第11章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算(三)
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第11章深受弯构件钢筋混凝土深受弯构件是指跨度与其截面高度之比较小的梁。
按照《公路桥规》的规定,梁的计算跨径I与梁的高度h之比l/h< 5的受弯构件称为深受弯构件。
深受弯构件又可分为短梁和深梁:l/h < 2的简支梁和l/h < 2.5的连续梁定义为深梁;2v l/h < 5的简支梁和2.5v l/h < 5的连续梁称为短梁。
钢筋混凝土深受弯构件因其跨高比较小,且在受弯作用下梁正截面上的应变分布和开裂后的平均应变分布不符合平截面假定,故钢筋混凝土深受弯构件的破坏形态、计算方法与普通梁(定义为跨高比l/h >5的受弯构件)有较大差异。
11.1深受弯构件的破坏形态11.1.1 深梁的破坏形态简支梁主要有以下三种破坏形态。
1 )弯曲破坏当纵向钢筋配筋率p较低时,随着荷载的增加,一般在最大弯矩作用截面附近首先出现垂直于梁底的弯曲裂缝并发展成为临界裂缝,纵向钢筋首先达到屈服强度,最后,梁顶混凝土被压碎,深梁即丧失承载力,被称为正截面弯曲破坏[图11-1a)]。
当纵向钢筋配筋率p稍高时,在梁跨中出现垂直裂缝后,随着荷载的增加,梁跨中垂直裂缝的发展缓慢,在弯剪区段内由于斜向主拉应力超过混凝土的抗拉强度出现斜裂缝。
梁腹斜裂缝两侧混凝土的主压应力,由于主拉应力的卸荷作用而显著增大,梁内产生明显的应力重分布,形成以纵向受拉钢筋为拉杆,斜裂缝上部混凝土为拱腹的拉杆拱受力体系[图11-1c)]。
在此拱式受力体系中,受拉钢筋首先达到屈服而使梁破坏,这种破坏被称为斜截面弯曲破坏[图11-1b)]。
图11-1简支深梁的弯曲破坏a)正截面弯曲破坏b)斜截面弯曲破坏c)拉杆拱受力图式2)剪切破坏当纵向钢筋配筋率较高时,拱式受力体系形成后,随着荷载的增加,拱腹和拱顶(梁顶受压区)的混凝土压应力亦随之增加,在梁腹出现许多大致平行于支座中心至加载点连线的斜裂缝。
最后梁腹混凝土首先被压碎,这种破坏称为斜压破坏[图11-2a)]。
第十一章预应力混凝土结构一、填空题1. 预应力混凝土构件是指在荷载作用之前,先对其施加的构件。
2.人为对混凝土构件施加的可以全部或部分抵消由荷载产生的,从而提高构件的。
3.根据构件截面应力状态,预应力混凝土构件可以分为和构件。
4.根据预应力钢筋与混凝土的粘结方式,预应力混凝土可分为和。
5.根据张拉预应力钢筋的先后次序不同,预应力混凝土构件的施工方法分为和。
6.当预应力钢筋被张拉到后,需要用来固定预应力钢筋。
7.先张法构件是靠将预应力钢筋的回弹力传给混凝土使其受压的,而后张法构件则是通过将预应力钢筋的回弹力传给混凝土使其受压。
8.对构件施加预压时,混凝土的实际强度不应低于。
9.当预应力混凝土构件所用的预应力钢筋为钢绞线时,混凝土的强度等级不宜低于。
10.预应力钢筋的张拉控制应力是指,其上限值与、和有关。
σ的主要措施有:11.减小张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失1l或。
12. 一般可采用或的措施来减少预应σ。
力筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失2l13.采用二次升温的方式对预应力混凝土构件进行蒸汽养护可有效地减少 。
14.预应力筋的应力松弛引起的损失值4l σ可以取为零的条件是: 。
15.为了使预应力损失5l σ不要过大,要求混凝土法向压应力pc σ不大于 。
16. 先张法构件的第一批预应力损失I l σ包含 ,第二批预应力损失∏l σ包含 。
17. 后张法构件的第一批预应力损失I l σ包含 ,第二批预应力损失∏l σ包含 。
18.先张法构件预应力总损失的下限值为 ,后张法构件预应力总损失的下限值为 。
19.当构件中的钢筋和混凝土发生相同变形时,钢筋的应力变化量是混凝土应力变化量的 倍。
20.对预应力混凝土轴心受拉构件,施工阶段是指 的阶段,使用阶段是指 。
21. 对先张法预应力混凝土轴心受拉构件,当 时混凝土受到的压应力最大。
22.在使用阶段,预应力混凝土轴心受拉构件中预应力钢筋的拉应力随着荷载的增大而逐渐 ,混凝土的预压应力随着荷载的增大逐渐 。
