《《水工受弯构》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《水工受弯构》PPT课件（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水工钢筋混凝土钢筋混凝土结构一、一、受弯构件的破坏形式受弯构件的破坏形式 1. 1. 正截面弯曲破坏正截面弯曲破坏 2. 2. 斜截面破坏斜截面破坏 ： 斜截面剪切破坏斜截面剪切破坏 斜截面弯曲破坏斜截面弯曲破坏二、受弯构件主要截面形式二、受弯构件主要截面形式 矩形截面矩形截面 箱形截面箱形截面 T形截面形截面 倒倒L形截面形截面 I形截面形截面T形截面形截面 多孔板截面多孔板截面 槽形板截面槽形板截面T形截面形截面二、受弯构件的配筋形式二、受弯构件的配筋形式 纵筋承受因弯矩产生的拉力或压力纵筋承受因弯矩产生的拉力或压力. . 架立筋承受压力及固定箍筋架立筋承受压力及固定箍筋. . 箍筋承受剪
2、力及绑扎形成骨架箍筋承受剪力及绑扎形成骨架. . 弯筋承受剪力弯筋承受剪力 钢筋混凝土矩形截面梁的分类钢筋混凝土矩形截面梁的分类: : 单筋矩形梁单筋矩形梁: :仅在梁受拉区布置纵筋仅在梁受拉区布置纵筋. . 双筋矩形梁双筋矩形梁: :在梁受拉区及受压区均在梁受拉区及受压区均 布置纵筋布置纵筋. .纵筋纵筋弯筋弯筋箍筋箍筋架立筋架立筋bh0hbh0hAsAsAsPL数据采数据采集系统集系统外加荷载外加荷载L/3L/3位移计位移计应变计应变计hAsbh h0 0试验梁试验梁荷载分配梁荷载分配梁第一节第一节 受弯构件正截面受力全过程及破坏特征受弯构件正截面受力全过程及破坏特征PP斜裂缝斜裂缝垂直裂
3、缝垂直裂缝MV-VPP垂直裂缝垂直裂缝MMU1.00.80.60.40.2MyMuf(mm)605040302010开裂点开裂点屈服点屈服点破坏点破坏点 2.2.适筋梁的破坏全过程适筋梁的破坏全过程 适筋梁从加载至破坏适筋梁从加载至破坏, ,根据其受力特点根据其受力特点, ,应力及应变的变化应力及应变的变化, ,裂缝开展情况等裂缝开展情况等, ,可将其受力全过程分成三个阶段可将其受力全过程分成三个阶段: : 弹性阶段弹性阶段( (从开始加载到即将开裂从开始加载到即将开裂): ): 从开始加荷到受拉区混凝土开裂，从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力，因弯矩很小梁的整个截面均参加受
4、力，因弯矩很小，沿梁高量测到的梁截面上应变也小且，沿梁高量测到的梁截面上应变也小且沿高度直线变化。虽然受拉区混凝土在沿高度直线变化。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性，面的受力基本接近线弹性，荷载荷载 挠度挠度曲线曲线（弯矩弯矩 曲率曲线曲率曲线）接近于直线。）接近于直线。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小且与弯矩近似成小，钢筋的应力也很小且与弯矩近似成正比。正比。 c cMcr sAs t=ft( t = tu) sAsMI tft第一阶段第一阶段( (初期初期)
5、)( (末尾末尾) ) 在弯矩增加到在弯矩增加到 Mcr时，受拉区边缘时，受拉区边缘的应变值即将到达混凝土受弯时的极限的应变值即将到达混凝土受弯时的极限拉应变值拉应变值tu0，截面处于即将开裂状态，截面处于即将开裂状态，称为称为第第I 阶段末阶段末（ Ia ）。）。（2) ). 带裂缝工作阶段带裂缝工作阶段 a. 受拉区开裂时，开裂区混凝土受拉区开裂时，开裂区混凝土退出工作，其拉力将转由钢筋承担而应退出工作，其拉力将转由钢筋承担而应力突然增大（力突然增大（应力重分布应力重分布），导致中和），导致中和轴向上移动，受压区减小。一旦开裂，轴向上移动，受压区减小。一旦开裂，梁即由第梁即由第 I 阶段转
