8第八章 偏心受压构件
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重要性系数γ0:1
设计轴力Nd(kN):1402
梁宽b(m):1
梁高h(m):0.9杆件计算长度l0(m):5
第一层受拉钢筋直径(mm):28
第一层受拉钢筋根数:20第一层受拉钢筋到结构受拉边缘的距离as1(m):0.08
混凝土强度等级C:40
第一层受压钢筋直径(mm):28
第一层受压钢筋根数:20第一层受压钢筋到结构受压边缘的距离as1'(m):0.08Mdu1(kN.m): 大偏心受压3045.3
C1(光圆钢筋1.4,带肋钢筋1):1
C2(长期效应影响系数,1+Nl/Ns):1.4
C3(受力性质系数,偏心受压0.9):0.9
Md(kN.m ):2025裂缝宽度(mm):0.157
说明:1、本表根据《桥梁混凝土结构设计原理计算示例》(2006)编写。
2、本表用于已知截面、配筋及设计轴力求极限弯矩。
3、本表仅用配普通通钢时矩形截面偏心受压计算。
4、计算时,点击“开始计算”按钮,该按钮用于逼近法求偏心矩增大系数。
5、中间结果右侧的黄色区域可以强制修改对应值,以用于特殊计算或与其它程序对比计算,
正常计算时注意对该区域(Q列)清空。
6、当混凝土强度等级高于C50或钢筋为不为HRB335时,请注意修界限受压区高度值,见桥规P25,表5.2.1。
7、本计算假定箍筋足够,不发生剪切破坏。
8、设计轴力(J5)在裂缝计算和承载力计算注意区分。裂缝计算时补充输入无条件输入
点击开始计算无条件输入
翼板有效宽度bf'(m):1.3
翼板厚度hf'(m):0.1
腹板宽b(m):0.225
梁高h(m):0.5
第一层受拉钢筋直径(mm):22
第一层受拉钢筋根数:5第一层受拉钢筋到结构受拉边缘的距离as1(m):0.07
混凝土强度等级C:30
第一层受压钢筋直径(mm):28
第一层受压钢筋根数:0第一层受压钢筋到结构受压边缘的距离as1'(m):0.05
设计弯矩Md(kN):150
#REF!#REF!
第二层受拉钢筋直径(mm):
偏心受压构件
一、偏心受压构件包括大偏心受压和小偏心受压两种情况,无论是大偏心受压还是小偏心受压均要考虑偏心距增大系数。
20120.11400ilehh
10.5.cfAN
021.150.01lh
此公式中要注意如下几点:
①h——截面高度。环形截面取外直径;圆形截面取直径。
②0h——截面有效高度。对环形截面取02shrr;对圆形截面取0shrr。r、2r、sr按《混凝土结构设计规范》第7.3.7条和7.3.8条取用。
③A——构件的截面面积。对T形截面和工形截面,均取
''.2.ffAbhbbh
④1——偏心受压构件的截面曲率修正系数,当11.0取11.0;
2——构件长细比对截面曲率的影响系数,当015lh时,取21.0;
⑤当偏心受压构件的长细比017.5li(或05lh)时,可直接取1.0。
注意:017.5li与05lh基本上是等价的。准确地说是05.05lh
二、两种破坏形态的含义
大偏心受压破坏
截面进入破坏阶段时,离轴向力较远一侧的纵向钢筋受拉屈服,截面产生较大的转动,当截面受压区边缘的混凝土压应变达到其极值后,混凝土被压碎,截面破坏。 小偏心受压破坏
截面进入破坏阶段后,离轴向力较远一侧的纵向钢筋或者受拉或者受压但始终不屈服,截面转动较小,当截面受压区边缘的混凝土压应变达到其极限值后,混凝土被压碎,截面破坏 。
两种破坏形态的相同点:截面最终破坏都是由于受压区边缘混凝土被压碎而产生的,并且离轴向力较近一侧的钢筋(或曰受压钢筋'sA)都受压屈服。
两种破坏形态的不同点:起因不同。大偏心受压破坏的起因是离轴向力较远一侧的钢筋(或曰受拉钢筋sA)受拉屈服;而小偏心受压破坏则是由于截面受压区边缘混凝土压应变接近其极值。
所以大偏心受压破坏也被称为“受拉破坏”——延性破坏;
2015/8/29
18.1.5 截面承载力N
u~M
u相关曲线
截面达到承载力极限状态时,
压力和弯矩相互关联
