生的破壞為適筋破壞或少筋破壞。相對界限受壓區(qū)高度值
鋼筋級別≤C50C55C60C65C70C75C80HPB2350.614——————HRB3350.5500.5410.5310.5220.5120.5030.493HRB400RRB4000.5180.5080.4990.4900.4810.4720.463注:表中空格表示高強(qiáng)度混凝土不宜配置低強(qiáng)度鋼筋。
4)適筋梁與少筋梁的界限——截面最小配筋率最小配筋率的確定原則:配筋率為的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,按Ⅲa階段計(jì)算的正截面受彎承載力應(yīng)等于同截面素混凝土梁所能承受的彎矩Mcr(Mcr為按Ⅰa階段計(jì)算的開裂彎矩)。對于受彎構(gòu)件,按下式計(jì)算:(3.2.1)(2)基本公式及其適用條件
1)基本公式(3.2.2)(3.2.3)
(3.2.4)
或
式中:M—彎矩設(shè)計(jì)值;
fc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
fy—鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
x—混凝土受壓區(qū)高度。
2)適用條件
l為防止發(fā)生超筋破壞,需滿足≤或x≤h0;
l防止發(fā)生少筋破壞,應(yīng)滿足ρ≥ρmin
或
As≥As,min=ρminbh。在式(3.2.3)中,取x=ξbh0,即得到單筋矩形截面所能承受的最大彎矩的表達(dá)式:
小結(jié):
1.單筋矩形截面受彎構(gòu)件沿正截面的破壞特征。
2.單筋
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