钢筋混凝土原理.ppt

《钢筋混凝土原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢筋混凝土原理.ppt（73页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、钢筋混凝土原理,0 绪 论,0.1 钢筋混凝土结构的发展 0.1.1 材料方面（1）钢筋-高强、低松弛、防腐（涂层）、碳纤维（筋）、植筋、并筋（2）砼-高强砼、轻质砼、纤维砼、高性能砼、添加剂、泵送砼、免振（碾压）砼、喷射砼、耐热（酸）砼等,0.1.2 结构方面,（1）钢砼组合结构、钢管砼、钢骨砼（2）现代预应力混凝土结构：先张法、后张法、无粘结、体外预应力索0.1.3 计算理论方面（1）有限元分析:a 砼在不同比例的三向应力作用下的破坏 准则 b 砼在复杂应力状态下的本构关系 c 钢筋与砼的粘结滑移以及相互作用 d 钢筋在屈服后的本构关系,e 划分单元时的裂缝处理,f 长期荷载的时效问题（2

2、）构件计算:a 剪扭构件变形计算的建立 b 裂缝计算理论的完善和拓展 c 复合应力或反复荷载下计算理论的简化（3）可靠度分析:a 随机性、模糊性、信息不完善性 b 可靠度设计在工程中的应用 c 体系可靠度分析方法 d“神经元网络理论”用于混凝土碳化、腐蚀,房屋建筑防倒塌设计规程（征求意见稿）a 结构倒塌过程模拟分析 b 结构防倒塌性能试验研究 c 结构倒塌机理分析 d 结构防倒塌设计方法 e 结构防连续倒塌鲁棒性分析,0.1.4 防倒塌方面,0.1.5 耐久性方面,（1）新建结构的耐久性设计-a 环境类别的划分(五类七等级)b 不同使用环境下的材料要求(最大水胶比、最低混凝土等级、最大氯离子含

3、量、最大 碱含量等)c 耐久性可靠指标计算 d 混凝土碳化深度计算 e 钢筋的锈蚀度计算 f 构造规定 混凝土结构耐久性设计规范GB/T50476,（2）既有结构的耐久性评估鉴定-,a 剩余寿命计算 b 加固后的耐久性评估 目前“分级评定法”0.1.6 测试技术方面（1）应力应变量测 a 电阻片、位移计、应变仪 b 光纤法、光弹贴片法（2）混凝土非破损试验（回弹、钻芯、超声、CT）（3）动态测试（多通道快速记录仪、记录分析 一体机等）,第一篇 混凝土的力学性能,1 基本力学性能（1）均匀单轴受压和单轴受拉-a 是最基本的应力状态 b 是确定混凝土强度等级的唯一依据 c 是决定其他重要性能特征和

4、指标(如弹性 模量、峰值应变、破坏特征、延性指数、多轴强度和变形等)的最主要因素（2）主要讨论在不同受力和环境时的强度和变形,0.2 本课程的特点,（1）以数学、力学、材料等学科领域为基础（2）以工程实践为研究目的和对象（3）以试验手段和方法为依据（4）讨论宏观的力学反应和实际的力学性能指标（5）研究受力性能的规律和机理分析（6）反映国内外最新研究成果,1.1 材料组成和材性特点,1.1.1 材料的组成和内部构造（1）水泥、粗骨料（石子）、细骨料（砂）、水、添加剂（2）凝胶体、硬化（3）混凝土级配（与强度等级与使用环境有关）1.1.2 材性的基本特点（1）多种原因引起复杂的微观内应力、变形和

5、裂缝状态（2）变形由骨料的弹性变形、水泥凝胶体的粘性 流动（塑性变形）、裂缝的形成和扩展组成,（3）不同的应力状态和途径对力学性能产生影响,1.1.3 受力破坏的一般机理（1）水泥砂浆沿粗骨料的界面和砂浆内部形成微 裂缝（2）受到荷载后微裂缝逐渐延伸和扩展，形成宏 观裂缝（3）砂浆的损伤不断积累，切断和骨料的联系，混凝土的整体性遭受破坏而逐渐丧失承载力,（4）时间对强度和变形的影响（5）养护和使用环境条件对混凝土碳化、钢筋 锈蚀的影响,1.2 抗压强度和变形,1.2.1 立方体抗压强度fcu（1）试验方法（2）破坏形态（3）尺寸效应（4）和混凝土强度等级、其他强度的关系 1.2.2 棱柱体抗压

