第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力课件.ppt

第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 目录 1 概述 2 换算截面 3 应力计算 4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算 5 受弯构件的变形计算 目录 1 概述 2 换算截面 3 应力计算 4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算 5 受弯构件的变形计算 目录 1 概述 2 换算截面 3 应力计算 4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算 5 受弯构件的变形计算 目录 1 概述 2 换算截面 3 应力计算 4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算 5 受弯构件的变形计算 目录 1 概述 2 换算截面 3 应力计算 4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算 5 受弯构件的变形计算 * * * 结构构件的可靠性 本章的主要内容 具有足够的承载力和变形能力 安全性 适用性 耐久性 在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形 在一定时期内维持其安全性和适用性的能力 承载力极限状态计算 正常使用极限状态验算 (3) 2.1基本假定 钢筋混凝土受弯构件短暂状况正截面应力计算，采用第二阶段应力图 II 平截面假定：截面变形符合平截面假定 弹性体假定：受压区混凝土取三角形应力图，认为处于弹性工作状态， 应力与应变成正比 拉应力由钢筋承担，不考虑受拉区混凝土的抗拉作用 钢筋截面用等效的混凝土截面代替(反之也可以)，即将整个截面换算为单一材料组成的混凝土截面(或钢截面)，通常将这种换算后的截面为换算截面 2.2 换算截面 钢筋截面 等效的混凝土截面 换算前后钢筋所承受的总压力大小和作用点位置不变 Asc—等效截面面积 ?Es—混凝土构件截面的换算系数 2.3 换算截面几何特性 中和轴的位置是截面形心的位置 矩形截面 受压区的静矩 受拉区的静矩 换算截面的惯性矩 T形截面 第二类T形截面 换算截面的受压区高度为 换算后截面对其中和轴的惯性矩为 全截面换算 换算截面的惯性矩 换算截面的受压区高度为 换算后截面对其中和轴的惯性矩为 对钢筋混凝土受弯构件，《公路桥规》要求进行施工阶段的应力计算，即短暂状况的应力验算。因为在施工阶段，梁的受力状态会发生变化，也可能引起负弯矩。因此，应该根据受弯构件在施工中的实际受力体系进行正截面和斜截面应力验算。 《公路桥规》规定对施工阶段的验算，按照第II工作阶段进行。施工荷载取标准值，且荷载组合时，不考虑组合系数。构件在吊装时，应对构件重力乘以动力系数1.2或0.85。 《公路桥规》对受弯构件正截面应力符合下列条件(以矩形截面为例) 受压区混凝土边缘纤维压应力 受拉区钢筋应力 T形截面参考教材P189 混凝土抗拉能力低，其抗拉强度大致为抗压的1/10，构件在不大拉力下就可能开裂，因而钢筋混凝土构件一般是带裂缝工作的。过大的裂缝会引起混凝土中钢筋的锈蚀，降低结构耐久性；同时，过大的裂缝也会损坏结构的外观，引起使用者的不安。因而对结构的裂缝宽度应该进行控制。 裂缝分类和控制措施 裂缝按其形成的原因主要分为 作用效应裂缝 外加变形或约束变形引起的裂缝 钢筋锈蚀裂缝 斜裂缝！！ 垂直裂缝！ 纵向裂缝！！！ 作用效应裂缝 在正常荷载作用下，由于构件下边缘拉应力超过了混凝土抗拉强度使受拉区混凝土产生的裂缝。这些裂缝总要产生，习惯上称为荷载裂缝或正常裂缝。例如，外荷载作用钢筋混凝土轴心受拉构件产生贯通全截面的裂缝，受弯构件纯弯段的受拉段会出现正裂缝，而受弯构件的剪弯段，受扭构件等则会出现斜裂缝。有时沿着纵向钢筋尚未出现所谓的粘结裂缝。 控制措施：验算和构造措施 外加变形或约束变形引起的裂缝 大体积混凝土水化过程中发热量很大，内部温度较高，混凝土体积膨胀，内外温差很大，内部混凝土膨胀受到外部已硬化混凝土的约束，使构件表面混凝土受拉产生裂缝。对于杆件系统，这种裂缝通常与构件纵向正交。 地基不均匀沉降引起的裂缝：基础不均匀下沉时会迫使墙体一起变形，在主拉应力作用下混凝土墙体也会开裂。 控制措施：构造上提出要求或者施工工艺上采取相应的措施 1) 尽量选用低热或中热水泥;2) 减少水泥用量;3)降低水灰比;4) 改善骨料级配;5) 在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间;6) 高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度;7) 大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束;8) 在大体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差;9) 加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施;10) 预留温度收缩缝;11