2.4单向受力状态下,混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系,骨料的性 质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期也不同程度 地影响混凝土的强度混凝土轴心受压应力一应变曲线包括上升段和下降段两个部分上升段可分为三段, 从加载至比例极限点A为第1阶段,此时,混凝土的变形主要是弹性变形,应力一应 变关系接近直线;超过A点进入第2阶段,至临界点氏 此阶段为混凝土裂缝稳定扩 展阶段;此后直至峰点C为第3阶段,此阶段为裂缝快速发展的不稳定阶段,峰点C 相应的峰值应力通常作为混凝土棱柱体的抗压强度相应的峰值应变绻一般在 0. 0015〜0.0025之间波动,通常取0. 002o下降段亦可分为三段,在峰点C以后,裂 缝迅速发展,内部结构的整体受到愈来愈严重的破坏,应力一应变曲线向下弯曲,直 到凹向发生改变,曲线出现拐点D;超过''拐点”,随着变形的增加,曲线逐渐凸向 应变轴方向发展,此段曲线中曲率最大的一点称为收敛点E;从“收敛点”开始以后 直至F点的曲线称为收敛段,这时贯通的主裂缝已很宽,混凝土最终被破坏常用的表示混凝土单轴向受压应力一应变曲线的数学模型有两种,第一种为美国 E. Hognestad建议的模型:上升段为二次抛物线,下降段为斜直线;第二种为德国 Rusch建议的模型:上升段采用二次抛物线,下降段采用水平直线。
2. 7结构或材料承受的荷载或应力不变,而应变或变形随时间增长的现象称为徐变徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响,它会使构件的变形增加,在钢筋混 凝土截面中引起应力重分布的现象,在预应力混凝土结构中会造成预应力损失影响混凝土徐变的主要因素有:1)时间参数;2)混凝土的应力大小;3)加载时混 凝土的龄期;4)混凝土的组成成分;5)混凝土的制作方法及养护条件;6)构件的 形状及尺寸;7)钢筋的存在等减少徐变的方法有:1)减小混凝土的水泥用量和水 灰比;2)采用较坚硬的骨料;3)养护时尽量保持高温高湿,使水泥水化作用充分;4)受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高3. 5当纵向配筋率适中时,纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎,梁是因钢筋受 拉屈服而逐渐破坏的,破坏过程较长,有一定的延性,称之为适筋破坏,相应的梁称 为适筋梁当纵向配筋率过高时,纵向钢筋还未屈服,受压区混凝土就被压碎,梁是 因混凝土被压碎而破坏的,破坏过程较短,延性差,破坏带有明显的脆性,称之为超 筋破坏,相应的梁称为超筋梁当纵向配筋率过低时,梁一旦开裂,纵向钢筋即屈服, 甚至进入强化阶段,梁的承载力与同截面的素混凝土梁相当,梁是因配筋率过低而破 坏的,破坏过程短,延性差,称之为少筋破坏,相应的梁称为少筋梁。
超筋梁配置了 过多的受拉钢筋,造成钢材的浪费,且破坏前没有预兆;少筋梁的截面尺寸过大,故 不经济,且是属于脆性破坏,故在实际工程中应避免采用少筋梁和超筋梁.3. 6纵向受拉钢筋总截面面积As与正截面的有效面积bhO的比值,称为纵向受拉钢筋的配筋百分率,简称配筋率,用表示从理论上分析,其他条件均相同(包括混凝 土和钢筋的强度等级与截面尺寸)而纵向受拉钢筋的配筋率不同的梁将发生不同的破 坏形态,显然破坏形态不同的梁其正截面受弯承载力也不同,通常是超筋梁的正截面 受弯承载力最大,适筋梁次之,少筋梁最小,但超筋梁与少筋梁的破坏均属于脆性破 坏类型,不允许采用,而适筋梁具有较好的延性,提倡使用另外,对于适筋梁,纵 向受拉钢筋的配筋率越大,截面抵抗矩系数将越大,则由M=可知,截面所能承担的 弯矩也越大,即正截面受弯承载力越大1) 由2二x/hO知,E称为相对受压区高度,即受压区高度X与梁截面有效高度h0的 比值2) 石g二Pfy/alfc知,E与纵向受拉钢筋配筋率相比,不仅考虑了纵向受拉钢筋 截面面积As与混凝土有效面积bhO的比值,也考虑了两种材料力学性能指标的比值, 能更全面地反映纵向受拉钢筋与混凝土有效面积的匹配关系,因此又称C为配筋系 数。