6、强度 fc（1）破坏过程(P15图1-7)（三阶段、特征点）（2）性能指标值（强度、峰值应变、弹性模量）1.2.3 应力应变全曲线方程和本构关系（规范附录C、P22式1-6、图1-14）,1.3 抗拉强度和变形,1.3.1 试验方法和抗拉性能指标（1）试验方法（直接拉伸、劈裂、抗折）（2）主要性能指标（轴拉强度、劈拉强度、峰值应变、弹性模量、泊松比）1.3.2 受拉破坏过程和特征(P29图1-22)峰值应变小、下降段陡峭、脆性明显 1.3.3 应力应变全曲线方程和本构关系（规范附录C、P32式1-20、图1-27）,1.4 抗剪强度和变形,1.4.1 试验方法 矩形短梁双剪面剪切、Z形试件单剪

7、面剪切、缺口梁四点受力、薄壁圆筒受扭、二轴拉压、等高梁四点受力 1.4.2 破坏特征和抗剪强度（1）破坏形态和裂缝特征类似受拉（2）抗剪强度随fcu 单调增长（P37图1-31）1.4.3 剪切变形和剪切模量 剪切模量按弹性力学求得,2 主要因素的影响,2.1 重复加卸载(等应变增量)2.1.1 研究目的（1）探讨混凝土结构抗震、延性、恢复力等性能（2）其他受力状态下的非线性分析 2.1.2 重要结论（1）包络线、抗压强度、峰值应变、裂缝出现和 开展、以及破坏形态与单调加载的全曲线基 本一致（2）卸载时存在恢复变形滞后现象，再加载起点 应变不同，再加载曲线形状有所变化,（3）共同点以后再加载曲

8、线斜率减小，纵向裂 缝扩张，损伤积累加大，共同点轨迹线与 包络线相似，应力比值为0.860.93,（4）经多次加卸载后形成稳定滞回环，稳定点 轨迹线即混凝土低周疲劳的极限包络线与 包络线相似，应力比值为0.70.8 2.2 偏心受压(等偏心距试验)2.2.1 主要试验结果（1）随荷载偏心距增大，极限承载力降低，截 面存在应变梯度，最大压应变变化不明显（2）无论偏心距大小，截面平均应变始终符合 平截面假定,（3）偏心距变化，裂缝出现和开展形式不同，但终 都导致试件上、下部产生相对转动和滑移而破 坏。随偏心距增大,压碎区逐渐减小,（4）偏心距一定时，随荷载增大，截面应力产生非 线性重分布，中和轴移

9、向荷载一侧 2.2.2 应力应变关系（1）两类计算方法：增量方程法和拟合参数法（2）结论：应力应变关系与偏心距或应变梯度无关，但应考虑偏心距对峰值应力和峰值应变的影响（3）简化计算：式2-5,2.3.1 主要试验结果（1）破坏形态与轴心受拉相同，偏心距影响不大（2）极限抗拉强度随偏心距增大而降低；受拉塑 性变形的发展有限，随截面高度增大，塑性 影响系数减小（3）最大拉应变随偏心距增大，回归为式2-10（4）截面应变符合平截面假定，中和轴位置取决 于偏心距 2.3.2 应力应变关系（P51式2-11、12、P53式2-13）,2.3 偏心受拉和弯曲受拉,2.4 龄期,（1）抗压强度随龄期单调增长