第十一章混凝土结构第一节混凝土结构材料一、混凝土结构概述(一)混凝土结构的一般概念普通混凝土是由一定比例的水泥、砂、石和水经拌和、浇注、振捣、养护,逐步凝固硬化形成的人工石材,简称“砼”。
(a) 素混凝土基础(b) 钢筋混凝土梁(c) 预应力混凝土空心板(d) 钢骨混凝土柱(e) 钢管混凝土柱图11-1 常见的混凝土结构形式图11-1 常见的混凝土结构形式受压区受拉区受压区受拉钢筋受拉区(混凝土裂缝)图11-2 素混凝土和钢筋混凝土简支梁受压钢筋图11-3 钢筋混凝土柱图11-2 素混凝土和钢筋混凝土简支梁图11-3 钢筋混凝土柱1.楼板(楼层板、屋面板)2.梁(主梁、次梁)3.柱4.墙5.基础上柱边梁下柱基础楼板主梁次梁(二)混凝土结构的组成图11-4 混凝土结构组成示意二、混凝土(一)混凝土的强度1.混凝土立方体抗压强度fcu与混凝土的强度等级我国《混凝土结构设计规范》(GB50010)规定,混凝土按其立方体抗压强度标准值fcu,k的大小划分为14个强度等级,分别为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。
2.混凝土轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)fc3.混凝土轴心抗拉强度ft(二)混凝土的变形表11-1 混凝土强度标准值(N/mm2)项次符号混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C801fc,k10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.552.52ft,k1.27 1.54 1.782.01 2.20 2.40 2.51 2.65 2.74 2.85 2.933.00 3.05 3.10三、钢筋(一)钢筋的种类AAD DDA-ADD钢绞线刻痕钢丝螺旋肋钢丝图11-5 钢绞线与钢丝图11-5 钢绞线与钢丝(二)钢筋与混凝土的共同工作1.钢筋与混凝土的粘结作用2.保证钢筋和混凝土间粘结的措施(1)基本锚固长度(2)钢筋的弯钩(3)钢筋的连接1)绑扎搭接连接2)机械连接接头3)焊接接头5d135°DD=4d(HRB335)5d(HRB400 RRB400)5dddd5dd(a) 末端带弯钩的机械锚固端(b) 末端双面贴焊钢筋的机械锚固端(c) 末端与方形钢板穿孔塞焊的机械锚固端图11-6 钢筋机械锚固的形式图11-6 钢筋机械锚固的形式(a) 手工弯标准钩(b) 机械弯标准钩≥2.5d6.25dd≥2.5dd图11-7 光面钢筋弯钩3d≥1.3l 1≥0.3l 1图11-8 钢筋绑扎搭接接头连接区段l 1图11-7 光面钢筋弯钩图11-8 钢筋绑扎搭接接头连接区段搭接处箍筋间距s≤5d且≤100mm图11-9 受拉钢筋搭接处箍筋设置图11-9 受拉钢筋搭接处箍筋设置第二节钢筋混凝土结构基本构件及其受力特点一、钢筋混凝土受弯构件(一)受弯构件的定义和类型混凝土压坏混凝土压坏(a) 正截面破坏(b) 斜截面破坏PPPP图11-10 受弯构件的破坏形式受压区中和轴受拉区受拉钢筋受压区受拉区受拉钢筋中和轴受压钢筋中和轴受拉钢筋图11-11 梁和板的横截面(a)(b) (c)图11-11 梁和板的横截面(二)受弯构件的截面形式及尺寸(b) T形梁图11-12 梁的截面形式受拉钢筋(a) 单筋矩形梁中和轴受压区(c) 工字梁受拉钢筋中和轴受压区中和轴受拉钢筋受压钢筋受压区(d) 十字梁 受拉钢筋中和轴受压区受拉钢筋受压区中和轴中和轴受压区受拉钢筋(e) 花篮梁 (f) 倒T形梁图11-12 梁的截面形式1.梁的截面形式及尺寸2.板的截面形式及板的厚度受压区受拉钢筋受压区受压区受拉钢筋(a) 矩形板 (b) 空心板(c) 槽形板图11-13 板的截面形式受拉钢筋图11-13 板的截面形式3.梁、板的支承长度(三)受弯构件的钢筋1.