钢筋混凝土结构课件 联系客服

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别为纵向受拉钢筋的最小配筋率、界限配筋率。

破坏始自受拉区钢筋的屈服,由于钢筋要经历较大的塑性变形,随之引起裂缝急剧开展和梁挠度的激增,它将给人以明显的破坏预兆,属于延性破坏类型。

2. 超筋破坏形态( ρ>ρb )

其特点是混凝土受压区先压碎,纵向受拉钢筋不屈服。

破坏始自混凝土受压区先压碎,纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度,但此时梁已告破坏。试验表明,钢筋在梁破坏前仍处于弹性工作阶段,裂缝开展不宽,延伸不高,梁的挠度亦不大,如图4-9所示。总之,它在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏,故属于脆性破坏类型。

超筋梁虽配置过多的受拉钢筋,但由于梁破坏时其应力低于屈服强度,不能充分发挥作用,造成钢材的浪费。这不仅不经济,且破坏前没有预兆,故设计中不允许采用超筋梁。

3,少筋破坏形态(ρ<ρ

min

其特点是受拉区混混凝土一裂就环。

破坏始自受拉区混凝土拉裂,梁破坏时的极限弯矩M0u小于开裂弯矩M0cr。梁配筋率ρ越小,M0u - M0cr的差值越大;ρ越大(但仍在少筋梁范围内),M0u - M0cr的差值越小。M0u - M0cr =0时,从原则上讲,它就是少筋梁与适筋梁的界限。这时的配筋率就是适筋破最小配筋率ρ

min

的理论值。在这种特定配筋情况下,

梁一旦开裂钢筋应力立即达到屈服强度。

图4-10为少筋梁的M0 — ?0曲线。由图可见,梁破坏时的极限弯矩M0u 小于开裂弯矩M0cr 。少筋梁一旦开裂,受拉钢筋立即达到屈服强度,有时可迅速经历整个流幅而进人强化阶段,在个别情况下,钢筋甚至可能被拉断。

图 4-10 少筋梁 M0 — ?0关系曲线图

少筋梁破坏时,裂缝往往只有一条,不仅开展宽度很大,且沿梁高延伸较高。同时它的承载力取决于混凝土的抗拉强度,属于脆性破坏类型,故在土木工程中不允许采用。

4. 适筋破坏形态特例 —— “界限破坏”(ρ=ρb)

钢筋应力到达屈服强度的同时受压区边缘纤维应变也恰好到达混凝土受弯时极限压应变值,这种破坏形态叫“界限破坏”。即适筋梁与超筋梁的界限。界限破坏也属于延性破坏类型,所以界限配筋的梁也属于适筋梁的范围,在国外多称之为“平衡配筋梁”。可见,梁的配筋应满足ρ

min

·h/h0≤ρ≤ρ

b

的要求。注意,这里用ρ

min

·h/h0而不用ρ

min

,是ρ

min

是按As / bh来定义的,

见附表5-6的注3。

“界限破坏”的梁,在实际中是很难做到的。因为尽管严格的控制施工上的质量和应用材料,但实际强度也会和设计时所预期的有所不同。

4.3 正截面受弯承载力计算原理

4.3.1 正截面受弯承载力计箅的基本假定

1. 基本假定

《混凝土设计规范》规定,包括受弯构件在内的各种混凝土构件的正截面承载力应按下列四个基本假定进行计算:

(1) 截面应变保持平面; (2) 不考虑混凝土的抗拉强度;

(3) 混凝土受压的应力与压应变关系曲线按下列规定取用:

当εc≤ε0时(上升段) σc = fc〔1-(1-εc/εo )n〕 (4-3) 当ε0<εc≤ε

cu

时(水平段) σc = fc (4-4)

cu

式中,参数n、ε0和ε 的取值如下,fcu,k为混凝土立方体抗压强度标准值。

n = 2-(fcu,k-50)/60 ≤ 2.0

(4-5)

ε

(4-6)

ε

cu

o

= 0.002+0.5×(fcu,k-50) ×10-5 ≥ 0.002

= 0.0033-0.5×(fcu,k-50) ×10-5 ≤0.0033 (4-7)

σ

=

Es

·

ε

(4) 纵向钢筋的应力一应变关系方程为

s

s

fy

(4-8)

纵向钢筋的极限拉应变取为0.01。 2. 基本假定条文说明

(1) 基本假定1. 是指在荷载作用下,梁的变形规律符合“平均应变平截面假定”,简称平截面假定。国内外大量实验,包括矩形、T形、I字形及环形截面的钢筋混凝土构件受力以后,截面各点的混凝土和钢筋纵向应变沿截面的高度方向呈直线变化。同时平截面假定也是简化计算的一种手段。

(2) 基本假定2.忽略中和轴以下混凝土的抗拉作用,主要是因为混凝土的抗拉强度很小,且其合力作用点离中和轴较近,内力矩的力臂很小的缘故。