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1、第三章 钢筋混凝土受 弯构件正截面承载力 计 算 受弯构件: 板和梁水电站厂房屋面板和屋面梁 以及供吊车行驶的吊车梁、闸坝工 作桥的面板和纵梁都是受弯构件； 水闸的底板和胸墙、公路桥的面板 及其纵横梁、悬臂式挡土墙的立板 和底板等，也都是受弯构件。跨高比l0/h5(a)(b ）第一节 受弯构件的截面形式和构造一、截面形式二、截面尺寸三、混凝土保护层厚度钢筋混凝土构件中，为防止钢筋锈蚀，并保证钢筋 和混凝土牢固粘结在一起，钢筋外面必须有足够厚度的 混凝土保护层。这种必要的保护层厚度主要与钢筋混凝 土结构构件的种类、所处环境条件等因素有关。纵向受力钢筋的混凝 土保护层厚度（从钢筋 外边缘算起）不应
2、小于 钢筋直径及表中所列的 数值，亦不应小于粗骨 料最大粒径的1.25倍。水工混凝土结构所处的四个环境条件类别:一类室内正常环境； 二类露天环境、长期处于地下或水下的环境 ;三类水位变动区 , 或有侵蚀性地下水的地下环境 ；四类海水浪溅区及盐雾作用区 , 潮湿并有严重侵蚀性介质作用的环境。 注 大气区与浪溅区的分界线为设计最高水位加 1.5m; 浪溅区与 水位变动区的分界 线为设计最高水位减 1.Om；水位变动区与水下区的分界线为设计最 低水位减 1.0m 。盐雾作用区为离海岸线 500m 范围内的地区； 冻融比较严重的三类环境条件, 可将其环境类别提高为四类。四、梁内钢筋的直径和净距五、板内
3、钢筋的直径与间距一般厚度的板，其受力钢筋直径常用6 、8、10、12mm；厚板（如水闸、船 闸的底板）的受力钢筋直径常用 12mm25mm，也有用到32、36mm甚 至40mm的。同一板中受力钢筋可以 用两种不同直径，但两种直径宜相 差在2mm以上。 为传力均匀及避免混凝土局部破坏， 板中受力钢筋的间距（中距）不能 太稀，最大间距可取为：板中钢筋的间距也不要过 密，最小间距为70mm，即每 米板宽中最多放14根钢筋。 在板中，垂直于受力钢筋方向还要布置分布钢筋。分布钢筋的作用是将板面 荷载更均匀地传布给受力钢筋，同时在施工中用以固定受力钢筋，并起抵抗混凝 土收缩和温度应力的作用。分布钢筋布置在
4、受力钢筋的内侧，且每米板宽中分布 钢筋的截面面积不少于受力钢筋截面面积的15%（集中荷载时为25%）。第二节 受弯构件正截面的试验研究一梁的试验和应力应变阶段由试验可知，在受拉区混凝土 开裂之前，截面在变形后仍保持为 平面。在裂缝发生之后，对裂缝截 面来说，截面不再保持为绝对平面 。 但只要测量应变的仪表有一定的标 距，所测得的变形数值实际上表示 标距范围内的平均应变值，则沿截 面高度测得的各纤维层的平均应变 值从开始加载到接近破坏，基本上 是按直线分布的，即可以认为始终 符合平截面假定。由试验还可以看 出，随着荷载的增加，受拉区裂缝 向上延伸，中和轴不断上移，受压 区高度逐渐减小。（一）第阶
5、段未裂阶段荷载很小，应力与应之间成线性关系；荷载，砼拉应力渐达到ft，拉区呈塑性变形；压区应力图接近三角形； 砼达到极限拉应变（et=etu），截面即将开裂（a状态），弯矩为开裂弯矩Mcr；a状态是抗裂计算依据。在未裂阶段中，拉力是由受拉混凝土与受拉钢 筋共同负担的，两者应变相同，所以钢筋应力 很低，一般只达到20 N/mm230 N/mm2 （二）第阶段裂缝阶段v 荷载，拉区出现裂缝 ， 中和轴上移，拉区 砼脱离 工作，拉力由 钢筋承担。 v 拉区有许多裂缝，纵向 应 变量测标距有足够 长度（跨过几条裂缝）， 平均应变沿截面高度分布 近似直线。（平截面假定） v阶段是正常使用阶段变形和裂缝宽
6、度计算依据 。（三）第阶段破坏阶段荷载，钢筋应力达到 屈服强度fy； v 压区砼边缘应变随后达 到极 限压应变ecu，砼 发生纵向水平裂缝压碎 （状态），弯矩为极 限弯矩Mu。 v 阶段是正截面承载 力计算依据。应当指出，上述应力阶段是对钢筋用量适中的梁 来说的，对于钢筋用量过多或过少的梁则并不如此。二、正截面的破坏特征弯矩挠度关系曲线破坏特征随配筋量变化：配筋量太少，破坏弯矩 接近开裂弯矩，大小取决于 砼的抗拉强度及截面大小；配筋量过多，钢筋不能 充分发挥作用，破坏弯矩取 决于砼的抗压强度及截面大 小；合理的配筋应在这两个 限度之间，避免发生超筋或 少筋破坏。第三节 正截面受弯承载力计算原则