梁中钢筋124343213421图11-14 梁中钢筋骨架及配筋图箍筋架立钢筋弯起钢筋受力钢筋图11-14 梁中钢筋骨架及配筋图(1)纵向受力钢筋≥30≥1.5d保护层厚度≥25≥d≥25≥d≥25≥d保护层厚度保护层厚度图11-15 受力钢筋的排列图11-15 受力钢筋的排列表11-5 纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(mm)环境类别板、墙、壳梁柱≤C20C25~C50≥C45≤C20C25~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50一201515302525303030二a-2020-3030-3030 b-2520-3530-3530三-3025-4035-4035(2)弯起钢筋≥50≤s max≥50≤s max ≤s max≤s max图11-16 弯起钢筋的布置图11-16 弯起钢筋的布置(3)箍筋(a) 单肢箍筋 (b) 双肢箍筋 (d) 复合箍筋 (d) 开口式箍筋图11-17 箍筋的形式和肢数图11-17 箍筋的形式和肢数≥50≤s max≥50≤s max≥50≤s max≥50≤s maxs≤10d 图11-18 箍筋的布置图11-18 箍筋的布置(4)架立钢筋(5)梁侧构造钢筋≤200≤200≤200≤200h w ≥450拉筋或纵向构造钢筋图11-19 腰筋和拉筋图11-19 腰筋和拉筋2.板中的钢筋受力钢筋分布钢筋分布钢筋受力钢筋图11-20 板的配筋图11-20 板的配筋(2)板的分布钢筋(1)板的受力钢筋二、钢筋混凝土受压构件图11-21 受压构件的分类(c) 双向偏心受压(b) 单向偏心受压(a) 轴心受压图11-21 受压构件的分类(一)受压的概念(二)受压构件的截面形式及尺寸(三)材料强度要求(四)柱中钢筋1.纵筋箍筋复合箍筋350350b <400350拉筋b <400h<600b <400600<h<1000600<h<10001000<h<1500复合箍筋2.箍筋不应采用内折角不应采用内折角图11-23 复杂截面的箍筋形式图11-23 复杂截面箍筋形式三、钢筋混凝土受扭构件(一)受扭的概念(二)受扭构件的钢筋PPHHMPM柱边梁楼面梁图11-24 受扭构件示例(a) 吊车梁(b) 框架边梁图11-24 受扭构件示例135°45°10d图11-25 受扭构件的配筋图11-25 受扭构件的配筋四、预应力混凝土构件概述(一)预应力混凝土的基本概念N NPPPPNN(b) 荷载作用(a) 预应力作用 (c) 预应力与荷载共同作用图11-26 预应力混凝土简支梁的受力情况图11-26 预应力混凝土简支梁的受力情况预应力混凝土结构的优点:1.自重轻,节约工程材料2.改善结构的耐久性3.提高结构的抗疲劳性能4.增强结构或构件的抗剪能力(二)预应力的施加方法1.先张法横梁固定端台座伸长张拉临时固定钢筋压缩压缩图11-27 先张法主要工序示意图图11-27 先张法主要工序示意图2.后张法锚固钢筋伸长混凝土压缩灌浆孔灌浆孔图11-28 后张法主要工序示意图图11-28 后张法主要工序示意图第三节钢筋混凝土梁板结构一、概述(一)钢筋混凝土楼盖的类型(二)现浇楼盖的类型图11-29 肋梁楼盖图11-30 无梁楼盖板次梁主梁柱板主梁柱密肋板梁梁图11-31 井字楼盖图11-32 密肋楼盖二、整体式单向板肋梁楼盖的构造(一)结构平面布置及梁、板截面尺寸(二)板的配筋构造1.受力钢筋的布置方式l/7l/10l/6al/5l/10l/7l/6a a l/6l/5≥120≥≥120≥hl b l b ll/10l/7l/6a al/6l/6a l/5(a)(b)l/6l/6l a图11-33 连续板的配(a) 一端弯起(b) 两端弯起al /6al /5l /10aal /6l /5l /7aaaal /5l /7aaaa≥120≥lblbllbla a l /6l /6a l /5(c) 分离式l /6l /6l /5l a图11-33 连续板的配筋方式(b) 两端弯起2.构造钢筋(1)与梁垂直的上部构造钢筋次梁主梁每米长度中不少于5根直径8mm的钢筋板的受力筋图11-34 板中与梁垂直的上部构造钢筋l 0/4l 0/4图11-34 板中与梁垂直的上部构造钢筋(2)嵌入砌体墙内板的上部构造钢筋(3)分布钢筋≥≥ln/4ln/7aa≥l n/7a a aa分布筋?6@25l n次梁主梁受力筋双向?8@200图11-35 单向板中的构造钢筋≥?8@2≥1/3跨中受力筋图11-35 单向板中的构造钢筋(三)次梁的配筋构造架立筋兼负筋≥20d5050≥A s /4≥A s /2≥A s /2≥A s /4h1/5l +20d1/3l1/5l +20d 2h 1/3l20d20dl n1l n2图11-36 次梁的钢筋布置l a h 鸭筋1212图11-36 次梁的配筋布置(四)主梁的配筋构造(a) 附加箍筋附加箍筋传递集中荷载的位置图11-37 附加横向钢筋附加吊筋传递集中荷载的位置h 1b s20d20d50(b) 附加吊筋h 150图11-37 附加横向钢筋三、整体式双向板肋梁楼盖的构造四、楼梯(一)现浇楼梯的类型和组成(二)现浇楼梯的构造1.