钢筋及结构设计原理的复习资料和知识要点(8)

2019-03-16 22:08

2. 保证正截面的抗弯承载力

在正截面的抗弯承载力计算时,是根据跨中的最大弯矩来算出所需的纵向钢筋面积。由于梁的弯矩离开跨中后迅速减小,所以在梁的设计时,可以将多余的钢筋弯起(或截断)。为保证弯起后,剩余的钢筋能满足正截面的抗弯要求,设计一般是通过弯矩包络图和抵抗弯矩图来解决。 计算原则:梁的抵抗弯矩图覆盖弯矩包络图 ◆ 弯矩包络图——按结构力学方法计算

◆ 抵抗弯矩图(又称材料图),就是沿梁长各个正截面按实际配置的纵向受拉钢筋面积,所能产生的抵抗弯矩图形,即表示各正截面所具有的抗弯承载能力。 ◆ 钢筋“充分利用点”——抵抗弯矩图水平线与弯矩图的交点 ◆ 钢筋“不需要点”——弯起钢筋与梁中和轴交点 4.5 全梁承载力校核与构造要求

对已设计好的钢筋混凝土梁进行全梁承载力能力校核: 梁截面正截面抗弯承载力 斜截面抗弯承载力 斜截面抗剪承载力

梁的抗弯承载力原则——抵抗弯矩包络图外包弯矩包络图 4.5.1 斜截面抗剪承载力的复核

◆ 用上述公式进行斜截面抗剪承载力复核时,需注意: 1 斜截面抗剪承载力的复核截面的选择:

《公路桥规》规定,钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时,其复核位置按下列规定选取:

2 斜截面顶端位置的确定:

按照(4-5)式进行复核时,式中的Vd、b和h0均指斜截面顶端位置处的数值,可以根据斜截面的投影长度c确定。 4.5.2 梁有关的构造要求

1 纵筋在支座处的锚固

◆ (1)钢筋混凝土梁的支点处,应至少有两根且不少于总数1/5的下层受拉主钢筋通过。 ◆ (2)两外侧钢筋,应延伸出端支点以外,并弯成直角顺梁高延伸至顶部,与顶层纵向架立钢筋相连。两侧之间的其他未弯起钢筋,伸出支点截面的长度不应小于10d(环氧树脂涂层钢筋12.5d),R235(Q235)钢筋应带半圆钩,此处,d为钢筋直径。 2 纵筋在梁跨间的截断和的锚固 纵筋的锚固

计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,受拉钢筋的锚固长度应按下式计算 纵筋的截断 纵筋截断的有关规定

原因1: 从理论上讲,某一纵筋在其不需要点(称为理论断点)处截断似乎无可非议,但事实上,当在理论断点处切断钢筋后,相应于该处的混凝土拉应力会突增,有可能在切断处过早地出现斜裂缝,而造成梁的斜截面受弯破坏。—→ 因而,纵筋必须从理论断点以外延伸一定长度后再截断。

原因2: 纵向钢筋还有一粘结锚固问题。如图5-36所示,当在支座负弯矩区出现斜裂缝后,在斜截面B上的纵筋应力必然增大,在梁上引起一系列由B向C发展的针脚状斜向粘结裂缝。若纵筋的粘结锚固长度不够,则这些粘结裂缝将会连通,形成纵向水平劈裂裂缝,梁顶面也会出现纵向裂缝,最终造成构件的粘结破坏。—→ 所以还必须自钢筋强度充分利用截面以外,延伸后再截断钢筋 3 钢筋的接头

钢筋的连接有:绑扎连接、焊接连接、机械连接。 4 箍筋的构造要求

◆ (1)箍筋直径钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm或1/4主钢筋直径的箍筋,其最小配筋率,R235(Q235)钢筋为0.18%,HRB335钢筋为0.12%。

◆ (1)箍筋间距不应大于梁高的1/2和400mm;当所箍钢筋为按受力需要的纵向受压钢筋时,不应大于所箍钢筋直径的15倍,且在任何情况下不应大于400mm。

在支座中心两侧各相当于长度不小于一倍梁高范围内,箍筋间距不宜大于100mm。

近梁端第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层距离处。梁与梁或梁与柱的交接范围内可不设箍筋;靠近交接面的一根箍筋,其与交接面的距离不宜大于50mm。 箍筋的形式

一般均应采用封闭式,特别是当梁中配置有受压钢筋时。 箍筋的肢数

梁宽在150mm~350mm时采用双肢箍 ,梁宽大于等于300mm时或受拉钢筋一排超过5根或受压钢筋一排超过3根时采用四肢箍 5 弯起钢筋

钢筋混凝土梁当设置弯起钢筋时,其弯起角宜取45o。受拉区弯起钢筋的弯起点,应设在按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面以外不小于 ??处;弯起钢筋的末端(弯终点以外)应留有锚固长度:受拉区不应小于20d,受压区不应小于10d,此处d为钢筋直径;R235(Q235)钢筋尚应设置半圆弯钩;环氧树脂涂层钢筋增加25%。

