1,混凝土結(jié)構(gòu)包括素混凝土結(jié)構(gòu),,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),,和其他形式的加勁混凝土結(jié)構(gòu)。 2,,混凝土和鋼筋共同工作的條件是: (1)鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力,,使兩者結(jié)合為整體。 (2)鋼筋與混凝土兩者之間線脹系數(shù)幾乎相同,, 3,、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)其主要優(yōu)點(diǎn): (1)材料利用合理 (2)耐久性好 (3)耐火性好 (4)可模性好 (5)整體性好 (6)易于就地取材 5、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)缺點(diǎn): 主要是結(jié)構(gòu)自重較大,,抗裂性較差,,一旦損壞修復(fù)比較困難,施工受季節(jié)環(huán)境影響較大等,,這就使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍受到一定限制,。 混凝土按化學(xué)成分分為碳素鋼和普通低合金鋼。 按生產(chǎn)工藝和性能不同分為:熱軋鋼筋,,中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋,,消除應(yīng)力鋼筋,鋼絞線,,和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋,。 冷加工鋼筋是將某些熱軋光面鋼筋經(jīng)冷卻冷拔或冷軋冷扭進(jìn)行再加工而形成的直徑較細(xì)的光面或變形鋼筋。有冷拉鋼筋,,冷拔鋼筋,,冷軋帶肋鋼筋,和冷軋扭鋼筋,。 9.鋼筋的冷彎性能:檢驗(yàn)鋼筋韌性,,內(nèi)部質(zhì)量和加工可適性的有效方法,是將直徑d的鋼筋繞直徑為直徑為D的彎芯進(jìn)行彎折,,在到達(dá)冷彎角度時(shí),,鋼筋不發(fā)生裂紋,斷裂,、起層現(xiàn)象,。 10.鋼筋的疲勞是指鋼筋在承受重復(fù)周期性的動(dòng)荷載作用下,經(jīng)過一定次數(shù)后,,從塑性破壞變成脆性破壞的現(xiàn)象,。 鋼筋的疲勞強(qiáng)度是在某一規(guī)定的應(yīng)力幅內(nèi),經(jīng)受一定次數(shù)循環(huán)荷載后發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值,。 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求 (1)鋼筋的強(qiáng)度 (2)鋼筋的塑性 (3)鋼筋的可焊性 (4)鋼筋與混凝土的粘結(jié)力 混凝土是用水泥,,水,砂,,石料以及外加劑等原材料經(jīng)攪拌后入模澆筑,,經(jīng)養(yǎng)護(hù)硬化形成的人工石材,。 水泥凝膠體是混凝土產(chǎn)生塑性變形的根源,并起著調(diào)節(jié)和擴(kuò)散混凝土應(yīng)力的作用,。
混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20,,采用400MP不小于C25,承受重復(fù)荷載的不應(yīng)低于C30,,預(yù)應(yīng)力不宜低于C40,,且不應(yīng)低于C30 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度不僅與養(yǎng)護(hù)是的溫度濕度和齡期有關(guān),還與立方體試件的尺寸和試驗(yàn)方法密切相關(guān),。 混凝土的變形分兩類:混凝土的受力變形,,包括一次短期間加荷的變形,荷載長期作用下的變形,,多次重復(fù)荷載下的變形,。2是混凝土由于收縮或由于溫度變化產(chǎn)生的變形。 混凝土強(qiáng)度越高延性越低,。 螺旋筋能很好地提高混凝土的強(qiáng)度和延性,;密排箍筋能較好地提高混凝土延性,但提高強(qiáng)度不明顯,。 橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值稱為橫向變形系數(shù)Vc 可取0.2 混凝土的變形模量:彈性模量Ec ,,切線模量Ec〞;割線模量Ecˊ 總變形ε包含彈性變形和塑性變形。V是混凝土受壓時(shí)的彈性系數(shù),,為混凝土彈性變形與總應(yīng)變的比值,。 16.疲勞破壞: 混凝土在荷載重復(fù)作用下引起的破壞。疲勞強(qiáng)度FcF是混凝土能承受多次重復(fù)作用而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力限值,。 17.混凝土的徐變:混凝土在荷載的長期持續(xù)作用下,,混凝土的變形隨時(shí)間而緩慢增長的現(xiàn)象。 徐變值與應(yīng)力的大小成正比,,稱為線性徐變,。臨界是0.5;0.5到0.8,,徐變的增長比應(yīng)力快,,稱為非線性徐變。 混凝土的收縮水一種隨時(shí)間增長而增長的變形,。 18.徐變有利影響:有利于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力重分布,,減少應(yīng)力集中現(xiàn)象及減少溫度應(yīng)力等,;在某種情況下,徐變有利于防止結(jié)構(gòu)物裂縫形成,。 