(水工)-钢筋混凝土结构

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1、第4章钢筋混凝土结构王吉忠4.1材料的力学性能4.1.1钢筋的类别及力学性能4.1.1.1钢筋的种类和级别1）热轧钢筋2）冷拉钢筋3）冷轧带肋钢筋4）热处理钢筋5）碳素钢丝和钢绞线4.1.1.2钢筋的力学性能软钢ss—es理想弹塑性本构模型硬钢应力—应变曲线4.1.1.3混凝土结构对钢筋性能的要求1）钢筋的强度2）钢筋的塑性3）钢筋的可焊性4）钢筋的耐火性5）钢筋与混凝土的粘结力4.1.2混凝土的强度、变形及其影响因素4.1.2.1混凝土的强度1）混凝土立方体抗压强度及混凝土强度等级2）混凝土轴心抗压强度3）混

2、凝土抗拉强度A.直接拉伸法B.劈裂法4）复合应力状态下混凝土的强度4.1.2.2混凝土的变形1）一次短期荷载下的混凝土应力—应变曲线2）混凝土单轴受压应力—应变曲线的简化模型3）混凝土的弹性模量4）混凝土重复荷载下的变形性能5）荷载长期作用下混凝土的变形性能6）混凝土的收缩——混凝土在空气中结硬时体积减小的现象混凝土的徐变混凝土的徐变是指混凝土在长期荷载作用下应变或变形随时间而增长的现象。影响混凝土徐变的因素很多，可主要归结为三个方面：加载史；混凝土内在因素；环境因素。（1）应力越大徐变越大，当混凝土应力较大时

3、（sc＞0.5fc），产生非线性徐变，徐变变形比应力增长要快。荷载持续的时间越长，徐变越大。（2）混凝土龄期越小，徐变越大。（3）混凝土强度高，密实度高徐变小。（4）水灰比越大徐变越大，当水灰比不变时，水泥用量越多徐变越大。（5）构件的厚度小，徐变大。（6）养护条件好（高温高湿）徐变小。4.1.2.3钢筋与混凝土共同工作的基础（1）钢筋与混凝土有大体相同的温度膨胀系数，钢材线膨胀系数为1.2×10-5，混凝土为（1.0～1.5）×10-5。这样，在温度变化时，温度应力的影响一般可不予考虑。（2）混凝土对钢筋起到

4、很好的保护作用，可避免钢筋过早锈蚀，提高耐久性。（3）钢筋与混凝土之间有很好的粘结作用。4.2钢筋混凝土结构基本计算原则4.2.1现行水工混凝土结构设计规范采用的计算方法4.2.1.1结构功能的极限状态及其分类1.极限状态的定义2.极限状态的分类承载力极限状态正常使用极限状态4.2.1.2失效概率及可靠指标假定R，S均符合正态分布Z=R－S＞0时结构处于可靠状态Z=R－S＜0时结构处于失效状态Z=R－S=0时结构处于极限状态Z=R－S的概率分布曲线及β和Pf的关系4.2.1.3荷载分类及荷载代表值1）荷载分类结

5、构上的荷载，按其随时间的变异性不同可分为以下三类;（1）永久荷载（恒荷载）；（2）可变荷载（活荷载）；（3）偶然荷载；2）荷载代表值（1）荷载标准值（2）可变荷载的组合值（3）可变荷载的准永久值荷载的标准值的取值4.2.1.3材料强度的标准值与设计值1）材料强度的标准值mf——材料强度平均值；sf——材料强度标准差；af——材料强度标准值的保证率系数；df——材料强度变异系数。2）材料的强度设计值混凝土γc=1.35软钢取γs=1.1~1.2，碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋等硬钢取γs=1.5材料强度标准值、设计

6、值4.2.2.1承载力极限状态设计表达式1基本组合4.2.2概率极限状态设计的实用设计表达式永久荷载对结构不利永久荷载对结构利2偶然组合4.2.2.2正常使用极限状态设计表达式4.3承载能力极限状态计算4.3.1钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算4.3.1.1受弯构件截面形式4.3.1.2受弯构件正截面试验研究梁的工作阶段A.试验结果分析B.梁的工作阶段Ⅰ.第Ⅰ阶段——拉区混凝土未裂阶段Ⅱ.第Ⅱ阶段——裂缝阶段Ⅲ.第Ⅲ阶段——破坏阶段C.梁正截面破坏形态Ⅰ.适筋破坏Ⅱ.超筋破坏Ⅲ.少筋破坏4.3.1.3正截面受

7、弯承载力计算1）基本假定(1)平截面假定。(2)不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力完全由钢筋承担。(3)采用理想化的混凝土的应力—应变（sc~ec）关系曲线作为计算的依据。(4)钢筋ss~es关系曲线采用理想弹塑性模型。2）界限破坏及界限受压区高度超筋界限破坏适筋ecu=0.0033es=ey=fy/Es图4.3.10适筋、超筋、界限破坏时的截面平均应变图Asx0bh0hbes=eyMus0fyAsMufcx0bh0xbx0bfyAsecu图4.3.11界限破坏时的截面受压区高度及混凝土等效应力图形界限破坏时截面

8、实际相对界限受压区高度x0b:在实际设计计算中，用矩形等效应力图代替实际应力图，并近似取xb=bx0b，故：水工规范去b=0.8,ecu=0.0033,则：(4.3.5)式中xb——相对界限受压区计算高度；xb——界限受压区计算高度；h0——截面有效高度；fy——钢筋抗拉强度设计值；Es——钢筋弹性模量；在进行构件配筋计算或承载力复核时，若计算出的相对受压区计算高度x=x/h0≤xb,