靠近端支点的第一排弯起钢筋顶部的下弯点,应位于支座中心截面处;以后各排(跨中方向)弯起钢筋的梁顶部下弯点,应落在前一排(支点方向)弯起钢筋的梁底部弯折点处或弯折点以内。 弯起钢筋不得采用浮筋。 4.6 连续梁的斜截面抗剪承载力 4.6.1 连续梁斜截面破坏的特点

连续梁与简支梁的区别是,连续梁在中间支座有负弯矩,且跨中梁段简支梁的正弯矩要大。

连续梁反弯点及裂缝开展: 垂直裂缝—正、负弯矩较大区段

弯剪裂缝—反弯点两侧

粘结裂缝—沿纵向钢筋水平位置的混凝土表面 广义剪跨比与弯矩比

同一广义剪跨比下,弯矩比增大,梁的抗剪承载力降低。 4.6.2 连续梁斜截面抗剪承载力的计算方法

《公路桥规》对钢筋混凝土连续梁近按下述方法进行斜截面承载力计算和腹筋设计 当连续梁中间支承处设有横隔梁时,支座上的计算截面可采用横隔梁侧面的连续梁截面。

计算变高度梁(包括等高度梁设有承托的梁段)的剪应力时,应考虑弯矩、轴向力引起的附加剪应力。

对于矩形、T形和工字形截面的钢筋混凝土连续梁其斜截面承载力按(4-5)式计算,其中,变高度(承托)的连续梁和悬臂梁,其变高度梁段内的剪力设计值按下列公式计算: 计算方法

(1)绘出剪力设计值包络图,用作抗剪配筋设计的最大剪力组合设计值按以下规定取值:连续梁近边支点梁段取离支点h/2处的剪力设计值 ????;等高度连续梁近中间支点梁段取支点上横隔梁边缘处的剪力设计值 ????;变高度(承托)连续梁和悬臂梁近中间支点梁段取变高度梁段与等高度梁段交接处的剪力设计值Vd0。将 ????或 ?????分为两部分,其中至少60%由混凝土和箍筋共同承担;至多40%由弯起钢筋承担,并且用水平线将剪力设计值图分割

(2) 预先选定箍筋种类和直径,可按公式(4-9)计算箍筋间距

(3) 计算第一排弯起钢筋Asb1时,对于连续梁近边支点梁段,取用距支点中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力Vsb1;对于等高度连续梁近中间支点梁段,取用支点上横隔梁边缘处由弯起钢筋承担的那部分剪力Vsb1;对于变高度(承托)的连续梁和悬臂梁近中间支点的变高度梁段,取用第一排弯起钢筋下面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力Vsb1。

(4) 计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋Vsb2……Vsbi时,对于连续梁近边支点梁段和等高度连续梁近中间支点梁段,取用前一排弯起钢筋下面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力Vsb2……Vsbi;对于变高度(承托)的连续和悬臂梁近中间支点的变高度梁段,取用各该排弯起钢筋下面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力Vsb2……Vsbi。

5) 计算变高度(承托)的连续梁和悬臂梁跨越变高段与等高度交接处的弯起钢筋Asbf时,取用交接截面剪力峰值由弯起钢筋承担的那部分剪Vsbf(图4-33c);计算等高度梁段各排弯起钢筋 ??????、 ??????、 ??????时,取用各该排弯起钢筋上面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力 ??????、 ??????、 ??????(图4-33c)。

5 受扭构件承载力计算 概 述

桥梁工程中的弯梁桥斜梁桥(板)等不仅有弯矩剪力还存在有扭矩作用。实际工程中的构件,会同时作用有弯矩剪力和扭矩。即弯、剪、扭共同作用。 受扭构件也是一种基本构件 两类受扭构件: 平衡扭转 约束扭转 平衡扭转

◆ 构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出

◆ 受扭构件必须提供足够的抗扭承载力,否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。 约束扭转

在超静定结构,扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的,扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关,称为约束扭转 5.1 纯扭构件的破坏特征和承载力计算 钢筋混凝土构件抗扭性能的两个指标: 1)构件的开裂扭矩 2)构件的破坏扭矩

荷载增加接近极限扭矩,在构件截面长边上的斜裂缝中有一条发展为临界裂缝。 5.1.1、矩形截面纯扭构件的开裂扭矩

◆ 弹塑性理论: 截面上各点应力均达到屈服强度时,构件达到极限承载力, 计算各区合力及其对截面形心的力偶之和,可得塑性总极限扭矩为


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