钢筋混凝土课件学习教案.pptx
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1、会计学1钢筋钢筋(gngjn)混凝土课件混凝土课件第一页,共214页。 破坏特征:一裂即断,脆性(cuxng), 破坏无预兆;Fmax8kN素混凝土梁 破坏特征(tzhng):裂不等于坏, 破坏有预兆;Fmax36kN钢筋混凝土梁1、受弯构件(梁)第1页/共213页第二页,共214页。F1F2F2、受压构件(gujin)(柱)试验表明:与素混凝土受压构件截面尺寸及长细比相同的钢筋混凝土受压构件相比,不仅承载能力大为提高,而且受力性能得到(d do)改善。第2页/共213页第三页,共214页。3、钢筋(gngjn)和混凝土能够共同工作的原因。混凝土结硬后与钢筋(gngjn)牢固地粘结在一起,能相
2、互传递应力。注意:玻璃纤维(b lixinwi)、碳纤维等抗拉强度高的材料也可作配筋用。混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数。第3页/共213页第四页,共214页。自重大(zhngd)抗裂性较差施工受季节环境影响较大现浇结构模板耗用木材较多 缺点(qudin)优点l耐久性好l耐火性好l整体性好l可模性好l取材容易第4页/共213页第五页,共214页。1.2 混凝土1.2.1 混凝土的强度试验(shyn)方法 :试件与压力机之间不加油脂润滑剂。试件尺寸(ch cun):试件尺寸(ch cun)愈小,摩阻力影响越大,测得的强度愈高。cuf第5页/共213页第六页,共214页
3、。1)试件01.02.0 fcu/fch/b1.02.03.04.0 h/b对抗压强度的影响第6页/共213页第七页,共214页。3、抗拉强度(kn l qin d)ft第7页/共213页第八页,共214页。2)采用(ciyng)劈裂试验测抗拉强度的原因第8页/共213页第九页,共214页。4、复合应力(yngl)状态下的混凝土强度双向受压时,一向的混凝土强度随着另一向压应力增加而增加。双向受拉时,双向受拉混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉强度。一向受拉、一向受压时,混凝土强度均低于单向受力强度。第9页/共213页第十页,共214页。压剪应力状态下,混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低(jing
4、d);当/fc(0.50.7)时,抗剪强度随压应力的增大而减小。三向受压状态(zhungti)下,混凝土的轴心抗压强度随另外两向压应力增加而增加。与侧向应力的关系为:2kffccc第10页/共213页第十一页,共214页。混凝土的变形(bin xng)1)混凝土在单调、短期(dun q)加载作用下的变形。应力(yngl)应变曲线。0A:近似弹性 AB:非线性 BC:体积增大 CF:破坏 中、低强度混凝土第11页/共213页第十二页,共214页。高强混凝土: , 0cu 第12页/共213页第十三页,共214页。 混凝土的弹性模量、变形模量第13页/共213页第十四页,共214页。公路桥规弹性模
5、量确定方法:试验采用棱柱体试件,取应力上限为0.5,进行反复加载510次,取应力应变曲线的斜率作为弹性模量。kcu5c7 .342 . 210,fE经验公式:剪切模量:ccccEuEG4 . 0)1 (2第14页/共213页第十五页,共214页。2)混凝土在长期荷载(hzi)作用下的变形性能(2)原因:在长期荷载的作用下,混凝土胶体中的水分逐渐压出,水泥石逐渐发生粘性流动,微孔隙(kngx)逐渐闭合,结晶体内部逐渐滑动,微细裂缝逐渐产生等综合作用的结果。第15页/共213页第十六页,共214页。(3)徐变曲线第16页/共213页第十七页,共214页。第17页/共213页第十八页,共214页。第
6、18页/共213页第十九页,共214页。原因:硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要(zhyo)是混凝土内自由水分蒸发引起的干缩。第19页/共213页第二十页,共214页。影响(yngxing)因素第20页/共213页第二十一页,共214页。1.3钢筋1.3.1钢筋的种类热轧钢筋强度级别品种外形强度等级代号R235HRB335HRB400KL335光圆钢筋变形钢筋代号直径范围820625 2850625 2850825 2540第21页/共213页第二十二页,共214页。第22页/共213页第二十三页,共214页。 中、高强钢丝、钢绞线u做预应力筋用。中强:8001370M
