钢筋混凝土受拉构件3
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第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算受弯构件(bendingmember)是指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力可以忽视不计的构件。
钢筋混凝土受弯构件的主要形式是板(Slab)和梁(beam),它们是组成工程结构的基本构件,在桥梁工程中应用很广。
在荷载作用下,受弯构件的截面将承受弯矩M和V的作用。
因此设计受弯构件时,一般应满意下列两方面的要求:(1)由于弯矩M的作用,构件可能沿弯矩最大的截面发生破坏,当受弯构件沿弯矩最大的截面发生破坏时,破坏截面与构件轴线垂直,称为正截面破坏。
故需进行正截面承载力计算。
(2)由于弯矩M和剪力V的共同作用,构件可能沿剪力最大或弯矩和努力都较大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线斜交,称为沿斜截面破坏,故需进行斜截面承载力计算。
为了保证梁正截面具有足够的承载力,在设计时除了适当的选用材料和截面尺寸外,必需在梁的受拉区配置足够数量的纵向钢筋,以承受因弯矩作用而产生的拉力;为了防止梁的斜截面破坏,必需在梁中设置肯定数量的箍筋和弯起钢筋,以承受由于剪力作用而产生的拉力。
第一节受弯构件的截面形式与构造一、钢筋混凝土板的构造板是在两个方向上(长、宽)尺度很大,而在另一方向上(厚度)尺寸相对较小的构件。
钢筋混凝土板可分为整体现浇板和预制板。
在施工场地现场搭支架、立模板、配置钢筋,然后就地浇筑混凝土的板称为整体现浇板。
通常这种板的截面宽度较大,在计算中常取单位宽度的矩形截面进行计算。
预制板是在预制厂和施工场地现场预先制好的板,板宽度一般掌握在Inl左右,由于施工条件好,预制板不仅能采纳矩形实心板,还能采纳矩形空心板,以减轻板的自重。
板的厚度h由截面上的最大弯矩和板的刚度要求打算,但是为了保证施工质量及耐久性的要求,《大路桥规》规定了各种板的最小厚度;行车道板厚度不小于IOOmm人行道板厚度,就地浇注的混凝土板不宜小于80mm,预制不宜小于60mm。
空心板桥的顶板和底板厚度,均不宜小于80mm。
3、钢筋混凝土受压构件的强度计算第三章钢筋混凝土受压构件的强度计算桥梁结构中的桥墩、桩、主拱圈、斜拉桥的索塔,以及单层厂房柱、拱、屋架上弦杆,多层和高层建筑中的框架柱、剪力墙、筒体,烟囱的筒壁等均属于受压构件。
受压构件按受力情况分为轴心受压构件和偏心受压构件两类。
第一节配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件当构件受到位于截面形心的轴向压力时,为轴心受压构件。
钢筋混凝土轴心受压构件按箍筋的作用及配置方式可分为普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两种,本节介绍配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件。
3.1.1 一般构造要求1、混凝土标号轴心受压构件的正截面承载力,主要由混凝土提供,一般多采用C20~C30混凝土,或者采用更高标号的混凝土。
2、截面尺寸轴心受压构件截面尺寸不宜过小,因长细比越大,承载力越小,不能充分利用材料强度。
矩形截面的最小尺寸不宜小于250mm。
3、纵向钢筋纵向受力钢筋一般选R235、HRB335级钢筋,有特殊要求时,可用HRB400级钢筋。
钢筋的直径不应小于12mm,净距不应小于5Omm 且不应大于35Omm。
在构件截面上,纵向受力钢筋至少应有4根并且在截面每一角隅处必须布置一根。
柱内设置纵向钢筋的目的是:a、提高柱的承载力,以减小构件的截面尺寸;b、防止因偶然偏心产生的破坏;c、改善构件破坏时的延性;d、减小混凝土的徐变。
为此,《公桥规》规定:构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于0.5%(当混凝土强度等级在C50及以上时,不应小于0.6%);同时,一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2%。
轴心受压构件在加载后荷载维持不变的条件下,由于混凝土徐变,随着荷载作用时间的增加,混凝土的压应力逐渐变小,钢筋的压力逐渐变大,初期变化比较快,经过一定时间后趋于稳定。