6、入为阶段转入为第第阶段阶段工作。工作。 b. 混凝土压应变与钢筋拉应变随弯矩不断增长，裂缝开展混凝土压应变与钢筋拉应变随弯矩不断增长，裂缝开展越来越宽，因混凝土应压变不断增大，越来越宽，因混凝土应压变不断增大，塑性性质塑性性质表现得越来越明表现得越来越明显，受压区应力图形呈曲线变化。当弯矩继续增大到受拉钢筋即显，受压区应力图形呈曲线变化。当弯矩继续增大到受拉钢筋即将到达屈服强度将到达屈服强度fy0时，称为时，称为第第阶段末阶段末(a)。 cMII sAs第二阶段第二阶段MII tu s yfyAsMIII(Mu)( c= cu)第三阶段第三阶段(初期初期)( (末尾末尾) ) （3 3）屈服阶
7、段（）屈服阶段（钢筋屈服至破坏钢筋屈服至破坏）：）： 受力钢筋屈服后受力钢筋屈服后，构件截面曲率和构件截面曲率和挠度也突然增大，裂缝随之扩展并沿梁挠度也突然增大，裂缝随之扩展并沿梁高向上延伸，中和轴继续上移，受压区高向上延伸，中和轴继续上移，受压区高度继续减小。高度继续减小。 第第阶段后期因中和轴的上移，内阶段后期因中和轴的上移，内力臂力臂 Z略有增加，故此时的截面弯矩略有增加，故此时的截面弯矩Mu0略大于屈服弯矩略大于屈服弯矩My0。当。当弯矩增大至极限弯矩弯矩增大至极限弯矩M Mu0u0时，构件破坏，称为第时，构件破坏，称为第阶段末（阶段末（a）。）。 第第受力阶段是截面的破坏阶段，破坏始
8、于纵向受拉钢筋受力阶段是截面的破坏阶段，破坏始于纵向受拉钢筋屈服，终结于受压区混凝土压碎。其特点是：屈服，终结于受压区混凝土压碎。其特点是：1) 纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值； 2) 混凝土压应力曲线图形丰满（由上升、下降曲线段组成），混凝土压应力曲线图形丰满（由上升、下降曲线段组成），3) 压区边缘压应变达到混凝土极限压应变压区边缘压应变达到混凝土极限压应变cu，混凝土压碎破坏；，混凝土压碎破坏；4) 弯矩弯矩曲率关系为接近水平的曲线。曲率关系为接近水平的曲线。 二、超筋梁受力破坏的全过程二、超筋梁受力破坏的全过程 纵向受力钢筋纵向受力钢筋A As s配
9、置过多时，为超筋配置过多时，为超筋受弯构件。其结构试验的破坏结果有以受弯构件。其结构试验的破坏结果有以下几个特点：下几个特点： (1)(1)构件的破坏是受压区混凝土先压构件的破坏是受压区混凝土先压碎，此时钢筋应力低于其屈服强度。因碎，此时钢筋应力低于其屈服强度。因混凝土受压破坏呈脆性的且短暂的。混凝土受压破坏呈脆性的且短暂的。 (2)(2)由于由于A As s过大，当弯矩达到过大，当弯矩达到M Mu u时，时，钢筋应力仍不大，构件裂缝宽度及间距钢筋应力仍不大，构件裂缝宽度及间距均较小，所以构件破坏无明显预兆。均较小，所以构件破坏无明显预兆。 (3)(3) 超筋受弯构件的破坏全过程无超筋受弯构件
10、的破坏全过程无明显的阶段性，构件开裂对钢筋应力的明显的阶段性，构件开裂对钢筋应力的影响较小，整个全过程的弯矩影响较小，整个全过程的弯矩 挠度曲线挠度曲线较陡峭，不存在明显的转折。较陡峭，不存在明显的转折。 sAsMcr c sAs t=ft( t = tu)MI c tft第一阶段第一阶段( (初期初期) )( (末尾末尾) ) cMII sAs s y第二阶段第二阶段 s y s sAsMII II(Mu)( c= cu)2010MMU1.00.80.60.40.2f(mm)开裂点开裂点破坏点破坏点PP垂直裂缝垂直裂缝fc 三、少筋梁受力破坏的全过程三、少筋梁受力破坏的全过程 当纵向受力钢筋
11、当纵向受力钢筋A As s配置过少时，即为少配置过少时，即为少筋受弯构件。其整个受力过程有如下特征：筋受弯构件。其整个受力过程有如下特征： (1)(1)构件破坏是从受拉区混凝土开裂开构件破坏是从受拉区混凝土开裂开始，到纵向受力钢筋进入强化阶段或拉断始，到纵向受力钢筋进入强化阶段或拉断为止，受压区混凝土尚未被压碎，而整个为止，受压区混凝土尚未被压碎，而整个破坏过程就很快地完成。破坏过程就很快地完成。 (2)(2)因因A As s配置太少，当弯矩达到开裂弯配置太少，当弯矩达到开裂弯矩矩 Mcr时，构件产生裂缝，钢筋因承担原时，构件产生裂缝，钢筋因承担原由受拉区混凝土承受的拉力而很快达到屈由受拉区混