板式楼梯(a) 弯起式配筋(b) 分离式配筋l n /6l n /4l n /6l n /4l nl 1/4l 1每步一根分布筋图11-38 板式楼梯的配筋l a楼梯平台2.梁式楼梯l nl n /4l n /4分布筋受力筋受力筋(每步不少于2?6)分布筋(不少于?6@250)cb图11-39 踏步板的配筋图11-39 踏步板的配筋l al a s图11-40 斜梁的配筋图11-40 斜梁的配筋五、雨篷hbl6060l a雨篷梁雨篷板受力筋分布筋图11-41 雨篷的配筋图11-41 雨篷的配筋第四节钢筋混凝土框架结构一、多层框架结构的类型与布置(一)框架结构的类型(二)框架结构的布置(a) 横向承重框架(c) 双向承重框架图11-42 承重框架布置方案(b) 纵向承重框架(d) 双向承重框架图11-42承重框架布置方案二、无抗震设防要求框架构造(一)梁柱截面的选择1.截面形状2.初选截面尺寸(二)节点的构造要求。
国开形成性考核《混凝土结构设计原理》形考任务(1-4)试题及答案(课程ID:00053,整套相同,如遇顺序不同,Ctrl+F查找,祝同学们取得优异成绩!)形考任务一第一章题目多项选择题,每题0.4分,共1.6分。
题目:1、关于素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的说法,错误的是(BC)。
【A】:适筋钢筋混凝土梁的破坏形态属延性破坏【B】:相同截面尺寸的素混凝土梁和钢筋混凝土梁,前者的受弯承载力更高【C】:素混凝土梁的破坏形态属延性破坏【D】:相同截面尺寸的素混凝土梁和钢筋混凝土梁,后者的受弯承载力更高题目:2、关于钢筋混凝土结构的优点,下列说法正确的是(ABC)。
【A】:承载力高【B】:耐火性好【C】:耐久性佳【D】:自重轻题目:3、关于钢筋混凝土结构的缺点,下列说法正确的是(BCD)。
【A】:取材不方便【B】:需用大量模板【C】:施工受季节性影响【D】:抗裂性差题目:4、钢筋与混凝土之所以能够有效地结合在一起共同工作,主要基于(ABD)。
【A】:接近的温度线膨胀系数【B】:钢筋和混凝土之间良好的黏结力【C】:接近的抗拉和抗压强度【D】:混凝土对钢筋的保护作用第二章题目不定项选择题,每题0.4分,共2分。
题目:5、我国《混凝土规范》规定:钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于(A)。
【A】:C20【B】:C15【C】:C10【D】:C25题目:6、关于高强混凝土的强度和变形性能,下列说法正确的是(ABC)。
【A】:与普通混凝土相比,高强混凝土与峰值应力对应的应变值较高;【B】:与普通混凝土相比,高强混凝土的弹性极限较高;【C】:与普通混凝土相比,高强混凝土在荷载长期作用下的强度以及与钢筋的粘结强度均较高;【D】:高强混凝土的极限应变比普通混凝土高。
题目:7、影响混凝土徐变的主要因素有(ABCD)。
【A】:加荷龄期【B】:混凝土组成成分以及构件的尺寸。
【C】:养护和使用条件下的温湿度【D】:施加的初应力水平题目:8、钢筋经冷拉后,(D)。
可编辑修改精选全文完整版第十二章12-1何谓预应力混凝土?为什么要对构件施加预应力?预应力混凝土的主要优点是什么?其基本原理是什么?为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前,通过施加外力,使得构件产生的拉应力减小,甚至处于压应力状态下的混凝土构件。
预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而将结构构件的拉应力控制在较小范围,甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展,从而提高构件的抗裂性能和刚1、提高了构件的抗裂度和刚度2、可以节约材料和减轻结构的自重3、减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力4、结构质量安全可靠5、可以提高结构的耐疲劳性能6、预加应力的方法更有利于装配式混凝土结构的推广,亦可作为结构构件连接的手段,促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。