10、，但逐渐收敛 计算公式（P53式2-14、P54式2-15)（2）弹性模量随龄期增长,但规律和抗压强度 不同（P54图2-16、2-17)2.5 收缩 2.5.1 收缩对结构的不利影响（1）是微裂缝和宏观裂缝发展的主要原因（2）加大预应力损失（3）降低构件抗裂性,增大构件变形（4）引起结构内力重分布,2.5.2 收缩变形的主要影响因素,水泥品种和用量等 2.5.3 收缩变形的定量分析 模式规范CEB-FIP MC90（P57式2-172-20、P5图2-18）2.6 徐变 2.6.1 徐变机理（1）水泥凝胶体的塑性流动（2）骨料界面和砂浆内部微裂缝的发展（3）内部水分的蒸发 2.6.2 徐变和

11、松弛的关系（P59图2-21)变化规律和影响因素相同，并可相互转换,2.6.3 徐变和松弛对结构的影响,（1）降低混凝土的长期抗压强度（2）增大构件挠度（3）引起预应力损失（4）降低构件的抗裂度（5）产生内力重分布（6）减小温度应力和收缩裂缝 2.6.4 徐变度（单位徐变）和徐变系数（1）单位应力下的徐变值-徐变度（2）徐变和起始应变的比值-徐变系数（3）两者关系（P60式2-27）,2.6.5 徐变的主要影响因素,应力水平（线性徐变、非线性徐变、不收敛徐变）、加载时龄期、原材料及 配合比、制作和养护条件、使用环境、构件尺寸等 2.6.6 徐变的定量分析（1）有效模量法、老化理论、弹性徐变理论

12、、弹性老化理论、继效流动理论等（2）我国规范给出综合经验值或应力松弛系数（3）模式规范CEB-FIP MC90公式（P63式2-3133）,4 多轴强度和本构关系,4.1 强度和变形的一般规律（参见P8796图4-34-11）（1）多轴受压（C/C，C/C/C）强度显著大于 单轴抗压强度（2）多轴受拉（T/T，T/T/T）强度接近单轴 抗拉强度（3）多轴拉/压（T/C，T/T/C，T/C/C）强度 小于单轴拉/压强度（4）二轴受压应力应变曲线同单轴受压（5）三轴受压应力应变曲线峰部平缓而丰满（6）多轴拉/压应力应变曲线同单轴受拉,（1）拉断（多轴受拉或拉/压）（2）柱状压坏（多轴受压或拉/压）

13、（3）片状劈裂（多轴受拉或拉/压）（4）斜剪破坏（三轴受压）（5）挤压流动（三轴受压）五种破坏形态的应力范围见P103表4-4 4.3 破坏准则 4.3.1 破坏准则类型（1）古典强度理论（P108表4-5）（2）基于试验资料的统一表达式（P110表4-7）（3）我国规范采用过-王准则（P111式4-12、13）,4.2 典型破坏形态及其界分,4.3.2 多轴强度计算,（1）二轴强度 a 模式规范采用Kupfer准则（P112式4-15）b 我国规范采用四折线强度包络线（P114表 4-8、P115图4-22）（2）三轴强度 a 三轴受压（C/C/C）时，抗压强度f3由应力 比按图4-22插值

14、确定，其最高不宜超过5 fc b 三轴拉/压（T/T/C，T/C/C）时，多轴 强度可不计第二主应力的影响，按二轴拉/压强度取值 c 三轴受拉（T/T/T）时，抗拉强度f1取0.9 ft,4.4 本构模型,4.4.1 线弹性类本构模型（1）成熟，最基本、简单（P116图4-23）（2）弹性力学观点，在特定条件下适用混凝土 结构（3）有各向异性、正交异性、各向同性三种 本构模型 4.4.2 非线（性）弹性类本构模型（1）（P119图4-24）不能适用于卸载、加卸 载循环、非比例加载等情况（2）有代表性的本构模型见P120表4-9（3）规范采用过-徐的正交异性模型（P124）,第二篇 钢筋和混凝土