12、凝土承受的拉力而很快达到屈服强度服强度 fy y，甚至进入强化阶段或颈缩或拉，甚至进入强化阶段或颈缩或拉断。因钢筋屈服，裂缝迅速地加宽加长为断。因钢筋屈服，裂缝迅速地加宽加长为一条破坏裂缝。挠度也急剧增大，呈现出一条破坏裂缝。挠度也急剧增大，呈现出“脆性破坏脆性破坏”的特征。的特征。 sAsMcr c sAs t=ft( t = tu)MI c t y第二阶段第二阶段2010MMU1.00.80.60.40.2f(mm)开裂点开裂点破坏点破坏点PP垂直裂缝垂直裂缝 结论结论: : (1) (1) 适筋受弯构件具有较好的变形能力适筋受弯构件具有较好的变形能力，超筋和少筋受弯构件的破坏具有突然性，
13、超筋和少筋受弯构件的破坏具有突然性，结构设计中，不容许出现超筋与少筋结构设计中，不容许出现超筋与少筋构件构件。 (2) (2) 适筋破坏和超筋破坏之间存在一种适筋破坏和超筋破坏之间存在一种界限破坏。其特征是钢筋屈服的同时，混凝界限破坏。其特征是钢筋屈服的同时，混凝土被压碎。土被压碎。 (3) (3) 在适筋破坏和少筋破坏之间存在一在适筋破坏和少筋破坏之间存在一种种“界限界限”破坏。其特征是屈服弯矩和开裂破坏。其特征是屈服弯矩和开裂弯矩相等弯矩相等。 (4) (4) 超筋与少筋受弯构件的破坏均为突超筋与少筋受弯构件的破坏均为突发性的脆性破坏；分别与混凝土的抗压与抗拉强度直接相关，由发性的脆性破坏
14、；分别与混凝土的抗压与抗拉强度直接相关，由于混凝土强度的离散性较大，因此超筋梁与少筋梁的承载能于混凝土强度的离散性较大，因此超筋梁与少筋梁的承载能力的力的可靠性就会很低。可靠性就会很低。IIIIII OP适筋适筋超筋超筋少筋少筋界限界限最小配筋率最小配筋率 cucu s s y yXyXyasAsbhAsasydyh0 c t s s nh0(1- n)h0第二节第二节 正截面受弯承载力的计算假定和界限条件正截面受弯承载力的计算假定和界限条件 2.2.2.2.材料的本构关系：按规范给定的理想化的本构关系曲线进材料的本构关系：按规范给定的理想化的本构关系曲线进材料的本构关系：按规范给定的理想化的
15、本构关系曲线进材料的本构关系：按规范给定的理想化的本构关系曲线进行计算。行计算。行计算。行计算。 混凝土：混凝土：混凝土：混凝土： 钢筋：钢筋：钢筋：钢筋： u 0o cfc c t t tuft混凝土混凝土 s so yfy s=Es s yu s=fy钢钢 筋筋3.3.不计开裂后的截面受拉区的抗拉作用。不计开裂后的截面受拉区的抗拉作用。 cu超筋超筋破坏破坏界限界限破坏破坏适筋适筋破坏破坏 s s y yxyXy适筋破坏适筋破坏超筋破坏超筋破坏 2. 2. 适筋破坏与少筋破坏的界限条件适筋破坏与少筋破坏的界限条件 素混凝土受弯构件与钢筋混凝土受弯构件的截面尺寸和混素混凝土受弯构件与钢筋混凝
16、土受弯构件的截面尺寸和混凝土强度相同时，如果有：凝土强度相同时，如果有： MM（素混凝土受弯构件）（素混凝土受弯构件）= = MM（钢筋混凝土受弯构件）（钢筋混凝土受弯构件） 此时钢筋混凝土受弯构件中的配筋率为最小配筋率。适筋此时钢筋混凝土受弯构件中的配筋率为最小配筋率。适筋受弯构件的配筋率应大于最小配筋率。受弯构件的配筋率应大于最小配筋率。 构件的最小配筋率还与温度应力，收缩应力，工程实践经构件的最小配筋率还与温度应力，收缩应力，工程实践经验及国家经济水平有关。验及国家经济水平有关。原则：力大小和作用位置不变原则：力大小和作用位置不变 cbhh0Asx= h0 t sy cXT=fyAsC 0fcXT=fyAsCfcxT=fyAsC根据混根据混凝土本凝土本构关系构关系进行的进行的简化简化根据截根据截面静力面静力等效原等效原则进行则进行的简化的简化MuMuMu力大小不变力大小不变力作用点不变力作用点不变由此解得由此解得第三节第三节 单筋矩形截面梁正截面受弯承载力单筋矩形截面梁正截面受弯承载力原则：力大小和作用位置不变原则：力大小和作用位置不变 cbhh0Asx= h0 t sy cXT
