【正文】 學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的截面尺寸與構(gòu)造要求： 分為現(xiàn)澆梁和預(yù)制梁 梁的截面尺寸先根據(jù)梁的跨度和荷載、工程經(jīng)驗(yàn)初步確定，然后通過計(jì)算確定。 尺寸選用原則： （ 1）鋼筋混凝土現(xiàn)澆矩形截面梁，梁寬一般采用120mm、 150mm、 180mm、 200mm、 220mm、 250mm等尺寸，其后梁高 h≤800mm時(shí)可按 50mm一級增加，梁高h(yuǎn)800mm時(shí)可按 100mm一級增加。 整體現(xiàn)澆矩形截面梁的高寬比 h/b一般取 ～ 矩形梁的高度一般可取梁跨度（即高跨比）的 1/10～1/18 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的截面尺寸與構(gòu)造要求： （ 2） T形截面梁的高寬比 h/b一般取 ～ （此處 b為肋寬）。 T形截面梁的高跨比（高度與跨徑之比）一般為h/L=1/11～ 1/16。 T形截面梁 翼緣 懸臂端的厚度不應(yīng)小于 100mm；翼緣根部厚度不應(yīng)小于梁高的 1/10，當(dāng)該處設(shè)有承托時(shí)，承托的加厚部分可計(jì)算在內(nèi)。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 鋼筋混凝土梁（板）正截面受彎矩作用時(shí)，中和軸以上受壓，中和軸以下受拉。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本概念 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 配筋率： 構(gòu)件的配置鋼筋的多少通常用的截面配筋率表示，截面配筋率是指縱向受力鋼筋截面面積與混凝土截面有效面積的的比值（用百分比％表示）。 0bhAs??青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本概念 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 鋼筋混凝土保護(hù)層（ c）： 指的是鋼筋邊緣至構(gòu)件截面表面間最短距離。 作用： 為了保護(hù)鋼筋不直接受到大氣的侵蝕和其他環(huán)境因素的作用，同時(shí)，也使得鋼筋和混凝土之間保證有良好的粘結(jié)，其厚度根據(jù)構(gòu)件及其所處環(huán)境條件確定（見書后附表 1－ 8）。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 板的鋼筋 單向板 /雙向板 對于周邊支承的橋面板，當(dāng)長短邊之比大于或等于 2時(shí)，受力以短邊方向?yàn)橹鳎Q為單向板；反之稱為雙向板 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 —板的鋼筋 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的鋼筋 梁內(nèi)鋼筋骨架的形成，一般由綁扎和焊接兩種形式。綁扎鋼筋如下圖示，梁內(nèi)鋼筋一般有縱向受力鋼筋、彎起鋼筋、箍筋及架立鋼筋組成。 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 —梁的鋼筋 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的鋼筋 焊接鋼筋 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 —梁的鋼筋 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的鋼筋 主筋： 直徑為 14～ 32mm，最大不超過 40mm。因?yàn)殇摻钸^粗不僅焊接、彎折困難，而且對抗裂不利。當(dāng)采用兩種不同直徑的鋼筋時(shí)直徑相差至少 2mm以上，以便于在施工中識別。 保護(hù)層厚度： 當(dāng)受力筋保護(hù)層的厚度大于 50mm時(shí)，應(yīng)在保護(hù)層內(nèi)設(shè)置直徑不大于 6mm，間距不大于 100mm的鋼筋網(wǎng)。 鋼筋層數(shù)： 綁扎鋼筋，層數(shù)不宜多于 3～ 4層。焊接鋼筋，層數(shù)一般不超過 6層，以充分發(fā)揮鋼筋的強(qiáng)度。布筋的原則為由下至上，下粗上細(xì)，左右對稱布置。 受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 —梁的鋼筋 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的鋼筋 鋼筋與鋼筋間的凈距： 對于綁扎鋼筋，當(dāng)受力筋為三層及以下時(shí)，不小于 30mm，同時(shí)不小于鋼筋直徑。若受力筋為三層以上時(shí)應(yīng)不小于40mm及 。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的鋼筋 鋼筋與鋼筋間的凈距： 焊接鋼筋，水平方向的凈距同樣應(yīng)不小于40mm及 直徑。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的鋼筋 構(gòu)造鋼筋： 包括架立鋼筋和水平縱向鋼筋 架立鋼筋： 作用：為固定箍筋并與受力鋼筋連成鋼筋骨架， 直徑：架立筋的直徑一般為 10～ 14mm。對于焊接鋼筋骨架，一般受力鋼筋均較大，架立鋼筋也稍大些，通常取16～ 25mm。 水平縱向鋼筋： 作用：在梁側(cè)面發(fā)生混凝土裂縫后，可以減小混凝土裂縫寬度； 直徑和面積：一般采用 6mm～ 8mm光圓鋼筋。梁內(nèi)縱向水平鋼筋的總截面面積，?。?％～ %） bh。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 梁的鋼筋 抗剪鋼筋： 梁內(nèi)還有箍筋、彎起鋼筋和斜筋，這些鋼筋的作用主要是抵抗剪力，箍筋的直徑不宜小于 8mm和 1/4主筋直徑。箍筋直徑：不宜小于 8mm和主鋼筋直徑的 1/4。 箍筋形式： 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 通過一個(gè)鋼筋混凝土簡支梁的試驗(yàn)，對其在荷載作用下正截面受力和變形的變化規(guī)律進(jìn)行分析和研究。 