15、的 组合作用,5 钢筋的力学性能 5.1 应力-应变关系 5.1.1 软钢（1）拉伸曲线（P133图5-4）注意:强化段在抗震 和检验时重要，应控制强屈比在1.5以上（2）主要力学指标有：屈服强度、极限强度、弹性 模量、极限延伸率（3）本构模型有理想弹塑性、弹性-强化、弹-塑性 强化（P135图5-6）,5.1.2 硬钢,（1）名义屈服强度规范取0.85f b（2）本构模型（P136图5-8、式5-3、5-4）5.2 反复荷载时的变形 5.2.1 应力应变曲线（1）包兴格效应现象及原因（2）曲线三部分：骨架线、卸载线、软化线 5.2.2 软化线的模型 加藤模型（P138图5-11）Park模型

16、（P139图5-12）5.3 徐变和松弛 影响松弛的因素：钢种、应力持续时间、温度、应力水平,6 钢筋与混凝土的粘结,6.1 粘结力的分类与作用（1）钢筋端部的锚固粘结通过la内的粘结应力 积累，建立必需的拉力（2）裂缝间的粘结通过裂缝二侧的粘结应力 使钢筋应力向混凝土传递，其大小对构件 刚度和裂缝宽度有影响 6.2 粘结力的影响因素 混凝土强度、保护层厚度、钢筋埋长及间距、钢筋直径及外形、箍筋等,6.3 粘结应力-滑移本构模型,6.3.1 应用场合（1）非线性有限元分析时建立粘结单元（2）计算钢筋的锚固长度和搭接长度（3）确定构件开裂后的受拉刚化效应（4）计算抗震构件和节点处的钢筋滑移变形量

17、 6.3.2 特征值计算（试验回归分析）（1）劈裂应力（P160式6-6）（2）极限粘结强度（P161式6-7）6.3.3 粘结-滑移曲线方程（1）分段折线模型（P162图6-21）（模式规范）（2）连续曲线模型（P162式6-9）（有限元分析）,7 轴向受力特性,7.1 全过程分析 7.1.1 基本方程的建立 7.1.2 应力和变形分析（P166图7-2、图7-3、P170图7-5）7.1.3 受拉刚化效应（P172图7-7）受拉构件开裂后，混凝土的存在减小了裂缝 间的钢筋应力，导致构件平均应变小于裂缝 截面应变，构件的伸长减小，这种刚化效应 有利于提高构件刚度、减小裂缝宽度,7.2 一般规

18、律,（1）受力全过程非线性变化，可分成多个阶段，截面应力不断发生重分布（2）构件的各种力学反应，既取决于钢筋和混凝 土的本构关系，又随两者的相对值变化（3）钢筋和混凝土不会同时达到材料强度指标（4）受力至破坏，截面应变符合平截面分布（5）开裂后，钢筋和混凝土的应力沿轴线分布不 再均匀，混凝土的剩余粘结和受拉作用产生 受拉刚化效应,8 约束混凝土,8.1 螺旋箍筋柱 8.1.1 受力机理特点（P176图8-2）约束混凝土横向膨胀，提高承载力，改善 变形性能 8.1.2 极限承载力（两个特征值）（1）纵筋屈服，全截面混凝土达 fc（N1）（2）箍筋屈服，核心混凝土达 fc,c（N2）（3）两者差值

19、取决于约束指标（配箍特征值）（P177式8-4）（4）设计控制：要求N2 N1,N2 1.5N1 即控制约束指标的上下限,8.2 矩形箍筋柱,8.2.1 受力特点 应力-应变曲线随约束指标变化很大（P179图8-3）8.2.2 箍筋作用机理 影响箍筋对约束混凝土增强作用的主要因素：（1）当约束指标大于0.36时，（P182图8-6）约束混凝土的抗压强度和峰值应变增长加快（2）箍筋间距 s b 时，约束作用明显（3）箍筋构造和形式-复合箍筋的约束作用更强,8.2.3 应力-应变全曲线方程（本构模型）,（1）数值计算的全过程分析（P186图8-10a）四步骤，文献8-8建立了编程框图（2）Park

