【正文】 第 三 章 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 本章主要內(nèi)容： ? 受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造要求 ? 受彎構(gòu)件正截面受力全過程和破壞性特征 ? 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本原則 ? 單筋矩形截面受彎構(gòu)件 ? 雙筋矩形截面受彎構(gòu)件 ? T形截面受彎構(gòu)件 受彎構(gòu)件： P P M Pl/3 V P 截面上通常 有 彎矩 M和剪力 V共同作用 , 而軸力 N可以忽略的構(gòu)件。 l/3 l/3 l/3 人行道板、行車道板，小跨徑板梁橋、 T形梁橋的主梁、橫隔梁等都屬于受彎構(gòu)件。 工程實(shí)例 受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)包括 正截面承載能力計(jì)算和斜截面承載能力計(jì)算。 破壞形態(tài) 正截面受彎破壞 ： 彎矩作用下產(chǎn)生的破壞（沿鉛垂面）。 斜截面受剪破壞 ： 彎矩和剪力共同作用下引起的破壞 （傾斜面） P P P P BC段稱為 純彎段 ， AB、 CD段稱為 彎剪段 + _ A B C D M B A C D V x?x?x?xy?xy?x?1?3?受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算目的： 根據(jù)彎矩組合設(shè)計(jì)值 Md來確定鋼筋混凝土梁和板截面上縱向受力鋼筋的所需面積并進(jìn)行鋼筋的布置 。 構(gòu)造要求： 根據(jù)規(guī)范要求或經(jīng)驗(yàn)總結(jié) ,對(duì)構(gòu)件尺寸、材料強(qiáng)度、等級(jí)、品種、鋼筋數(shù)量、布置位置、間距、直徑、連接等等做出的限制性規(guī)定。 167。 受彎構(gòu)件的截面形式與構(gòu)造 為什么要規(guī)定構(gòu)造要求 ? ? 彌補(bǔ)理論上的不足 ? 施工要求 ? 工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié) ? 其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求 構(gòu)造要求的作用： （ 1）為初擬構(gòu)件尺寸提供參考（如梁h=l/10～ l/18， h/b=2～ 4）； （ 2）與計(jì)算相輔相成； （ 3）反映實(shí)際工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。 一、截面形式和尺寸 梁和板的區(qū)別 梁的截面高度一般大于其寬度，而板的截面高度則遠(yuǎn)小于其寬度。 鋼筋混凝土梁（板）：整體現(xiàn)澆梁（板）、預(yù)制梁（板） 板：矩形（實(shí)心、空心） 截面形式和尺寸 受拉鋼筋受壓區(qū)受拉鋼筋受壓區(qū) 受壓區(qū)受拉鋼筋受拉鋼筋受壓區(qū) 受壓區(qū)受拉鋼筋受壓區(qū)受拉鋼筋圖 a) 整體式板 圖 b) 裝配式實(shí)心板 圖 c) 裝配式空心板 受拉鋼筋受拉鋼筋d ) 矩形梁受壓區(qū)e ) T形梁受壓區(qū)梁：矩形、 T形、 I形、箱形（矩形、 T形中小跨徑時(shí)采用， I形、箱形跨徑較大時(shí)采用） Main Beam Secondary Beam 建筑工程中受彎構(gòu)件常用的截面形式 1）板的尺寸要求 （ 《 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土 橋涵 設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ JTG D62—2022） ） (1)板寬 b 現(xiàn)澆板的寬度一般較大， 設(shè)計(jì)時(shí)取單位板寬 b=1m； 預(yù)制板的寬度 b=1～ （工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、運(yùn)輸和吊裝） (2)板厚 h 由其控制截面上最大的彎矩和板的剛度要求 決定，并滿足構(gòu)造要求。 (3)各種板的最小厚度 規(guī)定 行車道板 h≥120mm，懸臂端厚度 h≥100mm，空心板頂板和底板厚度 h≥80mm，人行道板現(xiàn)澆時(shí) h≥80mm ，預(yù)制時(shí)h≥60mm 板的最小厚度的限制是為保證施工質(zhì)量及耐久性而規(guī)定的 2）梁的尺寸要求 梁寬 b： 120， 150， 180， 200， 220， 250，其后按 50mm一級(jí) 增加（當(dāng)梁高 h≤800mm時(shí)）或按 100mm一級(jí)增加（當(dāng) 梁高 h＞ 800mm時(shí)） 梁高 h： 300， 350， 400， 450， ? 其后按 50mm一級(jí) 增加 800， 900， 100? 按 100mm一級(jí)增加 矩形梁 高寬比 h/b：一般 ～ 裝配式 T形梁 高跨比 h/L： 1/11～ 1/16，肋寬 b常取 150 ～ 180mm 二、受彎構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造 單筋截面： 僅在受拉區(qū)配置受力鋼筋的截面 幾個(gè)概念 雙筋截面： 同時(shí)在受拉區(qū)和受壓區(qū)配置受力 鋼筋的截面 配筋率 ρ （ %） 0bhAs??即： 縱向受力鋼筋截面面積 As與混凝土的有效面積的百分比 受壓區(qū)????????h—— 為截面高度； as —— 縱向受拉鋼筋全部截面的重心 至受拉邊緣的距離 。 補(bǔ)充 :準(zhǔn)確描述應(yīng)為全部縱向受拉鋼筋的合力作用點(diǎn)至受拉邊緣的距離 截面的有效高度 h0 ： sahh ??0b為矩形截面寬度或 T形截面梁肋寬度； 混凝土保護(hù)層 (附表 18) 從鋼筋 (主筋 )外表面至構(gòu)件截面表面之間的最短距離 作用： (1)防止鋼筋銹蝕 (2)使鋼筋和混凝土牢固粘結(jié)在一起 板按支承條件分：簡支、懸臂、連續(xù) 按受力特點(diǎn)和構(gòu)造分：懸臂板、周邊支承板（單向板、雙向板） 板的鋼筋 主梁梁肋端橫隔梁懸臂板（橋面板）周邊支承的板（橋面板）中橫隔梁單向板 當(dāng)板僅為兩邊支承，或者四邊支承，但其 長邊與短邊的比值不小于 2時(shí)，稱單向板 。板基本上沿一個(gè)方向（短邊方向）傳遞彎矩，受力鋼筋應(yīng)沿短邊方向布置，長邊方向彎矩較小，需設(shè)分布鋼筋，以使板受力均勻。 雙向板 當(dāng)板為四邊支承，且長邊與短邊的比值小于 2，則稱其雙向板，兩個(gè)方向同時(shí)承受彎矩，兩個(gè)方向都設(shè)受力鋼筋。 鋼筋種類及作用 (1)主鋼筋 :鋼筋數(shù)量由計(jì)算決定，并滿足構(gòu)造要求。 間距： S ?200mm（因?yàn)檫^稀板內(nèi)鋼筋受力不均，過密混凝 土澆筑不密實(shí)）； 直徑：行車道板 φ≥10mm ，人行道板 φ≥8mm 最小混凝土保護(hù)層厚度 c：應(yīng)不小于鋼筋的公稱直徑且 同時(shí)滿足規(guī)范規(guī)定的最小厚度要求。 直徑：行車道板 φ≥8 mm ，人行道板 φ≥6 mm (2)分布鋼筋： 屬于構(gòu)造配置鋼筋，其數(shù)量不通過計(jì)算 作用： 將力均勻地傳遞給受力鋼筋、固定主鋼筋、抵抗溫度 應(yīng)力和收縮應(yīng)力。 方向： 垂直于受力鋼筋，布置在受力筋的內(nèi)側(cè) 數(shù)量： 分布鋼筋的截面面積不小于板截面面積的 % 間距： S?200mm 梁的鋼筋 梁內(nèi)鋼筋的組成： 縱向受力鋼筋（主鋼筋）、彎起鋼筋或斜鋼筋、箍筋、架立筋、水平縱向鋼筋 1)鋼筋骨架的形式： 綁扎鋼筋骨架 —— 將縱向鋼筋與橫向鋼筋通過綁扎而成的空 間鋼筋骨架，一般用于整體現(xiàn)澆 焊接鋼筋骨架 —— 先將縱向受拉鋼筋（主鋼筋）、彎起鋼筋 或斜筋和架立鋼筋焊接成平面骨架，然后 用箍筋將數(shù)片焊接的平面骨架組成空間骨 架。 