重點(diǎn)： 受彎構(gòu)件正截面受力全過程 受彎構(gòu)件破壞形態(tài) 受彎構(gòu)件正截面受力全過程和破壞形態(tài) 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 荷載 撓度曲線 由試驗(yàn)測得數(shù)據(jù)繪制荷載 撓度曲線，以彎矩為縱軸，以跨中撓度為橫軸。荷載 撓度曲線上有兩個(gè)明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以此將梁的受力和變形全過程分為三個(gè)階段。 第 Ⅰ 階段：沒有裂縫； 第 Ⅱ 階段：帶裂縫工作； 第 Ⅲ 階段：裂縫急劇開展，縱向鋼筋應(yīng)力維持在屈服強(qiáng)度不變。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件正截面破壞狀態(tài) 兩種破壞性質(zhì)： 延性破壞和脆性破壞 對于配筋合適的 RC梁，破壞階段（ III）承載力基本保持不變，變形可以持續(xù)很長，表明在完全破壞以前具有很好的變形能力，有明顯的預(yù)兆，這種破壞稱為“ 延性破壞 ” 無明顯變形或其它征兆的稱為“ 脆性破壞 ” 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 隨著鋼筋和混凝土的配比變化，將對其受力性能和破壞形態(tài)有很大影響，依鋼筋混凝土梁受彎構(gòu)件的配筋情況及破壞性分為： 適筋破壞 適筋梁 超筋破壞 超筋梁 少筋破壞 少筋梁 受彎構(gòu)件正截面破壞狀態(tài) 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 1） 適筋破壞形態(tài)（ ρmin≤ρ≤ρmax） 受彎構(gòu)件正截面破壞狀態(tài) 受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓壞，破壞前有明顯預(yù)兆 ——由于鋼筋要經(jīng)歷較大的塑性變形，隨之引起裂縫急劇開展和梁撓度的激增，為“塑性破壞”。 破壞前可吸收較大的應(yīng)變能。破壞始自受拉區(qū)鋼筋的屈服，屬于延性破壞類型。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 2） 超筋破壞形態(tài)（ ρ＞ ρmax） 受彎構(gòu)件正截面破壞狀態(tài) 超筋梁破壞始自混凝土受壓區(qū)先壓碎，即縱向受拉鋼筋沒有達(dá)到屈服，壓區(qū)混凝土就壓壞，表現(xiàn)為沒有明顯預(yù)兆的受壓脆性破壞的特征。 超筋梁雖配置過多的受拉鋼筋，但梁破壞時(shí)其應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度，不能充分發(fā)揮作用，造成鋼材浪費(fèi)。不僅不經(jīng)濟(jì)，且破壞前沒有預(yù)兆，故設(shè)計(jì)中不允許采用超筋梁 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 3） 少筋破壞形態(tài)（ ρρmin） 受彎構(gòu)件正截面破壞狀態(tài) 少筋梁破壞是受拉區(qū)混凝土一裂就壞。破壞始自受拉區(qū)混凝土拉裂，梁破壞時(shí)的極限彎矩 Mu小于開裂彎矩 Mcr。 梁配筋率 ρ越小， MuMcr的差值越大； ρ越大（但仍在少筋梁范圍內(nèi)）， MuMcr的差值越小。 MuMcr =0時(shí)，從原則上講，它就是少筋梁與適筋梁的界限。這時(shí)的配筋率就是適筋破最小配筋率 ρmin的理論值。在這種特定配筋情況下，梁一旦開裂鋼筋應(yīng)力立即達(dá)到屈服強(qiáng)度。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本原則 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)變形和破壞規(guī)律，提出相關(guān)的計(jì)算方法。 重點(diǎn)： 基本假定 壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形 相對界限受壓區(qū)高度 ξb 最小配筋率 ρmin 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 （ 1）平截面假定： 所有與梁軸垂直的平截面在梁變形后仍保持為平面，平截面上各點(diǎn)的變形與其到中性軸的距離成正比 國 內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)，包括矩形、 T形、 I字形及環(huán)形截面的鋼筋混凝土構(gòu)件受力后，截面各點(diǎn)的混凝土和鋼筋縱向應(yīng)變沿截面的高度方向呈直線變化。同時(shí)平截面假定也是簡化計(jì)算的一種手段。 基本假定 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 （ 2） 受拉區(qū)混凝土不參加工作 ： 受拉區(qū)混凝土開裂后，并沒有完全退出工作，但受力復(fù)雜，且影響甚小，故忽略不計(jì)，假定拉應(yīng)力全由鋼筋承擔(dān)。 基本假定 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 （ 3） 材料應(yīng)力應(yīng)變物理關(guān)系： 混凝土 受壓時(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系，由一條二次拋物線及水平線組成的曲線。 基本假定 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 （ 3） 材料應(yīng)力應(yīng)變物理關(guān)系： 鋼筋 的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系，采用簡化的理想彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，屈服前鋼筋應(yīng)力和應(yīng)變成正比，屈服后，應(yīng)力保持不變。 