7、Pa高强:14701860MPa冷加工钢筋 冷加工工艺(gngy):冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。 目的:提高强度,节约钢材。但塑性减小。冷拉钢筋仍有屈服台阶。第23页/共213页第二十四页,共214页。1.3.2 钢筋的强度和变形有明显流幅的钢筋应力应变曲线第24页/共213页第二十五页,共214页。b0.2%0.2没有明显流幅的钢筋应力应变关系这类没有明显流幅的钢筋,在结构设计时,需对这类钢筋定义一个名义的屈服强度作为设计值。将对于参与应变为0.2%时的应力0.2作为屈服点(又称为条件屈服点),公路桥规取:b0.850.2第25页/共213页第二十六页,共214页。混凝土结构对钢筋(gngjn
8、)性能的要求v 强度(qingd)高v 塑性(sxng)好用伸长率和冷弯性能衡量。伸长率同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小, 不反映钢筋总伸长率情况。1051510100100%510100mmlllldldl l1ld第26页/共213页第二十七页,共214页。Dd 冷弯 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好,构件破坏前预兆愈明显。 =90,180 ,反复弯曲要求:冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。D 愈小,要求愈高。反复次数愈高,要求愈高。第27页/共213页第二十八页,共214页。v 可加工性好焊接弯折v 与混凝土粘结锚固性好光面变形变形钢筋比光面钢筋好第28页/共2
9、13页第二十九页,共214页。1.4钢筋与混凝土之间的粘结第29页/共213页第三十页,共214页。粘结(zhn ji)机理分析第30页/共213页第三十一页,共214页。第31页/共213页第三十二页,共214页。影响粘结(zhn ji)强度的因素第32页/共213页第三十三页,共214页。结构按极限状态法设计原则第二章第33页/共213页第三十四页,共214页。结构设计计算方法的演变(ynbin)过程:1.容许(rngx)应力法u以弹性理论为基础,但未考虑材料(cilio)的塑性。u计算在标准荷载作用下,构件任意一点的应力不大于规定的容许应力。u容许应力由材料的强度除以安全系数得到。第34
10、页/共213页第三十五页,共214页。2.破坏阶段(jidun)计算法u计算结构构件(gujin)的承载力时,充分考虑了材料的塑性性能。u按材料(cilio)标准极限强度计算的承载能力必须大于最大荷载产生的内力。u计算的最大荷载由规定的标准荷载乘以单一的安全系数而得到。第35页/共213页第三十六页,共214页。3.极限(jxin)状态法u规定(gudng)了结构的极限状态。u安全系数分为(fn wi):荷载系数、材料系数、工作条件系数u部分荷载系数和材料系数基本上根据统计资料用概率来确定的。第36页/共213页第三十七页,共214页。4、概率极限状态(zhungti)设计法u把影响结构可靠性
11、的各种因素均视为随机变量,以大量的现场实测资料和实验数据为基础,运用统计数学的方法,寻求(xnqi)各变量的统计规律,确定结构的失效概率来表示结构的可靠性。u以可靠(kko)度理论为基础。第37页/共213页第三十八页,共214页。1.结构的可靠性安全性适用性耐久性数量描述2.可靠(kko)度设计(shj)基准期正常设计正常施工正常使用结构在规定的时间内,规定的条件下完成预定功能的概率。第38页/共213页第三十九页,共214页。3.作用、作用效应及分类(1)定义:凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂缝的因素,都称为结构上的作用。(2)一般分类:直接作用:施加在结构上的集中力或分布力。间接
12、作用:温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、地震等。(3)桥规分类:永久作用、可变作用、偶然作用(4)作用效应:作用在结构上产生的反应,如内力、应力、位移、应变、裂缝等,称为作用效应。(5)结构的抗力:结构抵抗作用效应的能力,称为结构抗力。第39页/共213页第四十页,共214页。4.结构(jigu)的极限状态(1)承载(chngzi)能力极限状态 这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载(chngzi)力或不适于继续承载(chngzi)的变形。l整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如滑动、倾覆等);l结构构件或连接处因超过材料强度而破坏;l结构转变成机动体系;l结构或构件丧失(sngsh)稳
