(69)--第四章 受弯构件正截面承载力计算-第二节-课件.pdf

混凝土结构设计原理第四章 受弯构件正截面承载力计算4.1 受弯构件的一般构造要求主要内容：4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能4.3 受弯构件正截面承载力计算的基本规定4.4 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算4.5 双单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算4.6 T形截面受弯构件正截面承载力计算第四章 受弯构件正截面承载力计算4.2.1适筋梁的试验研究4.2.2 配筋率与受弯构件正截面的破坏特征4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能第四章 受弯构件正截面承载力计算第4章 受弯构件正截面承载力计算混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能sc3bash0hAsLL33LcM应变测点钢筋应变测点位移计4.2.1适筋梁的试验研究适筋梁的试验研究1.试件与试验装置试件与试验装置V第4章 受弯构件正截面承载力计算混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能sc3bash0hAsLL33Lc应变测点钢筋应变测点位移计钢筋应变片钢筋应变片第4章 受弯构件正截面承载力计算混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能2.试验曲线试验曲线MfMyffaaaMyMcrMu2.04.06.08.00.1uM0FF位移计序号序号力力F F弯矩弯矩M M挠度挠度f f1 12kN2kN2 24kN4kN3 3-4 4-5 5-.试验实测数据记录表第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能序序号号力力F F弯矩弯矩M M钢筋钢筋应变应变钢筋钢筋应应变变1 12 23 34 45 5.试验实测数据记录表Maaacr0ysMuuMMy0.18.06.04.02.0crMMsFF2.试验曲线试验曲线第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能MucruMyMcrMaaay0Mu0.18.06.04.02.0bsccsAh0hsa序号序号力力 F F弯矩弯矩 M M曲率曲率 123试验实测数据记录表M2.试验曲线试验曲线第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能0-35421-3-2-1(10)32.试验曲线试验曲线截面应变分布截面应变分布截面应变分布基本上呈直线分布截面应变分布基本上呈直线分布第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能MyffaaaMyMcrMu2.04.06.08.00.1uM0Maaacr0ysMuuMMy0.18.06.04.02.0crMMucruMyMcrMaaay0Mu0.18.06.04.02.0比较上述试验曲线？比较上述试验曲线？钢筋混凝土适筋梁正截钢筋混凝土适筋梁正截面受弯经历三个阶段。面受弯经历三个阶段。第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能3.适筋梁受力过程的三个阶段适筋梁受力过程的三个阶段（1）第）第阶段阶段(弹性工作阶段弹性工作阶段）特点特点:应力和应变均很小，且应力和应变均很小，且呈直线分布，应变分布呈直线分布，应变分布符合平符合平截面假定截面假定。当混凝土的拉应变达当混凝土的拉应变达到到其极限拉应变其极限拉应变时，截面处时，截面处于即将开裂的极限状态，也称于即将开裂的极限状态，也称为第为第阶段末，用符号阶段末，用符号表表示。此时梁截面承受的弯矩为示。此时梁截面承受的弯矩为开裂弯矩开裂弯矩，用，用表示。表示。ttuaMcrft1ct1c1stutsA1s1crMc(a)sA=tua1sa1ctcrM1s Ast=tfa1cc(b)第第阶段阶段第第阶段末阶段末第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能=s22csA2sM22ca2sa2cyf AsyMa2cycc(c)(d)（2）第）第阶段（阶段（带裂缝工作阶段带裂缝工作阶段）。