基本假定 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本原則 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)變形和破壞規(guī)律，提出相關(guān)的計(jì)算方法。 重點(diǎn)： 基本假定 壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形 相對界限受壓區(qū)高度 ξb 最小配筋率 ρmin 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力 Mu的計(jì)算前提是確定受壓區(qū)壓應(yīng)力合力 C及其作用位置 yc?；炯俣ㄒ衙鞔_不考慮受拉區(qū)混凝土的作用，因此將實(shí)際應(yīng)力圖轉(zhuǎn)化為理論應(yīng)力圖， 壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 為了計(jì)算方便，在保證 受壓區(qū)混凝土合力 C大小相等和合力 C作用點(diǎn)位置相同的條件下，用等效矩形應(yīng)力圖形替換實(shí)際的混凝土壓應(yīng)力圖形。等效應(yīng)力矩形由兩個(gè)無量綱參數(shù) γ和 β確定。 系數(shù) γ = 等效矩形應(yīng)力圖應(yīng)力值 / 理論應(yīng)力圖最大應(yīng)力值； 系數(shù) β = 混凝土受壓區(qū)高度 x / 中和軸高度 xc。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本原則 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)變形和破壞規(guī)律，提出相關(guān)的計(jì)算方法。 重點(diǎn)： 基本假定 壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形 相對界限受壓區(qū)高度 ξb 最小配筋率 ρmin 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 目的：通過明確相對界限受壓區(qū)高度 ξb，避免出現(xiàn)超筋破壞。 基本概念： 界限破壞：當(dāng)鋼筋混凝土梁的受拉區(qū)鋼筋達(dá)到屈服應(yīng)變 εy而開始屈服時(shí)，受壓區(qū)混凝土邊緣也同時(shí)達(dá)到其極限壓應(yīng)變 εcu而破壞。 相對界限受壓區(qū)高度 ξb：界限破壞時(shí)，受壓區(qū)混凝土高度 xb 與截面有效高度 h0的比值，即 xb = ξb h0 相對界限受壓區(qū)高度 ξb 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 適筋截面受彎構(gòu)件始于鋼筋屈服，經(jīng)一段變形后混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變破壞，破壞時(shí)鋼筋的拉應(yīng)變 εs εy,受壓區(qū)高度xc ξb h0。 超筋破壞是壓區(qū)混凝土先達(dá)到極限壓應(yīng)變，而受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)變 εs εy，受壓區(qū)高度 xc ξb h0。 結(jié)論：界限破壞是適筋破壞和超筋破壞的界限點(diǎn)，只要保證受壓區(qū)高度小于界限受壓區(qū)高度，即可避免超筋破壞。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 公路橋梁工程受彎構(gòu)件相對界限受壓區(qū)高度 ξb值 相對界限受壓區(qū)高度 ξb 注： 截面受拉區(qū)內(nèi)配置不同種類鋼筋的受彎構(gòu)件，其 ξb值應(yīng)選用相應(yīng)于各種鋼筋的較小者； 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本原則 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)變形和破壞規(guī)律，提出相關(guān)的計(jì)算方法。 重點(diǎn)： 基本假定 壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形 相對界限受壓區(qū)高度 ξb 最小配筋率 ρmin 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 最小配筋率 ρmin ? 作用：為了避免少筋梁破壞，須確定鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最小配筋率 ρmin ? 最小配筋率是少筋梁與適筋梁的界限，當(dāng)梁的配筋率由逐漸減小，梁的工作特性逐漸接近素混凝土結(jié)構(gòu)。故以梁的正截面承載力等于同等截面的素混凝土梁正截面開裂彎矩的原則確定最小配筋率 ρmin。 ? 計(jì)算結(jié)構(gòu)參見教材附表 19 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 只配置受壓鋼筋的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，是單筋截面。 重點(diǎn)： 基本公式及適用條件 計(jì)算方法 單筋矩形截面受彎構(gòu)件 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 依據(jù)第 2章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算基本原則，受彎構(gòu)件基本組合效應(yīng)計(jì)算值 γ0Md不應(yīng)超過截面的承載能力 Mu，即 γ0Md Mu 。 基本公式及適用條件 單筋矩形截面承載力計(jì)算簡圖： 力的平衡： ssdcd Afbxf ?彎矩平衡： ?????????????????22000xhAfxhbxfMMssdcdud?青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 適用條件： 防止超筋破壞 基本公式及適用條件 0hx b??cdsdcdssdb f