水工钢筋混凝土结构学(第5版)

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水工钢筋混凝土结构学(第5版)

2024-07-15 00:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

3.3 正截面受弯承载力计算原则 3.3.1 计算方法的基本假定

(1)平截面假定。多年来,国内外对用各种钢材配筋(包括各种形状截面)的受弯构件所进行的大量试验表明,在各级荷载作用下,一定的标距范围内的平均应变值沿截面高度线性分布,基本上符合平截面假定(参见图3-10)。根据平截面假定,截面上任意点的应变与该点到中和轴的距离成正比,所以平截面假定提供了变形协调的几何关系。

(2)不考虑受拉区混凝土的工作。对于极限状态下的承载力计算来说,受拉区混凝土的作用相对很小,完全可以忽略不计。

(3)受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力-应变曲线(图3-14)。当混凝土压应变εc≤0.002 时,应力应变关系为抛物线,其抛物线方程可取为,此处fc为混凝土轴心抗压强度设计值;而当混凝土压应变εc>0.002时,应力应变关系为水平线,σc=fc。在计算时,混凝土的极限压应变εcu取为0.0033。

图3-14 混凝土的σc-εc设计曲线

图3-15 有明显屈服点钢筋的σs-εs设计曲线

(4)有明显屈服点的钢筋(热轧钢筋),其应力应变关系可简化为理想的弹塑性曲线(图3-15)。当0≤εs≤εy时,σs=εsEs;而当εs>εy时,σs=fy,fy为钢筋抗拉强度设计值。

3.3.2 适筋和超筋破坏的界限

如前所述,适筋破坏的特点是受拉钢筋的应力首先达到屈服强度fy,经过一段流幅变形后,受压区的混凝土边缘的压应变也达到其极限压应变εcu,构件随即破坏。此时,εs>εy=fy/Es,而εc=εcu=0.0033。超筋破坏的特点是在受拉钢筋的应力尚未达到屈服强度时,受压区混凝土边缘的压应变已达到其极限压应变,构件破坏。此时,εsx0b)时,εsα1ξbh0,则为超筋破坏。其中,α1为系数,DL/T 5057—2009规范规定α1=1.0,SL 191—2008规范则规定α1=0.85。

表3-1 ξb、0.85ξb及αsb值(热轧钢筋)

DL/T 5057—2009规范延用原《水工混凝土结构设计规范》(DL/T 5057—1996)的规定,仍采用x≤ξbh0作为适筋破坏的控制条件,即取系数α1=1.0。采用x≤ξbh0,实质上是容许混凝土受压区计算高度x达到ξbh0这一临界值,此时受弯构件将发生界限破坏,将是一种无预警的脆性破坏,相应的安全度就显得不够了。

SL 191—2008规范将x≤ξbh0改为x≤0.85ξbh0,即取系数α1=0.85,是为了更有效地防止发生超筋破坏,以保证结构的延性[3]。这一改动对一般梁没有什么影响,只有对截面尺寸受到限制需配置受压钢筋的双筋截面梁,才会对总的用钢量产生一些影响,增加约2%左右。

3.3.3 最小配筋率

从3.2节知道,钢筋混凝土构件不应采用少筋截面,以避免一旦出现裂缝后,构件因裂缝宽度或挠度过大而失效。在混凝土结构设计规范中,是通过规定配筋率ρ必须大于最小配筋率ρmin来避免构件出现少筋破坏的,即

式中 ρ——受拉区纵向钢筋配筋率(钢筋截面面积与截面有效面积的比值,以百分率表示),ρ=As/(bh0);

ρ min——受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋率。一般梁、板可按本教材附录4表3取用;对于水工中截面尺寸较大的底板和墩墙,有关ρmin的规定另见本教材第12章。



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