表示表示，用，用屈服弯矩屈服弯矩 ,时，为第阶段末，时，为第阶段末，当当 ,表现出塑性特征，表现出塑性特征，压应力图形逐渐呈曲线分布，压应力图形逐渐呈曲线分布，混凝土仍能承担一部分拉力，混凝土仍能承担一部分拉力，受拉受拉 点，点，曲线出现转折曲线出现转折 ，带裂缝工作阶段带裂缝工作阶段 ，特点：特点：第第阶段阶段第第阶段末阶段末crMM ccf2syfayM第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能cs3y3cM3sAfy3ca3scuyf AsuMcmaxycZCT=(e)(f)cf（3）第）第阶段（破坏阶段）阶段（破坏阶段）。a a，极限弯矩极限弯矩 破坏，破坏，受压混凝土被压碎，梁受压混凝土被压碎，梁 ）0.0050.0050.0030.003（时时=当当 压应力曲线趋于丰满，压应力曲线趋于丰满，中和轴上移，受压区高度减小，中和轴上移，受压区高度减小，钢筋应变增长，应力维持在钢筋应变增长，应力维持在 曲线渐趋平缓，曲线渐趋平缓，和和 急剧增大，急剧增大，和曲率和曲率梁的挠度梁的挠度 裂缝急剧开展，截面刚度明显下降，裂缝急剧开展，截面刚度明显下降，特点特点:第第阶段阶段第第阶段末阶段末ffM MyfccucuuM第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能cs3=s2ft1ct1c1stutsA1sM1=tua1sa1ctcrM1s Ast=tf2csA2sM22ca2sa2cyf AsyMa1ca2cyy3cM3sAfy3ccccca3scuyf AsuMcmaxycZCT=cf 段阶阶）f f（）阶段；）阶段；e e（阶段；阶段；）d d（）阶段；）阶段；c c（阶段；阶段；）b b（阶段；阶段；）a a（应变分布应变分布-个阶段的应力个阶段的应力3 3矩形截面适筋梁受弯矩形截面适筋梁受弯4.9 4.9 图图适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点aaa第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能通过对适筋梁受弯破坏全过程的分析，可以总结如下几点：通过对适筋梁受弯破坏全过程的分析，可以总结如下几点：的依据。的依据。验算抗裂度验算抗裂度状态作为状态作为a对于不允许开裂的构件，以对于不允许开裂的构件，以 。时，混凝土开裂时，混凝土开裂tu大于大于t当当 ；限状态限状态处于即将开裂的极处于即将开裂的极时，时，tu达到达到t当当；时，混凝土不开裂时，混凝土不开裂ft到到达达t当当 ）。）。原理学习辅导原理学习辅导设计设计混凝土结构混凝土结构参见参见（的方法，按弹性材料进行截面应力分析的方法，按弹性材料进行截面应力分析 用换算截面用换算截面可可因此因此。表现出弹性性质表现出弹性性质梁梁没有开裂，没有开裂，荷载很小，荷载很小，第阶段第阶段）1 1 的依据。的依据。挠度验算挠度验算和和裂缝宽度裂缝宽度状态作为受弯构件状态作为受弯构件正常使用情况下，以正常使用情况下，以 第阶段呈更加丰满的曲线分布。第阶段呈更加丰满的曲线分布。第阶段为微曲的曲线状态；第阶段为微曲的曲线状态；应力第阶段为三角形分布；应力第阶段为三角形分布；混凝土混凝土 压应变随之增大。压应变随之增大。混凝土混凝土上移，上移，中和轴中和轴增长和加宽，增长和加宽，裂缝裂缝增加，增加，荷载荷载）2 2a第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能 计算的依据。计算的依据。正截面承载力正截面承载力受弯构件受弯构件适筋适筋状态是状态是a 极限状态。极限状态。达到达到才才混凝土被压碎，混凝土被压碎，区区时，受压时，受压cu达到达到c极限状态；而当极限状态；而当 承载能力承载能力达到达到时，构件并没有时，构件并没有fc达到达到c当当受压混凝土表现出塑性特征，受压混凝土表现出塑性特征，）3 3 。符合平截面假定符合平截面假定截面上的平均应变沿截面高度近似为直线分布，即截面上的平均应变沿截面高度近似为直线分布，即，）适筋梁）适筋梁4 4 。