第五章 钢筋混凝土受弯构件在施工阶段的应力计算

结构设计原理复习题1、混凝土的构件有哪些？答：素混凝土构件，普通钢筋混凝土构件，预应力钢筋混凝土构件。

2、钢筋与混凝土能共同工作的原因是什么？（P9）答：混凝土与钢筋之间有良好的粘结力，在荷载作用下能够很好的共同变形；钢筋和混凝土的线膨胀系数很接近；混凝土可以保护钢筋不被锈蚀，保证了共同工作。

3、钢筋与混凝土的粘结机理。

（P24）答：（1）光圆钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：化学胶着力（较小）、摩擦力、机械咬合力，发生相对滑移后，其粘结力主要由摩擦力和咬合力提供。

（2）带肋钢筋：由于表面轧有肋纹，能与混凝土犬牙交错紧密结合，其胶着力和摩擦力仍存在，但其粘结力主要是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合力作用。

4、混凝土的弹性模量的表示方法。

（P15）答：应力/应变。

5、桥梁安全等级如何区别？（P33）6、空心板梁如何转换成工字型梁？（P66）7、钢筋混凝土结构的特点是什么？(优点和缺点)（P9）答：（1）优点：节约钢材；耐久性好；可模性好；耐火性好；整体性好；就地取材成本低。

（2）缺点：自重大；抗裂性能差；施工比较复杂；加固补强及修复较困难。

8、常用的钢筋种类有哪些？（P19）答：混凝土结构采用的钢筋：普通钢筋（热轧低碳钢、低合金钢）；高碳钢（预应力钢筋：高强度碳素钢丝、钢绞线）。

混凝土结构采用的普通钢筋为热轧钢筋（光圆钢筋、带肋钢筋）。

9、σ0.2的含义。

（P14）答：对没有明显屈服极限的塑性材料（如高碳钢），可以将产生0.2%塑性应变时的应力作为屈服指标，并用σ0.2 来表示。

10、什么是混凝土立方体抗压强度？（P9）答：按规定的标准试件和标准试验方法得到的具有95%保证率的抗压强度。

11、什么是混凝土棱柱体（轴心）抗压强度？（P10）混凝土棱柱体轴心抗拉强度？（P10）答：按规定的标准棱柱体试件和标准试验方法得到的具有95%保证率的抗压强度。

按规定的标准棱柱体试件和标准试验方法得到的具有95%保证率的抗拉强度。

第5章 受弯构件的斜截面承载力5．1概述上一章讲了钢筋混凝土受弯构件在主要承受弯矩的区段内，会产生垂直裂缝，如果正截面受弯承载力不够，将沿垂直裂缝发生正截面受弯破坏。

钢筋混凝土受弯构件在弯矩和剪力共同作用下，当正截面受弯承载力得到保证时，则有能产生斜截面破坏。

斜截面破坏包括斜截面受剪破坏和斜截面受弯破坏两方面。

因此为了保证受弯构件的承载力，除了进行正截面受弯承载力计算外，还必须进行斜截面受剪承载力计算，同时斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来满足的。

钢筋混凝土受弯构件在出现裂缝前的应力状态，由于它是两种不同材料组成的非均质体，因而材料力学公式不能完全适用。

但是当作用的荷载较小，构件内的应力也较小，其拉应力还未超过混凝土的抗拉极限强度、亦即处于裂缝出现以前的I a 阶段状态时，则构件与均质弹性体相似，应力-应变基本成线性关系，此时其应力可近似按一般材料力学公式来进行分析。

在计算时可将纵向钢筋截面按其重心处钢筋的拉应变取与同一高度处混凝土纤维拉应变相等的原则，由虎克定律换算成等效的混凝土截面，得出一个换算截面，则截面上任意一点的正应力和剪应力分别按下式计算，其应力分布见图5-1。

图5-1 钢筋混凝土简支梁开裂前的应力状态（a ）开裂前的主应力轨迹线；（b ）换算截面；（c ）正应力σ图；（d ）剪应力τ图正应力 0I My =σ （5-1） 剪应力 0bI VS =τ （5-2） 式中 I 0——换算截面惯性矩。

由于受弯构件纵向钢筋的配筋率一般不超过2%，所以按换算截面面积计算所得的正应力和剪应力值与按素混凝土的截面计算所得的应力值相差不大。

根据材料力学原理，受弯构件正截面上任意一点在正应力σ和剪应力τ共同作用下，在该点所产生的主应力，可按下式计算主拉应力 2242τσσσ++=tp （5-3）主压应力 2242τσσσcp +-= （5-4） 主应力的作用方向与构件纵向轴线的夹角α可由下式求得：στα22-=tg （5-5）在中和轴附近，正应力很小，剪应力大，主拉应力方向大致为45°。

第五章受弯构件斜截面承载力的计算内容的分析和总结钢筋混凝土受弯构件有可能在弯矩W和剪力V共同作用的区段内，发生沿着与梁轴线成斜交的斜裂缝截面的受剪破坏或受弯破坏。

因此，受弯构件除了要保证正截面受弯承载力以外，还应保证斜截面的受剪和受弯承载力。

在工程设计中，斜截面受剪承载一般是由计算和构造来满足，斜截面受弯承载力则主要通过对纵向钢筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距等构造要求来满足的。

学习的目的和要求1.了解斜裂缝的出现及其类别。

2.明确剪跨比的概念。

3.观解斜截面受剪破坏的三种主要形态。

4.了解钢筋混凝土简支梁受剪破坏的机理。

5.了解影响斜截面受剪承载力的主要因素。

6.熟练掌握斜截面受剪承载力的计算方法及适用条件的验算。

7.掌握正截面受弯承载力图的绘削方法，熟悉纵向钢筋的弯起、锚固、截断及箍筋间距的主要构造要求，并能在设计中加以应用。

§5-1 受弯构件斜截面承载力的一般概念一、受弯构件斜截面破坏及腹筋布置1．梁受力特点CD段：纯弯段正截面受弯破坏，配纵向钢筋受剪破坏：配腹筋（箍筋和弯筋）AC段：弯剪段斜截面受弯破坏：构造处理图5-1 无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态2．腹筋的布置·将梁中箍筋斜放与斜裂缝正交时受力状态最佳。

但施工难实现；难以适应由于异号弯矩、剪力导致斜裂缝的改变方向。

·在支座附近弯矩较小之处可采用弯起部分纵筋以抵抗部分剪力。

3．关于腹筋布置的规定⑴梁高h<150mm 的梁可以不设置箍筋。

⑵h=150~300mm 时，可仅在梁端各1/4跨度范围内配置箍筋。

当构件中部1/2跨度范围内有集中荷载时，应沿全长布置箍筋。

⑶h>300mm 时，全跨布置箍筋。

二、钢筋混凝土梁开裂前的应力状态1．应力计算方法：接近弹性工作状态，可根据材力公式计算梁中应力。

钢筋按应变相等、合力大小及作用点不变的原则换算成等效混凝土面积αE A s ，把钢筋混凝土的截面变成混凝土单一材料的换算截面，其几何特征值A 0、I 0、S 0、y 0。