20、模型（P187图8-11a）由抛物线上升段和二折线的下降段组成 方程参见Park教材（3）模式规范模型（P187图8-11b）由抛物线上升段和水平段组成 方程见式8-16（4）过-张方程 根据约束指标不同建议两类方程（表8-1）,8.3 钢管混凝土,8.3.1 受力特点和机理（1）约束混凝土的特例，承载力高、延性极好（2）主要参数亦为约束指标（P189式8-19）（3）短柱轴压的应力-应变曲线（P189图8-12）（4）应力-应变曲线和峰值应变随约束指标而 变化（P191图8-14）8.3.2 极限抗压强度计算（1）理论公式（P192式8-20b、8-26b）（2）理论值与试验值的对比见图8-

21、15 和图8-16b,9 变形差的力学反应,9.1 混凝土收缩 9.1.1 一般分析法（P202图9-1）（1）假设混凝土自由收缩量沿截面宽度均匀，沿高度非线性变化（2）建立几何条件、本构关系和平衡方程（3）求解得截面应力和收缩后的翘曲变形 9.1.2 实用计算法（P203图9-2）（1）假设自由收缩沿高度线性分布，同一时刻 截面各点混凝土的弹性模量相等（2）类似预应力混凝土求解,9.2 温度变形差,温度变化引起钢筋和混凝土的变形差，产生的力学反应效果，类似混凝土收缩 9.3 混凝土徐变 9.3.1 恒载下的截面应力重分布（P210图9-9）在柱中，混凝土徐变受到钢筋约束，引起 钢筋压应力增大

22、，混凝土压应力减小 9.3.2 卸载后的应力状态（P211式9-20）卸载后，混凝土的弹性后效和受拉徐变，使残余应变继续减小，钢筋压应力和混 凝土拉应力随之减小,第三篇 基本构件的承载力 和变形,10 压弯承载力 10.1 受力过程和破坏形态 10.1.1 单筋矩形梁（1）工作各阶段的应力、应变特点（2）弯矩-曲率、钢筋应力、中和轴的关系曲线（P214图10-1c、d）10.1.2 适筋、少筋和超筋梁（1）不同配筋率梁的性能比较（P217图10-3）（2）规范对配筋率的规定,10.1.3 偏心受压柱,（1）大、小偏压的破坏形态区别（2）不同偏心矩柱极限承载力和性能的比较（P221图10-7）1

23、0.2 长柱的附加弯矩（1）N-M 包络图（P223图10-9）显示长柱不 同的加载途径对极限承载力的影响（2）影响附加弯矩的因素有：长细比、偏心 距、柱端支承条件、材料的本构关系和 配筋构造、初始偏心、混凝土徐变等（3）各国附加弯矩的计算见P225表10-1,10.3 极限承载力,10.3.1 计算公式（1）四条基本假定（P226）（2）等效矩形应力图的等效条件和特征参数的 确定（P227图10-11）（3）界限受压区高度的确定及其与最大配筋率 的关系（4）计算公式中钢筋应力取值 10.3.2 双向压弯构件（1）受力破坏过程类似单向偏压（2）中和轴和荷载作用平面不垂直,（3）一般分析法：已知

24、二方向的偏心距，建立 平衡方程，迭代求解,（4）试验方法：国外由极限内力包络曲线（P233 图10-16），建立弯矩表达的计算公式（式10-17），用于复核承载力，但配筋 较麻烦（5）弹性叠加法：我国和美国规范采用以轴力 表达的简捷偏安全公式（式10-18），用于 复核，配筋仍麻烦，且对大偏压误差较大（6）等效截面法：等效成单向偏压，计算配筋（补充）,双向压弯构件的等效截面法,y1,x,x1,xeix,e,yeiy,N,Asx,Aswx,Asc,Asy,Aswy,as,等效原则：,等效前后截面惯性矩（绕 x1轴）相等,等效前后截面面积相等,等效前后钢筋面积相等,钢筋条带高度hw=h1-2as，