相对界限受压区高度E b即界限破坏时的相对受压区高度,§b=xb/hO, xb为界限破 坏时的受压区高度4. 1①集中力到临近支座的距离俎称为剪跨,剪跨竝与梁截面有效高度力的比值,称为 计算剪跨比,用2表示,即2=仪/力°但从广义上来讲,剪跨比2反映了截面上所受弯矩 与剪力的相对比值,因此称a=M/ Vh.为广义剪跨比,当梁承受集中荷载时,广义剪跨 比Vh°=胡h°;当梁承受均匀荷载时,广义剪跨比2可表达为跨高比丿/力②剪跨比2的大小对梁的斜截面受剪破坏形态有着极为重要的影响对于无腹筋梁, 通常当2 VI时发生斜压破坏;当IV久<3时常发生剪压破坏;当彳>3时常发生斜拉 破坏对于有腹筋梁,剪跨比乂的大小及箍筋配置数量的多少均对斜截面破坏形态有 重要影响,从而使得有腹筋梁的受剪破坏形态与无腹筋梁一样,也有斜压破坏、剪压 破坏和斜拉破坏三种4. 6影响斜截面受剪性能的主要因素有:1)剪跨比;2)混凝土强度;3)箍筋配箍率;4)纵筋配筋率;5)斜截面上的骨料咬合力;6)截面尺寸和形状5. 5偏心受压长柱的正截面受压破坏有两种形态,当柱长细比很大时,构件的破坏不 是由于材料引起的,而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的,称为"失稳破坏”,它 不同于短柱所发生的“材料破坏”;当柱长细比在一定范围内时,虽然在承受偏心受 压荷载后,偏心距由&增加到e +兀 使柱的承载能力比同样截面的短柱减小,但就 其破坏本质来讲,与短柱破坏相同,均属于“材料破坏”,即为截面材料强度耗尽的 破坏。
轴心受压长柱所承受的轴向压力”与其纵向弯曲后产生的侧向最大挠度值f 的乘积就是偏心受压长柱由纵向弯曲引起的最大的二阶弯矩,简称二阶弯矩5.13偏心受压构件正截面承载力况一必的相关曲线是指偏心受压构件正截面的受压 承载力设计值侃与正截面的受弯承载力设计植血之间的头系曲线靈个曲线分为大 偏心受压破坏和小偏心受压破坏两个曲线段,其特点是:1)必=0时,况最大;Nu= 0时,必不是最大;界限破坏时,必最大2)小偏心受压时,况随必的增大而减小; 大偏心受压时,侃随必的增大而增大3)对称配筋时,如果截面形状和尺寸相同, 混凝土强度等级和钢筋级别也相同,但配筋数量不同,则在界限破坏时,它们的兀 是相同的(因为Nu=aJcbxJ ,因此各条皿一必曲线的界限破坏点在同一水平处应用 侃一必相关曲线,可以对一些特定的截面尺寸、特定的混凝土强度等级和特定的钢筋 类别的偏心受压构件,通过计算机预先绘制出一系列图表,设计时可直接查表求得所 需的配筋面积,以简化计算,节省大量的计算工作7.4钢筋混凝土纯扭构件的适筋破坏是在扭矩的作用下,纵筋和箍筋先到达屈服强 度,然后混凝土被压碎而破坏,属于延性破坏类型;部分超筋破坏主要发生在纵筋与 箍筋不匹配,两者配筋率相差较大时,当纵筋配筋率比箍筋配筋率小得多时,则破坏 时仅纵筋屈服,而箍筋不屈服;反之,则箍筋屈服,纵筋不屈服,这种破坏亦具有一 定是延性,但较适筋受扭构件破坏时的截面延性小;超筋破坏主要发生在纵筋和箍筋 的配筋率都过高时,破坏时纵筋和箍筋都没有达到屈服强度而混凝土先行压坏,属于 脆性破坏类型;少筋破坏主要发生在纵筋和箍筋配置均过少时,此时一旦裂缝出现, 构件会立即发生破坏,破坏时纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段,属于脆性破坏类型。
在受扭计算中,为了避免少筋破坏,受扭构件的配筋应有最小配筋量的要求,受 扭构件的最小纵筋和箍筋配筋量,可根据钢筋混凝土构件所能承受的扭矩T不低于相同截面素混凝土构件的开裂扭矩乙的原则确定;为了避免发生超筋破坏,构件的截面尺寸应满足一定的要求,即:当也(或也)W4时,金+命 当皿(或“)=6时,詁法厂0.2处当42时,取T/Vb=2;2)受扭纵筋的间距不应大于200mm和梁的截面宽度;3) 在截面四周必须设置受扭纵筋,其余纵筋沿截面周边均匀对称布置;4) 当支座边作用有较大扭矩时,受扭纵筋应按受拉钢筋锚固在支座累;5) 在弯剪扭构件中,弯曲受拉边纵向受拉钢筋的最小配筋量,不应小于按弯曲受 拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋截面面积,与按受扭纵向受力钢筋最小配筋率计算并 分配到弯曲受拉边钢筋截面面积之和配置受剪扭箍筋应注意以下问题:1)受剪扭箍筋的配筋率不应小于0・28人/心, 即:Av=^>0.28^-;bs /yv2) 箍筋必须做成封闭式,且应沿截面周边布置;3) 当采用复合箍筋时,位于截面内部的箍筋不应计入;4) 受扭所需箍筋的末端应做成135°弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于10/(〃 为箍筋直径)。
8.2 “最小刚度原则”就是在受弯构件全跨长范围内,可都按弯矩最大处的截面弯曲 刚度,亦即按最小的截面弯曲刚度,用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来 计算挠度当构件上存在正、负弯矩时,可分别取同号弯矩区段内I犹胡处截面的最 小冈0度计算挠度住验分析表亦,虽然按最小截面弯曲刚度乩计算的挠度值偏大,但由于受弯构 件剪跨段内的剪切变形会使梁的挠度增大,而这在计算中是没有考虑的,这两方面的 影响大致可以相互抵消,因此,采用“最小刚度原则”是合理的,可以满足实际工程 要求9.1预应力损失主要有以下六项:1)预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起 的预应力损失巧;2) 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失%;3) 混凝土加热养护时受张拉的预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失巾;4) 预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失6;5) 混凝土收缩、徐变的预应力损失片、弘;6) 用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件,由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失以第一种预应力损失巧是当预应力直线钢筋张拉到%后,锚固在台座或构件上时,由于锚 具、垫板与构件之间的缝隙被挤紧,以及由于钢筋和锲块在锚具内的滑移,使得被拉紧 的钢筋内缩所引起的。
减少巧损失的措施有:1)选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具,并 尽量少用垫板;3)增加台座长度第二种预应力损失%是采用后张法张拉直线预应力钢筋时,由于预应力钢筋的表面 形状,孔道成型质量情况,预应力钢筋的焊接外形质量情况,预应力钢筋与孔道摩擦程 度等原因,使钢筋在张拉过程中与孔壁接触产生摩擦阻力而引起的con减少巾损失的措施有:1)对于较长的构件可在两端进行张拉,但这个措施将引起巧 的增加,应「用时需加以注意;2)采用超张拉,如张拉程序为:1. 1 <7eon停2min 0. 85%停 2min仏沙第三种预应力损失兀是在采用先张法浇灌混凝土后由于采用蒸汽养护的办法加速混 凝土的硬结,使得升温时钢筋受热自由膨胀所引起的减小%损失的措施有:1)采用两次升温养护先在常温下养护,待混凝土达到一定 强度等级,再逐渐升温至规定的养护温度;2)在钢模上张拉预应力钢筋第四种预应力损失%是由于钢筋的松弛和徐变所引起的con 一 ° — concon减小5濒失的措施肴:进行超来拉先控制张拉血力达1.05%〜1. 1%”,持荷2〜 5min,然启卸载再施加张拉应力至矶第五种预应力损失%、久是由于混凝土发生收缩和徐变,使得构件的长度缩短,造 成预应力钢筋随之内缩而引起的。
减小6损失的措施有:1)采用高标号水泥,减少水利用量,降低水灰比,采用干硬 性混凝土; 2)采用级配较好的骨料,加强振捣,提高混凝土的密实性;3)加强养护, 以减少混凝土的收缩第六种预应力损失氐是采用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件时,由于预应力钢 筋对混凝。