在荷载突然卸载时,构件回弹,由于混凝土徐变变形的大部分不可恢复,故当荷载为零时,会使柱中钢筋受压而混凝土受拉,若柱的配筋率过大,还可能将混凝土拉裂;若柱中纵筋和混凝土之间有很强的粘应力时,则可能同时产生纵向裂缝。
梁1、梁的性能水平承重构件,承受板传来的荷载及自重,梁的截面高度和宽度尺寸远小于长度方向的尺寸。
梁是主要承受竖向荷载,其作用效应主要在内部产生弯矩和剪力。
钢筋混凝土梁既可作为独立梁,也可与钢筋混凝土板组成整体的梁-板式楼盖,或与钢筋混凝土柱组成整体的单层或多层框架。
钢筋混凝土梁形式多种多样,是房屋建筑、桥梁建筑等工程结构中最基本的承重构件,应用范围极广。
钢筋混凝土梁按其截面形式,可分为矩形梁、T形梁、工字梁、槽形梁和箱形梁。
按其施工方法,可分为现浇梁、预制梁和预制现浇叠合梁。
按其配筋类型,可分为钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁。
按其结构简图,可分为简支梁、连续梁、悬臂梁、主梁和次梁等。
此处增加梁截面图钢筋混凝土梁的典型配筋构造如图,在主要承受弯矩的区段内,沿梁的受拉部位配置纵向受力钢筋,以承担弯矩所引起的拉力。
在弯矩和剪力共同作用的区段内,配置横向箍筋和斜向钢筋,以承担剪力并和纵向钢筋共同承担弯矩。
斜向钢筋一般由纵向钢筋弯起,故也称弯起钢筋。
为了固定箍筋位置并使其与纵向受力筋共同构成钢筋的骨架,在梁内尚须设置架立钢筋。
当梁较高时,为保证钢筋骨架的稳定及承受由于混凝土干缩和温度变化所引起的应力,在梁的侧面沿梁高每隔300~400毫米需设置直径不小于10毫米的纵向构造钢筋,并用拉筋连接。
当梁受扭时,要在梁的截面周围均匀布置受扭钢筋。
为了保证钢筋不被锈蚀,同时保证钢筋与混凝土紧密粘结,梁内钢筋要有一定的间距,钢筋至混凝土外表面有一定的保护层厚度,钢筋间距及混凝土保护层厚度要符合规范要求。
为了能有效地利用高强钢材,避免混凝土开裂或减小裂缝宽度,以及提高梁的刚度,对梁的纵向受力筋可以全部或部分施加预应力。
2、梁的截面设计在设计钢筋混凝土梁时,首先要确定梁的截面尺寸。
梁的截面高度h梁的跨度及荷载大小有关,一般按刚度要求初选梁的高度,简要之由梁的高跨比h/l0来确定,再由梁的高宽比h/b 确定梁的宽度b(b为矩形截面梁的宽度或T形、工字形截面梁的腹板宽度),并将其模数化。
第八章受拉构件(64分)一填空题(每空1分,共3分)1.轴心受拉构件破坏时,全部拉力由承担。
2.小偏心受拉构件的判断标准为。
3.对于小偏拉构件,拉力的存在使得其斜截面的受剪承载力。
二选择题(每题2分,共18分)1.仅配筋率不同的甲, 乙两轴拉构件即将开裂时, 其钢筋应力()(A)甲≈乙 (B)甲>乙(C)甲<乙 (D)不能肯定2. 矩形截面不对称配筋大偏拉构件()(A)没有受压区, As′不屈服 (B)有受压区, 但As′一般不屈服(C)有受压区, 且As′屈服 (D)没有压区,As'屈服3. 矩形截面对称配筋大偏拉构件()(A)As′受压不屈服 (B)As′受压屈服(C)As′受拉不屈服 (D)As′受拉屈服4. 矩形截面不对称配筋小偏拉构件()(A)没有受压区, As′不屈服 (B)没有受压区, As′受拉屈服(C)有受压区, As′受压屈服 (D)有受压区, As′不屈服5. 矩形截面对称配筋小偏拉构件()(A)As′受压不屈服 (B)As′受拉不屈服(C)As′受拉屈服 (D)As′受压屈服6. 偏心受拉构件斜截面受剪能力Vu=Vc+Vsv-0.2N, 当Vu<Vsv时(A)取Vu=Vsv (B)取Vu=Vc (C)取Vu=0 (D)取Vsv=07. 偏拉构件的抗弯承载力(A)随轴向力的增加而增加 (B)随轴向力的减小而增加(C)小偏拉时随轴向力的增加而增加 (D)大偏拉时随轴向力的增加而增加8.下列说法中正确的是()(A)大偏心受拉构件破坏时裂缝已经贯通 (B) 大偏心受拉构件没有受压区(C)小偏心受拉构件破坏时裂缝已经贯通 (D) 小偏心受拉构件存在受压区9.对于小偏拉构件,拉力的存在使得其斜截面的受剪承载力()(A)降低 (B)提高 (C)不好确定三简答题(18分)1.小偏拉构件和大偏拉构件的破坏形态有何不同?2.试说明为什么大、小偏心受拉构件的区分只与轴向力的作用位置有关,与配筋率无关?3.怎样区别偏心受拉构件所属的类型?四、计算题(共25分)1.已知截面尺寸为b×h =300mm×500mm的钢筋混凝土偏拉构件,承受轴向拉力设计值N =300kN,弯矩设计值M=90kN·m。