在承受外荷载前,预先引入永久内应力(预加应力)以降低荷载应力或改善工作性能的配筋混凝土。
预加应力的大小和分布规律,与外荷载产生的应力大小和分布规律相反,使之可以抵消由于外荷载产生的全部或部分拉应力。
这样有预应力与外荷载产的应力叠加后,根据事先预加应力的大小,可使结构在使用状态下不出现拉应力、或推迟裂缝的出现,或将裂缝宽度控制在一定的限度内,这就是预应力的基本原理。
12-2什么是预应力度?对预应力混凝土构件如何分类?公路桥规将受弯构件的预应力度入定义为由预加应力大小确定的消压弯矩Mo与外荷载产生的弯矩Ms的比值。
第I类:全预应力混凝土结构入》=1第II类:部分预应力混凝土结构 0《入《1第III类:钢筋混凝土结构入=012-3预应力混凝土结构有什么优缺点?优点:1提高了构件的抗裂度和刚度。
2可以节省材料,减少自重。
3可以减少混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。
4结构质量安全可靠。
5预应力可作为结构构件连接的手段,促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。
此外,预应力还可以提高结构的耐疲劳性能。
第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类:有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋,通常分别称它们为_软钢___________和硬钢。
2、对无明显屈服点的钢筋,通常取相当于残余应变为 0.2% 时的应力作为假定的屈服点,即条件屈服强度。
3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加,钢筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素,变成为普通低合金钢。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度高、塑性好可焊性好、对混泥土的粘结锚固性能好。
5、钢筋和混凝土是不同的材料,两者能够共同工作是因为两者能牢固粘结在一起、线膨胀系数相近、混泥土能保护钢筋不被锈蚀6、光面钢筋的粘结力由化学胶结力、摩擦力、钢筋端部的锚固力三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度,钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低,则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。
塑性应变部分越大,表明变形能力越大,延性越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。
同一强度等级的混凝土,随着加荷速度的减小,延性有所提高,最大压应力值随加荷速度的减小而减小。
10、钢筋混凝土轴心受压构件,混凝土收缩,则混凝土的应力减少,钢筋的应力增加。
11、混凝土轴心受拉构件,混凝土徐变,则混凝土的应力减少,钢筋的应力增加。
12、混凝土轴心受拉构件,混凝土收缩,则混凝土的应力增加,钢筋的应力减少。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
N2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时,其换算系数是0.95。
Y3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
N4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
Y5、对无明显屈服点的钢筋,设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
Y6、强度与应力的概念完全一样。
N7、含碳量越高的钢筋,屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。