彎起鋼筋 縱向鋼筋箍筋架立鋼筋斜筋彎起鋼筋 斜筋架立鋼筋縱向鋼筋焊接鋼筋骨架示意圖 綁扎鋼筋骨架 (1)主鋼筋： 受拉主鋼筋和受壓主鋼筋 直徑： φ12 ～ φ32mm≤φ40mm 排列總原則： 由上至下，下粗上細(xì)，對(duì)稱布置 2）鋼筋種類 數(shù)量由正截面承載力計(jì)算確定，并滿足構(gòu)造要求 作用：協(xié)助混凝土抗拉和抗壓，提高梁的抗彎能力。 最小混凝土保護(hù)層厚度 ：應(yīng)不小于鋼筋的公稱直徑，且應(yīng) 符合規(guī)范要求 (附表 18) 鋼筋凈距： 架立筋箍筋主鋼筋凈距≥???? ? ???( 三層及三層以下)≥???? ? ??( 三層以上)??????水平縱向鋼筋箍筋主鋼筋?? ??? ≥ ????? ??????? ????≥ ???? ??????≥ ????? ??凈距≥ ???? ? ??? ????圖 37 （ 2） 箍筋 由斜截面承載力計(jì)算確定，并滿足構(gòu)造要求在梁內(nèi)是必須設(shè)置的。 作用： ? 提高梁的抗剪能力 ? 與縱筋、架立筋等形成鋼筋骨架 ? 固定主鋼筋的位置 直徑： φ ≥8mm， φ ≥主鋼筋直徑的 1/4 肢數(shù)： 單肢 ——一般不采用 雙肢 ——一般采用單箍雙肢 四肢 ——所箍受拉鋼筋每層多于 5根或所箍受壓 鋼筋每層多余 3根時(shí)采用。 形式：開口，閉口； 四肢、雙肢，單肢 a)開口式雙肢箍筋 b)封閉式雙肢箍筋 c)封閉式四肢箍筋 (3)斜筋（彎起鋼筋） 設(shè)置及數(shù)量均由斜截面承載力計(jì)算確定，并滿足構(gòu)造要求。 彎起鋼筋： 由受拉主鋼筋彎起而成 斜鋼筋： 專門設(shè)置的斜向鋼筋。 彎起角： 45。 h彎起鋼筋架立鋼筋箍筋縱向鋼筋圖31 6 焊 接鋼筋骨架圖31 5 綁 扎鋼筋骨架受壓鋼筋 ????受拉鋼筋箍筋? ??????????? ?????? ???????（ 4） 架立鋼筋 構(gòu)造鋼筋，按構(gòu)造要求布置 作用： 固定箍筋并使主鋼筋和箍筋能綁扎成骨架 直徑： 10~14mm 架立鋼筋 主鋼筋 梁上部無受壓鋼筋時(shí)，需配置架立鋼筋 （ 5） 縱向水平鋼筋 抵抗 溫度應(yīng)力與混凝土收縮應(yīng)力，防止因混凝土受縮及溫度變化而產(chǎn)生 裂縫 作用： 6～ 8mm，當(dāng)梁高時(shí)，沿梁肋高度的兩側(cè)，并在箍筋外側(cè)水平方向設(shè)置 直徑： 面積： （ ～ ） bh （其中 b梁肋寬度， h為梁高） 間距：在受拉區(qū)不應(yīng)大于腹板寬 度 b，且不應(yīng)大于 200mm， 在受壓區(qū)不應(yīng)大于 300mm。 架立筋箍筋主鋼筋凈距≥???? ? ???( 三層及三層以下)≥ ???? ? ??( 三層以上)??????水平縱向鋼筋箍筋主鋼筋?? ??? ≥ ????? ??????? ????≥ ???? ??????≥ ????? ??凈距≥ ???? ? ??? ????167。 受彎構(gòu)件正截面受力全過程和破壞特征 鋼筋混凝土 ——物理力學(xué)性能不同的材料組成的 復(fù)合材料，又是非均質(zhì)、非彈性的材料 ，受力后不符合虎克定理（不成正比），按材力公式計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，因此， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法必須建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上 。 一、試驗(yàn)研究 試驗(yàn)?zāi)康? 鋼筋混凝土梁的受力破壞過程； 在極限荷載作用 下正截面受力和變形特點(diǎn)。 試驗(yàn)簡介 1）適量配筋，對(duì)稱加載，研究純彎段 2）測點(diǎn)布置：撓度，應(yīng)變 3）觀測成果：荷載施加力值，撓度、應(yīng)變數(shù)據(jù)，觀測裂縫 應(yīng)變測點(diǎn)? ??? ??百分表??????應(yīng)變測點(diǎn)彎矩M圖剪力 V 圖?????簡支梁三等分加載示意圖 第 I階段：梁混凝