25、宽度d=As/hw,正截面承载力：,截面设计：,由正截面承载力计算钢筋总面积As,选定角部配筋Asc,向x、y方向分配总面积，得腹部配筋面积 Aswx、Aswy,11 受拉裂缝,11.1 裂缝成因及控制 11.1.1 裂缝成因（1）荷载作用（图11-1）-由计算控制裂缝状态（2）非荷载因素：施工（混凝土收缩和下沉）、环境（温、湿度）、构造等-改善材料性能、采取适当构造措施 11.1.2 裂缝对结构的不利影响（1）钢筋锈蚀，降低结构耐久性（2）降低结构抗渗性，引起渗漏（3）降低刚度，增大变形，影响非结构构件使用（4）引起结构局部损伤，产生不安全感,裂缝的分类与成因,施工期间产生的裂缝和使用期间产

26、生的裂缝,按裂缝的产生时间,龟裂、横向裂缝（与构件轴线垂直）、纵向裂缝、斜裂缝、八字裂缝、X形交叉裂缝等,按裂缝的产生原因,非受力因素产生的裂缝和受力因素产生的裂缝,按裂缝的形态,1.分类,2.成因,固体下沉，表面泌水而引起的。大风、高温使水分从混凝土表面快速蒸发引起的（龟裂）。,（1）塑性裂缝,混凝土的收缩受到约束后产生的裂缝,（2）温度裂缝,大体积混凝土中由于混凝土水化作用产生的水化热使内外混凝土产生温度差。,（3）约束收缩裂缝,1）施工期间的裂缝,因施工程序不当而造成的受力裂缝,（4）施工中 的受力裂缝,1）施工期间的裂缝,2）使用期间的裂缝-钢筋锈蚀引起的裂缝,2）使用期间的裂缝-温度

27、（气温）变化引起的裂缝,2）使用期间的裂缝-地基不均匀沉降引起的裂缝,2）使用期间的裂缝-外部环境引起的裂缝,冻融循环作用,碱骨料反应,盐类腐蚀,外部环境,酸类腐蚀,2）使用期间的裂缝-荷载引起的裂缝,拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝,目前，只有在拉、弯状态下混凝土横向裂缝宽度的计算理论比较成熟。这也是下面所要介绍的主要内容,11.1.3 裂缝控制,根据结构类别、工作环境类别、荷载性质 和钢筋种类确定：（1）裂缝控制等级（三级）（2）最大裂缝宽度限值（0.2-0.4mm）11.2 构件的开裂内力（1）计算目的-验算构件是否开裂、计算裂缝间距和宽度（2）轴拉构件开裂轴力（P242式11-2）（3

28、）受弯构件开裂弯矩（P243式11-8b）11.3 裂缝机理分析,11.3.1 粘结-滑移法(原苏联Saligar),（1）由于某处钢筋和混凝土的粘结破坏，产生 相对滑移而引起裂缝，即以粘结滑移作为 控制裂缝的机理（2）主要影响因素-钢筋直径与配筋率的比值、混凝土的拉应力相对值或开裂弯矩相对值（3）平均裂缝间距约为粘结长度（即应力传递 长度）的1.5倍，按P245式11-11计算（4）假定开裂后贯通截面的裂缝宽度相等（与 试验不符），平均裂缝宽度按P246式11-14 计算,11.3.2 无滑移法(英国Broms、Base),（1）裂缝截面钢筋与混凝土界面的相对滑移很 小，忽略不计，即此处的裂

29、缝宽度为零（2）裂缝宽度随与钢筋的距离 t 而增大，即以构件表面至钢筋的应变梯度作为控制 裂缝的机理（3）主要影响因素 t 或钢筋保护层厚度c（4）平均裂缝间距约为t 的 2 倍（5）平均裂缝宽度按P248式11-15计算（6）当 c 在15-80mm时，Broms、Base计算值 与试验值吻合较好,11.3.3 综合分析法(美国Gergely、Lutz),（1）钢筋应力是决定裂缝宽度的最重要因素（2）既考虑应变梯度的重要作用，又修正钢筋 界面的相对滑移和裂缝宽度为零的假设，考虑粘结-滑移的影响（3）平均裂缝间距按P249式11-17计算（4）机理分析见图11-8、11-9 11.4 裂缝宽度