13、定;第40页/共213页第四十一页,共214页。(2)正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构(jigu)或结构(jigu)构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值的状态。l影响正常使用或外观的变形;l影响正常使用或耐久性能的局部损坏(如过大的裂缝宽度(kund))l影响正常使用的振动;l影响正常使用的其它特定状态。第41页/共213页第四十二页,共214页。(3)破坏-安全极限状态 又称为条件极限状态,超过这种极限状态而导致的破坏,允许结构发生(fshng)局部的破坏,而对以发生(fshng)局部破坏的结构的其它部分,应当具有适当的可靠度,能继续承受降低了的设计荷载。第42页/共213页第四十
14、三页,共214页。结构(jigu)的失效概率与可靠度指标影响(yngxing)工程结构可靠度的两个综合变量:综合作用效应S综合抗力R结构的功能函数Z=R-S对功能函数作一次观测,可能出现以下三种(sn zhn)情况(如图):Z=R-S0,结构处于可靠状态Z=R-S0,结构已失效或破坏Z=R-S=0,结构处于极限状态SR1R2Z1Z2RS1R1 失效第43页/共213页第四十四页,共214页。结构(jigu)的极限状态方程为:Z=g(R,S)=R-S=0R和S都服从正态分布,则Z也符合正态分布,Z的概率密度为:)()(21exp21)(2zmZzfzzzz其分布如图所示: fz(z)z mz第4
15、4页/共213页第四十五页,共214页。则结构(jigu)的失效概率为:)(21exp21)(21exp21)()0(-2020zzmzzzzfmdttdzmZdzzfzPPzz fz(z)z zZ0可靠PrPf可靠(kko)度指标:22sRsRzzmmm -第45页/共213页第四十六页,共214页。目标(mbio)可靠度定义:用作公路桥梁(qioling)结构设计依据的可靠度。确定方法:校准法。即根据各基本变量的统计参数和概率分布模型(mxng),运用可靠度的计算方法,揭示以往规范隐含的可靠度,以此作为确定目标可靠指标的依据。公路桥梁结构构件的可靠指标(两种极限状态)4.24.75.2脆性
16、破坏3.74.24.7塑性破坏三级二级一级安全等级破坏类型第46页/共213页第四十七页,共214页。2.2我国公路桥涵设计规范(JTG D62-2004)的计算(j sun)原则设计(shj)状况设计(shj)状况持久状况短暂状况偶然状况验算承载能力极限状态和正常使用极限状态一般只验算承载能力极限状态验算承载能力极限状态,视需要验算正常使用极限状态第47页/共213页第四十八页,共214页。承载能力极限状态(zhungti)计算表达式安全等级:安全等级一级二级三级破坏后果很严重严重不严重桥涵类型特大桥、重要大桥大桥、中桥、重要小桥小桥、涵洞结构重要性系数01.11.00.9表达式:),(dd
17、dafRRRS=0第48页/共213页第四十九页,共214页。2.2.3持久状况正常使用极限状态计算表达式以结构弹性理论或弹塑性理论为基础,采用作用的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算。1CS 第49页/共213页第五十页,共214页。按照公路桥涵的受力特点,还要求对钢筋混凝土及预应力混凝土受力构件按短暂状况设计时计算其在制作、运输及安装等施工阶段由自重、施工荷载产生的应力,并不超过规定的限值;按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件,应计算其使用阶段的应力,并不超过限值,按照弹性理论计算。2CS 第50页/共213页第五十一页,
18、共214页。2.3材料(cilio)强度的取值材料强度(qingd)标准的取值原则1)材料(cilio)强度的标准值).(fmkff6450-1=2)材料强度的设计值mkdff/=混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度取1.45热轧钢筋和精轧螺纹钢筋取1.2高强钢丝钢绞线取1.45第51页/共213页第五十二页,共214页。2.3.2混凝土强度标准值和设计值 1.标准尺寸:150mm150mm150mm 2.养护条件:20 2,湿度95%;28d 3.加荷方法:加荷速度0.150.25MPa/s, 垫板不涂油或垫橡胶板。 4.强度保证率:95% ,f = -1.645 立方体抗压强度标准值kcuf.第5