塑性破坏塑性破坏，也称为，也称为延性破坏延性破坏这种破坏称为这种破坏称为 ，有明显的预兆有明显的预兆构件破坏前构件破坏前说明说明急剧增加，表现出良好的变形能力，急剧增加，表现出良好的变形能力，梁的挠度梁的挠度 屈服后，在外荷载不增加或者增加不多的情况下，屈服后，在外荷载不增加或者增加不多的情况下，达到达到适筋梁受拉钢筋适筋梁受拉钢筋）5 5第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能a状态：状态：验算抗裂度的依据验算抗裂度的依据；a状态：裂缝宽度和挠度验算的依据状态：裂缝宽度和挠度验算的依据；a状态：正截面承载力计算的依据状态：正截面承载力计算的依据。1）称第一阶段为弹性阶段；）称第一阶段为弹性阶段；2）混凝土达到抗拉强度就开裂；）混凝土达到抗拉强度就开裂；3）混凝土达到抗压强度就破坏。）混凝土达到抗压强度就破坏。强调与注意：强调与注意：三种错误的认识三种错误的认识:第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能4.2.2 配筋率与受弯构件正截面的破坏特征配筋率与受弯构件正截面的破坏特征配筋率配筋率sAbh0h0ashAsb根据纵向受拉钢筋配筋百分率根据纵向受拉钢筋配筋百分率的不同的不同,受受弯构件正截面受弯破坏形态有：弯构件正截面受弯破坏形态有：适筋破坏适筋破坏、超筋破坏超筋破坏、少筋破坏少筋破坏。1.适筋梁适筋梁minmax受拉钢筋配置适中的梁受拉钢筋配置适中的梁破坏特征：破坏特征：受拉钢筋先屈服，而受拉钢筋先屈服，而后受压区混凝土压碎。后受压区混凝土压碎。破坏前有破坏前有明显预兆明显预兆裂缝、变形（挠度）裂缝、变形（挠度）急剧发展，为“急剧发展，为“塑性破坏塑性破坏”，也”，也称为“称为“延性破坏延性破坏”。”。设计中应采用适筋梁！设计中应采用适筋梁！第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能破坏特征破坏特征：受压混凝土先被压碎，破坏时纵向受拉钢筋未屈服，：受压混凝土先被压碎，破坏时纵向受拉钢筋未屈服，梁的挠度不大，裂缝不宽且延伸不高，破坏前没有明显预兆，这梁的挠度不大，裂缝不宽且延伸不高，破坏前没有明显预兆，这种破坏称为“种破坏称为“脆性破坏脆性破坏”。2.超筋梁超筋梁配筋率超过最大配筋率配筋率超过最大配筋率max当受压区边缘混凝土压应变达当受压区边缘混凝土压应变达到极限压应变到极限压应变，混凝土被，混凝土被压碎时，受拉钢筋尚未达到屈服压碎时，受拉钢筋尚未达到屈服ccufsy在实际工程中应避免采用超筋梁。在实际工程中应避免采用超筋梁。第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能破坏特征：破坏特征：少筋梁的破坏特征是混凝土“少筋梁的破坏特征是混凝土“一裂即破一裂即破”，无”，无征兆，为“征兆，为“脆性破坏脆性破坏”。梁的承载能力取决于混凝土的抗”。梁的承载能力取决于混凝土的抗拉强度，混凝土的抗压强度未得到充分发挥，极限弯矩很拉强度，混凝土的抗压强度未得到充分发挥，极限弯矩很小。小。3.少筋梁少筋梁配筋率低于最小配筋率配筋率低于最小配筋率min在实际工程中应避免采用少筋梁。在实际工程中应避免采用少筋梁。第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能yMcr0uMMuMyMuMuyMM少筋梁mincrMMumax适筋梁12适筋梁max=max=界限破坏=b超筋梁maxM 关系关系的的梁梁不同配筋率不同配筋率4.11 4.11 图图比较不同配筋梁的弯比较不同配筋梁的弯矩曲率关系曲线。矩曲率关系曲线。加深对“加深对“延性延性”概念”概念的理解！的理解！M第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能第第阶段阶段弹性工作阶段弹性工作阶段。a阶段阶段验算抗裂度的依据验算抗裂度的依据；第第阶段阶段带裂缝工作阶段带裂缝工作阶段。a阶段裂缝和挠度验算的依据阶段裂缝和挠度验算的依据；第第阶段阶段破坏阶段破坏阶段。a阶段正截面受弯承载力计算的依据阶段正截面受弯承载力计算的依据。（1）钢筋混凝土适筋梁受力破坏的三个阶段：）钢筋混凝土适筋梁受力破坏的三个阶段：小结：小结：适筋破坏适筋破坏延性破坏延性破坏设计中应采用适筋梁！设计中应采用适筋梁！超筋破坏超筋破坏脆性破坏脆性破坏设计中不允许采用超筋梁！设计中不允许采用超筋梁！少筋破坏少筋破坏脆性破坏脆性破坏设计中不允许采用少筋梁！设计中不允许采用少筋梁！（2 2）受弯构件正截面受弯破坏形态）受弯构件正截面受弯破坏形态第4章 受弯构件正截面承载力计算山东科技大学山东科技大学混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理4.2 受弯梁的试验研究和正截面受力性能谢谢 谢！谢！再再 见！见！