30、计算（1）我国规范：综合分析法（式11-21、11-23）（2）模式规范：粘结-滑移法（式11-25、11-29）（3）ACI规范：综合分析法（式11-30）,12 弯曲刚度和变形,12.1 构件变形及其控制 12.1.1 变形对结构的不利影响（1）影响结构的内力或承载力（2）妨碍建筑物的使用功能（3）引起非结构构件的损伤（4）造成用户心理的不安全感 12.1.2 截面刚度和构件变形（1）截面变形符合平截面假定（2）截面曲率和刚度随弯矩变化（P258图12-1）（3）梁挠度和刚度的分布（P260图12-2）,12.2 截面刚度计算,12.2.1 各类方法的共同特点（1）变形全过程分析较困难，均

31、采用实用方法（2）应力状态取混凝土开裂钢筋屈服之间（3）保持部分粘结力，存在受拉刚化效应（4）平均应变符合平截面假定 12.2.2 有效惯性矩法(美国)（1）采用换算截面（2）有效惯性矩介于开裂前I0 和开裂截面Icr之间（3）早期按P262式12-12计算平均刚度（4）按P263式12-13计算有效惯性矩,12.2.3 刚度解析法(我国),（1）裂缝间距大致均匀，各截面混凝土压应变、钢筋拉应变呈波浪形变化（P263图12-5）（2）建立几何、物理关系和平衡方程得出截面 平均刚度B（3）确定系数，得刚度计算式（P265式12-17）12.2.4 受拉刚化效应修正法(模式规范)（1）建立弯矩-曲

32、率本构模型（P266图12-7），给出三个基本刚度值B1、B2、B3（2）考虑有关影响，修正开裂弯矩Mcr（3）考虑受拉刚化效应，截面平均曲率按模型 实线分三段计算,12.3 变形计算,12.3.1 一般计算方法（1）用上述方法求得截面弯矩-曲率关系或平均 刚度，采用P260式12-4计算变形（2）运用虚功原理按P268图12-8计算变形 12.3.2 实用计算方法（1）按各段弯矩最大的截面刚度Bmin作为该段的 平均刚度，采用虚功原理计算变形（最小 刚度原则）（我国、美国、模式规范）（2）荷载长期作用下，由于混凝土徐变等因素 引起刚度降低，考虑挠度增大系数，我国 按表12-1采用，美国按式1

33、2-29计算,13 弯剪承载力,13.1 无腹筋梁的破坏形态和承载力 13.1.1 弯剪构件的受力特点（1）无纯剪构件（2）剪力作用下形成二维应力场（3）平截面假定不再适用（4）破坏时发生显著的内力重分布（5）构件延性小，呈脆性破坏 13.1.2 破坏形态 根据剪跨比不同有：剪压（典型）破坏、斜压破坏、斜拉破坏,13.1.3 弯剪承载力的影响因素,（1）剪跨比或跨高比越大，Vu 越低（2）混凝土强度越大，Vu 越高（3）纵筋配筋率越大，Vu 越高（4）截面高度（其他参数不变）越大，Vu 越低 截面宽度（其他参数不变）越大，Vu 越高 此外，还有荷载作用位置、截面形状、轴力等 13.2 腹筋的作

34、用及抗剪成分 13.2.1 腹筋的作用（1）对提高梁的开裂荷载作用不大（2）直接承受部分剪力（3）限制斜裂缝的开展，增大剪压区面积（4）提高骨料的咬合力和纵筋的销栓作用,13.2.2 弯剪承载力的组成,（1）五部分：Vc、Vi、Vd、Vs、Vb（2）各部分承担的比例取决于混凝土强度、腹筋和纵筋的数量和布置等，并在各受力 阶段变化 13.3 极限弯剪承载力的计算 13.3.1 有限元法（1）一般解决:单元类型选择、单元划分（离散 化）、基本方程的建立、非线性方程的求 解等（2）特殊考虑：混凝土和钢筋的二轴破坏准则 和本构关系、裂缝和裂缝界面的处理、钢 筋和混凝土的粘结-滑移本构关系,13.3.2