19、2页/共213页第五十三页,共214页。ckc1c2cu,k0.88ff 混凝土强度与试块混凝土强度的修正系数脆性影响系数 棱柱体强度与立方体强度之比值fckfcu,kh b1.00.5012345bbh轴心抗压强度标准值 ckf第53页/共213页第五十四页,共214页。 c1 和 c2 值0.870.8870.9030.9190.9350.9510.9680.9844.00 c20.820.810.800.790.780.770.760.760.76 c1C80C75C70C65C60C55C50C45C40混凝土强度等级第54页/共213页第五十五页,共214页。4500.55kcu,2
20、tk645113480.c).(f.f 轴心抗拉强度标准值tkf第55页/共213页第五十六页,共214页。2.3.3钢筋的强度和标准值抗拉强度标准值fsk:有明显流幅的钢筋,采用国家标准中规定的屈服强度标准值。对钢绞线、预应力钢丝等无明显流幅的钢筋,取0.85b作为设计取用的条件屈服强度。抗压强度标准值计算,或按pppdsssdEfEf但不得大于相应钢筋抗拉强度设计值。第56页/共213页第五十七页,共214页。2.4作用、作用代表值和作用效应(xioyng)组合公路桥涵结构上的作用(zuyng)分类按其随时间的变异性和出现的可能性分为:永久作用(zuyng)、可变作用(zuyng)、偶然作
21、用(zuyng)。作用的代表值作用的标准值作用的频遇值作用的准永久值第57页/共213页第五十八页,共214页。作用效应(xioyng)的组合承载能力极限状态计算(j sun)时的作用效应组合)(kQ2QcQ1kQ11GikGi00jnijmidSSSS正常使用极限状态计算时作用(zuyng)效应组合u短期效应组合u长期期效应组合njjmildSSS1kQ21GiknjjmisdSSS1kQ11Gik第58页/共213页第五十九页,共214页。受弯构件正截面承载力计算第三章第59页/共213页第六十页,共214页。受弯构件的主要(zhyo)破坏形态:第60页/共213页第六十一页,共214页。
22、3.1受弯构件的截面形式(xngsh)与构造截面的形式(xngsh)和尺寸板受拉钢筋受压区hb整体式板u钢筋混凝土简支板的标准(biozhn)跨径不宜大于13m,连续板桥的标准(biozhn)跨径不宜大于25m,预应力连续板桥的标准(biozhn)跨径不宜大于30m。u现浇板宽度比较大,计算时可取单位宽度的矩形截面计算。第61页/共213页第六十二页,共214页。受拉钢筋受压区hb装配式实心板受压区受拉钢筋hb装配式空心板u空心板的顶板和底板厚度,均不应小于80mm,空心板的空洞端部应予以封填。板的厚度由控制(kngzh)截面上的最大弯矩和板的刚度要求决定,人行道板的厚度,就地浇筑的板不宜小于
23、80mm,预制混凝土板不宜小于60mm,行车道板的厚度不宜低于100mm。第62页/共213页第六十三页,共214页。梁受压区受拉钢筋矩形梁h受拉钢筋b受压区翼板腹板T形梁箱形梁第63页/共213页第六十四页,共214页。u现浇矩形截面梁的宽度b通常取120mm、150mm,180mm、200mm、220mm、250mm,以后按50mm或100mm递增(dzng)。矩形截面梁宽高比一般可取2.02.5.u预制的T形截面梁,高跨比一般为1/111/16。跨径较大时用偏小值,梁肋宽度(kund)常取为150mm180mm。T形梁翼版悬臂端厚度不应小于100mm,梁肋处翼版的厚度不宜小于梁高的1/1
24、0。u钢筋(gngjn)混凝土T形、I形截面简支梁标准跨径不宜大于16m,钢筋(gngjn)混凝土箱形截面简支梁标准跨径不宜大于25m,钢筋(gngjn)混凝土箱形截面连续梁标准跨径不宜大于50m。第64页/共213页第六十五页,共214页。受弯构件(gujin)的钢筋构造u钢筋混凝土梁(板)正截面承受弯矩作用时,中和轴以上部分受压,中和轴以下受拉,故在梁(板)的受拉区配置(pizh)纵向钢筋,此种构件称为单筋受弯构件,如果同时在截面受压区也配置(pizh)钢筋,则成为双筋受弯构件u配筋率:截面上配置(pizh)钢筋的多少。0bhAs纵向钢筋的面积截面的有效高度梁宽第65页/共213页第六十六
25、页,共214页。u板的钢筋(gngjn)l四边(sbin)支撑的板,长宽比大于等于2时受力以短边为主,称之为单向板,反之为双向板。l受力主钢筋的直径不宜(by)小于10mm(行车道板)或8mm(人行道板),简支板跨中及连续板的支点处间距不大于200mm。主筋分布筋顺板跨方向分布筋主筋垂直于跨方向l分布钢筋的作用是使主钢筋受力更均匀,同时也起着固定受力钢筋位置、分担混凝土收缩和温度应力的作用。第66页/共213页第六十七页,共214页。u梁的钢筋(gngjn)绑扎钢筋骨架架立钢筋(gngjn)箍筋纵向(zn xin)钢筋弯起钢筋第67页/共213页第六十八页,共214页。(三层以上)三层及三层以
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