钢筋混凝土结构基本理论非线性分析.pptxVIP

主要内容：;1 RC构件截面的非线性分析;一、基本方程 （1）变形协调（几何）条件 试验证实，钢筋和混凝土粘结状况良好，一般不会发生相对滑移，截面应变始终保持平面，即截面上各点的应变相等；同时，配有封闭的箍筋，即使受压屈服钢筋也不会发生压屈，则 ;（2）材料本构（物理）关系 钢筋： 关系 混凝土：受压 曲线表达式较多，可选取合理的方程和特征值，如规范附录中给出的曲线。 弹性阶段： 非线性阶段： 其中， 为混凝土受压塑形系数，其意义为割线弹性模量与初始弹性模量的比值，也是弹性应变与总应变的比值。; 由上式可知，随砼应变值增大， 值减小，钢筋和砼的应力比值逐渐增大，砼应力减小，钢筋应力增大，截面上发生内力重分布。;（3）力学平衡方程 轴心受力构件只有一个内外力平衡条件;轴心受压构件只有一个平衡方程，其全过程非线性分析较简单，可手算完成。 对一个给定的 值，可由式(1)-(3)计算 ，若应变从0开始，依照一定的增量 逐次计算，可绘制出 曲线。 （二）非线性分析（力学行为） 对RC短柱，因两种材料不同的力学性能，可能会出现两种情况。 情况1： （1） 钢筋屈服前 当应力值较小时，钢筋和砼都处于弹性阶段， 关系均为直线；; 砼出现塑性变形后，钢筋和砼的应力发生内力重分布，钢筋应力 增长加快，而砼应力 增长减缓。 （2）钢筋屈服至砼达到峰值应变 钢筋进入屈服后，随荷载增大，钢筋承受的轴力不变，而砼承受的轴力不断增大。 ;（3）达到砼峰值应变后 此时，砼应力-应变曲线进入下降段，砼应力随应变增大而减小，而钢筋应力仍保持不变，则柱的受压承载力逐渐减小。 当应变很大时，砼的残余强度较小，柱的残余承载力由钢筋控制，最终使钢筋弯折而丧失承载力。 情况2： （1）砼峰值应变前 此阶段分析与情况1相同;（2）砼应力下降，钢筋达到屈服 ，砼应力逐渐下降，而钢筋应力继续增大，二者总承载力经历一个先增大后减小的过程。其峰值为柱的承载力 上式表明，???和钢筋的强度不能同时被充分利用。; 应变继续增大，钢筋应力继续增大，钢筋达到屈服时的轴压力为 （3）钢筋屈服后 此时，钢筋应力保持不变，砼残余强度继续下降，随着砼残余强度的降低，柱的承载力由钢筋控制，使钢筋压屈而发生破坏。 1.1.1 轴心受拉、受弯、偏压全过程非线性分析 教材pp.168-171，自学;1.2 钢筋和砼非线性全过程受力的一般规律 从轴心受力构件非线性全过程分析可知,即使最简单的钢筋混凝土构件,由于钢筋和砼材料性能的差异,荷载-变形曲线 都是非线性的。对一般砼构件，具有如下规律。 （1）从开始受力直至破坏，截面应力不断发生内力重分布，是一个非线性过程，一般可分为多个受力阶段。 弹性---（塑性变形）---砼开裂---钢筋屈服---承载力极限状态---峰值后残余性能 （2）构件的力学反应，如变形、开裂、屈服、极限承载力和破坏形态等，不仅取决于各自的材性，还取决于二者的相对值，如面积比（配筋率）、模量比、强度比等。;（3）钢筋和混凝土两种材料一般不会同时达到各自的强度，因此构件的承载力应按材料的本构关系、变形和平衡条件进行具体分析，简单的将二者的承载力相加，有可能会导致不安全的结果。 （4）钢筋混凝土组合材料所组成的结构，比任何一种单一材料结构的性能都复杂，必须针对具体情况通过非线性分析准确的求解。;2 截面非线性分析的一般方法;2.2 构件截面的弯矩--曲率关系分析方法 截面非线性分析是结构和构件非线性分析的基础； 在弯矩和轴力作用下，截面的非线性分析主要是求解截面的弯矩--曲率关系，据此可分析构件刚度的变化、开裂、钢筋屈服、承载力极限状态时的特征值。 2.2.1 基本假定 （1）平截面假定 这是线弹性理论的基本假定。 对RC构件，大量试验表明，若钢筋和砼粘结良好，测量应变的标距又大于裂缝间距，则实测应变基本上符合平截面假定。 须注意，平截面假定只适应于一定区段长度内的平均应变，而对某一特定截面（如裂缝截面），此假定不适用。 由于采用平截面假定大大简化了计算，且力学概念明确，因此为大多数国家广为采用；采用该假定计算正截面承载力的误差一般都在10%以内。 ;（2）混凝土的抗拉强度忽略不计 主要是为计算方便而采用的一个合理假定； 由于砼抗拉强度很低，中和轴以下砼合力和内力臂也很小，故影响微小；分析表明，砼抗拉强度对截面承载力的影响一般不会超过