35、 经验回归法,（1）（我国规范）由试验回归出无腹筋梁弯剪 承载力（P284图13-13），取其下限值（2）对有腹筋梁，附加上箍筋和弯筋的弯剪承 载力，得计算公式（P285式13-10）（3）规定最小截面尺寸，限制斜压破坏（4）其他国家依据的试验资料、承载力标准、计算公式的形式和参数有所不同 13.3.3 简化力学模型（1）梁模型（P287图13-15）没有考虑混凝土的抗剪能力，不合理（2）桁架模型（P288图13-16）假设上弦混凝土不受剪力，不考虑受拉纵筋 的销栓力和沿斜裂缝的骨料咬合作用，不足,13.4 多种受力状态和构造的构件,13.4.1 轴力的影响（1）剪力-轴力包络图见P292图1

36、3-21（2）轴力由拉往压变化时，出现多种破坏形态（偏拉、斜拉、剪压、斜压、小偏压）（3）轴力为拉时，极限承剪力下降；轴力为压时，极限承剪力增强，当轴压比 在0.30.5时，极限剪力最大（4）我国规范在公式中分别增加轴力影响一项-0.2N和+0.07N（5）美国规范对公式中的剪跨比加以修正,13.4.2 剪弯段弯矩变号（连续、伸臂、框架梁）,（1）支座截面剪力、弯矩同时最大（2）受力机理不再是梁，而近似正、反连续拱 或桁架（3）性能取决于广义剪跨比（P295图13-23）广义剪跨比增大，极限弯剪承载力降低 13.4.3 牛腿（1）根据挑出长度（剪跨比）a/h0，分为剪切、斜压、弯压三种破坏形态

37、（2）影响受力性能的因素有：剪跨比、受拉 配筋率、混凝土强度、箍筋数量、加载 垫板尺寸等,14 抗扭承载力,14.1 扭转种类和工程实例 14.1.1 平衡扭转（主扭转）吊车梁、雨棚梁、曲梁、悬臂板边梁、螺旋 楼梯。由平衡条件求解扭矩，通过规范公式 计算，保证足够的抗扭承载力 14.1.2 协调扭转（次扭转）边框架梁。由于内力重分布，扭矩大小受到 构件之间的刚度比影响，为变值，由变形协 调条件求解。规范要求可不进行抗扭验算，但应配置相当于开裂扭矩所需的构造钢筋,14.2 纯扭构件承载力,14.2.1 开裂扭矩 分析思路：（1）分别按弹性和塑性方法求素混凝土 构件的承载力Tu，素（2）近似认为T

38、cr，素=Tu，素（3）忽略钢筋作用，Tcr=Tcr，素 14.2.2 开裂后截面受力分析（1）开裂形式：沿轴线约45度走向的螺旋形裂缝（2）破坏形态：三面开裂一面受压的空间扭曲面（3）配筋量的影响：少筋破坏-Tu=Tcr，脆性，最小配筋率 适筋破坏-类似适筋梁，塑性，承载力计算,部分超筋破坏-有一定塑性，不经济 超筋破坏-脆性，限制最小截面（4）纵筋与箍筋强度比（P305式14-10）在0.6-1.7 之间，两者均屈服，为适筋破坏 14.3 复合受扭构件 14.3.1 压（拉）-扭构件 轴向压（拉）力提高（降低）了开裂扭矩和极限 扭矩，我国和美国分别考虑附加扭矩和修正系数 14.3.2 剪-扭构件 考虑混凝土部分的相关性（见教材）,14.3.3 弯-扭构件,我国不考虑相关性，纵筋叠加 美国考虑了相关性（见教材）14.3.4 弯-剪-扭构件 14.4 极限承载力计算 14.4.1 变角空间桁架模型 14.4.2 斜弯理论,谢谢！,