7、一、计算方法的基本假定（1）平截面假定。 （2）不考虑受拉区混凝土的工作。 （3）受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力-应变曲线 （4）有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑性曲线 截面有效高度： 相对受压区计算高度 ：二、适筋和超筋破坏的界限以单筋矩形截面为例，利用平截面假定所提供的变形协 调条件可建立判别适筋或超筋破坏的界限条件：界限破坏：受拉钢筋达到 屈服强度的同时受压砼达到极限压应变，此时：根据平截面假定和比例关系有：英、美规范为0.8好0.75三、配筋率和最小配筋率配筋率：受力钢筋截面面积与截面有效面积的比值 为避免出现少筋破坏，规范要求截面的配筋 率
8、应不小于规范规定的最小配筋率。即满足第四节 单筋矩形截面构件正截面受弯承载力计算一、计算简图二、基本公式式中：为了保证构件是适筋破坏，应用基本公式时应满足 下列两个适用条件： 以防止发生 ： 1、超筋破坏2、少筋破坏1、2 、三、截面设计 计算跨度l0可取以上各相应值中的较小者 （一）计算简图（二）内力计算（三）配筋计算（5）选择合适的钢筋直径、根数（间距）。 (查表)（四）绘制截面配筋图四、承载力复核 已知构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋种类和受拉钢筋的截面面 积，需要复核该构件正截面受弯承载力的大小，按下列步骤进行： 1按DL/T5057-2009规范计算（1）确定分项系数（2）计算荷载
9、（3）内力计算（4）配筋计算2按SL191-2008规范计算（1）内力计算（2）配筋计算【讨论】注意：此题求解时若按通常a = 65 mm计 会出现 超筋现象,需采用提高混凝土强度等 级或其他如加大截面尺寸的办法来处理=8.12 kNm 8.11kNm，故安全。 3按SL191-2008规范计算kNm、计算过程及结果同按DL/T5057-2009规范计算， 只是用判别构件是否超筋。 实际实际 承受的弯矩组组合值值 =7.72 kNm 8.11kNm，故稍欠安全（差5%）。 【讨论】第五节 双筋矩形截面构件正截面受弯承载力计算 双筋截面的适用情况：一、计算简图和基本公式是为使受压钢筋距中和轴足够
10、远，得到 足够变形，应力才能达到屈服强度公式的适用条件：防止超筋脆性破坏保证受压钢筋强度充分利用双筋截面一般不会出现少筋破坏情况，故可不必验算最小配筋率。如果计计算中不计计受压钢压钢 筋的作用，则则条件就可取消。二、截面设计三、承载力复核 第六节 T形截面构件正截面受弯承载力计算一、一般说明将矩形截面部分受拉区砼挖去，形成T形截面， 对受弯承载力没有影响。节省砼，减轻自重。如受拉钢筋较多，可将截面底部适当增大，形成工 形截面。工形截面的受弯承载力的计算与T形截面相同 。T形梁受压区很大，砼足够承担压力，不必设受压钢筋，一般都是单筋截面。试验和理论分析表明，整个受压翼缘砼的压应力分布是不均匀的。
11、距腹板距离越远，压应力越小。如图二、计算简图和基本公式（一）第一 种T形截面 与单筋矩 形截面同b=b/f（二）第二种T形截面（三）两种T形截面的判别满足 ：属于第一种T形截面；反之属于第二种T形截面。 （设计情况）（承载力复核情况）三、截面设计四、承载力复核第七节 受弯构件的延性一、延性的意义所谓延性是指结构构件或截面在受力钢筋应力超过屈 服强度后，在承载力无显著变化的情况下的后期变形能 力，也就是最终破坏之前经受非弹性变形的能力。 延性好的结构，它的破坏过程比较长，破坏前有明显的预兆，因此，能及早采取措施，避免发生伤亡事故及建筑物的全面崩溃。延性差的结构，破坏时会突然发生脆性破坏，破坏后果
12、较为严重。延性好的结构还可使超静定结构发生内力重分布，从而增加结构的极限荷载。特别是延性好的结构能以残余的塑性变形来吸收地震的巨大能量，这对地震区的建筑物来说是极为重要的。可以说，对抗震结构，延性至少是与承载能力同等重要的。延性好的结构，它的破坏过程比较长，破坏前有明 显的预兆，因此，能及早采取措施，避免发生伤亡事 故及建筑物的全面崩溃。延性差的结构，破坏时会突 然发生脆性破坏，破坏后果较为严重。延性好的结构 还可使超静定结构发生内力重分布，从而增加结构的 极限荷载。特别是延性好的结构能以残余的塑性变形 来吸收地震的巨大能量，这对地震区的建筑物来说是 极为重要的。可以说，对抗震结构，延性至少是与承 载能力同等重要的。如图可以概括地说明截面曲率延性的概念。 二、影响受弯构件曲率延性的因素（一）纵向钢筋用量（二）材料强度 （三）箍筋用量