给定材料、截面尺寸和配筋的短柱(η=1),N
u~ M
u相关
曲线是唯一的以对称配筋的大偏心受压构件为例偏心受压构件基本特点
1、已知截面(截面形状、尺寸、配筋数量,
材料强度已知),Nu~ M
u是唯一确定的。
2、一种内力组合(M,N)在曲线内侧,
说明截面未达到承载能力极限状态;如(M,
N)在曲线外侧,则表明截面承载力不足。
3、图中A点弯矩为零,轴向承载力达到最大,属于轴心受压破坏;C点轴力
为零,为受纯弯破坏;B点属于界限破坏。B点将曲线分为两段,AB为小偏
心受压,BC 为大偏心受压。
4、小偏心受压时(受压破坏),轴压力越大,截面能同时承受的弯矩就越小。
也就是,相同的M值,N越大越不安全;
大偏心受压时(受拉破坏),情况正好相反,轴压力越大,截面能同时承
受的弯矩承载力就越大。即对同一M值,N越大越安全,N越小越不安全,需
要配更多的钢筋。A
B
C
最不利的荷载组合
(1)±Mmax及相应的N
(2)Nmax及相应的±M(小偏心受压时)
(3)Nmin及相应的±M (大偏心受压时)
5、如果截面尺寸和材料强度不变,Nu~ M
u
相关曲线随配筋率的增大而增大
6、对称配筋截面,界限破坏时的轴力Nb=α
1f
cξ
bbh
0与配筋率无关,而
M
b=Nbe
0随配筋率增大而增大。
7、给定截面尺寸、材料强度和配筋数量的偏心受压构件,在不同的荷载
偏心距e0下,会得到不同的破坏荷载Nu:
短柱的承载力Nu及破坏特征决于偏心距e0,长柱的承载力和破坏特
征还与构件计算长度有关。
8、给定轴向压力N,有唯一对应的M,使该截面达到承载力极限状态;
给定弯矩M,使该截面达到达到承载力极限状态的轴压力值有两个Nmin
和Nmax,Nmin对应于大偏心受压情况,Nmax对应小偏心受压情况。1.短柱
◆侧向挠度f 与初始偏心距e
i相比很小
◆柱跨中弯矩M = N ( e
i+ f ) 随轴力N 的增加基本
第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算
当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时[图7-1a)],称为偏心受压构件。压力N的作用点离构件截面形心的距离0e称为偏心距。截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件[图7-1b)],称为压弯构件。根据力的平移法则,截面承受偏心距为0e的偏心压力N相当于承受轴心压力N和弯矩M(=N0e)的共同作用,故压弯构件与偏心受压构件的基本受力特性是一致的。
图7-1 偏心受压构件与压弯构件
a)偏心受压构件 b)压弯构件
钢筋混凝土偏心受压(或压弯)构件是实际工程中应用较广泛的受力构件之一,例如,拱桥的钢筋混凝土拱肋,桁架的上弦杆、刚架的立柱、柱式墩(台)的墩(台)柱等均属偏心受压构件,在荷载作用下,构件截面上同时存在轴心压力和弯矩。
钢筋混凝土偏心受压构件的截面型式如图7-2所示。矩形截面为最常用的截面型式,截面高度h大于600mm的偏心受压构件多采用工字形或箱形截面。圆形截面主要用于柱式墩台、桩基础中。
图7-2 偏心受压构件截面型式
a)矩形截面 b)工字形截面 c)箱形截面 d)圆形截面
在钢筋混凝土偏心受压构件的截面上,布置有纵向受力钢筋和箍筋。纵向受力钢筋在截面中最常见的配置方式是将纵向钢筋集中放置在偏心方向的两对面[图7-3a)],其数量通过正截面承载力计算确定。对于圆形截面,则采用沿截面周边均匀配筋的方式[图7-3b)]。箍筋的作用与轴心受压构件中普通箍筋的作用基本相同。此外,偏心受压构件中还存在着一定的剪力,可由箍筋负担。但因剪力的数值一般较小,故一般不予计算。箍筋数量及间距按普通箍筋柱的构造要求确定。
纵向钢筋箍筋纵向钢筋箍筋纵向钢筋纵向钢筋箍筋箍筋
图7-3 偏心受压构件截面钢筋布置形式
a)纵筋集中配筋布置 b)纵筋沿截面周边均匀布置
7.1 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态