20.影響混凝土徐變的因素很多,,總的來說可分為三類: (1)內(nèi)在因素 內(nèi)在因素主要是指混凝土的組成與配合比。水泥用量大,,水泥膠體多,,水膠比越高,徐變越大,。要減小徐就應(yīng)盡量減少水泥用量,,減少水膠比,增加骨料所占體積及剛度,。 (2)環(huán)境影響 環(huán)境影響主要是指混凝土的養(yǎng)護(hù)條件以及使用條件溫度和濕度影響,。養(yǎng)護(hù)的溫度越高,濕度越大,,水泥水化作用越充分,,徐變就越小,采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少20%--35%,;試件受荷后,,環(huán)境溫度越低、濕度越大,,以及體表比(構(gòu)件體積與表面積的比值)越大,,徐變就越小。 (3)應(yīng)力條件 應(yīng)力條件的影響包括加荷時(shí)施加的初應(yīng)力水平和混凝土的齡期兩個(gè)方面,。在同樣的應(yīng)力水平下,,加荷齡期越早,混凝土硬化越不充分,,徐變就越大,;在同樣的加荷齡期條件下,施加的初應(yīng)力水平越大徐變越大,。 21.徐變值與應(yīng)力的大小成正比,,這種徐變稱為線性徐變。徐變的增長較應(yīng)力增長快,,這種徐變稱為非線性徐變,; 23.混凝土的收縮是一種隨時(shí)間增長而增長的變形。 24.鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力由三部分組成: (1)化學(xué)膠結(jié)力 (2)摩阻力 (3)機(jī)械咬合力 25. 影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素主要有: (1)鋼筋表面形狀 試驗(yàn)表明,,變形鋼筋的粘結(jié)力比光面鋼筋高出2~3倍,,因此變形鋼筋所需的錨固長度比光面鋼筋要短,而光面鋼筋的錨固端頭則需要作彎鉤以提高粘結(jié)強(qiáng)度。 (2)混凝土強(qiáng)度 變形鋼筋和光面鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度均隨混凝土強(qiáng)度的提高而提高,,但不與立方體抗壓強(qiáng)度fcu成正比,。粘結(jié)強(qiáng)度 與混凝土的抗拉強(qiáng)度Ft大致成正比例關(guān)系。 (3)保護(hù)層厚度和鋼筋凈距 混凝土保護(hù)層和鋼筋間距對粘結(jié)強(qiáng)度也有重要影響,。對于高強(qiáng)度的變形鋼筋,,當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度較小時(shí),外圍混凝土可能發(fā)生劈裂粘結(jié)強(qiáng)度降低,;當(dāng)鋼筋之間凈距過小時(shí),,將可能出現(xiàn)水平劈裂而導(dǎo)致整個(gè)保護(hù)層崩落,從而使粘結(jié)強(qiáng)度顯著降低,,如圖2.38所示,。 (4)鋼筋澆筑位置 粘結(jié)強(qiáng)度與澆筑混凝土?xí)r鋼筋所處的位置也有明顯的關(guān)系。對于混凝土澆筑深度過大的“頂部”水平鋼筋,,其底面的混凝土由于水分、氣泡的逸出和骨料泌水下沉,,與鋼筋間形成了空隙層,,從而削弱了鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用. (5) 橫向鋼筋 橫向鋼筋(如梁中的箍筋)可以延緩徑向劈裂裂縫的發(fā)展或限制裂縫的寬度,從而可以提高粘結(jié)強(qiáng)度,。在較大直徑鋼筋的錨固區(qū)或鋼筋搭接長度范圍內(nèi),,以及當(dāng)一排并列的鋼筋根數(shù)較多時(shí),均應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的附加箍筋,,以防止保護(hù)層的劈裂崩落,。 (6)側(cè)向壓力 當(dāng)鋼筋的錨固區(qū)作用有側(cè)向壓應(yīng)力時(shí),可增強(qiáng)鋼筋與混凝土之間的摩阻作用,,使粘結(jié)強(qiáng)度提高,。因此在直接支承的支座處,如梁的簡支端,,考慮支座壓力的有利影響,,伸人支座的鋼筋錨固長度可適當(dāng)減少。 極限狀態(tài)是當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)(失穩(wěn)變形)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一特定功能的要求時(shí),,此特定狀態(tài)就為極限狀態(tài),。 作用效應(yīng)S是指由作用引起的結(jié)構(gòu)或者是構(gòu)件的反應(yīng)。 結(jié)構(gòu)抗力R是指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗內(nèi)力和變形的能力,。它是材料性能,、幾何參數(shù)、計(jì)算模式的函數(shù),。 結(jié)構(gòu)的可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率,。建筑結(jié)構(gòu)三個(gè)等級:1—重要的工業(yè)和民用建筑,破壞后果很嚴(yán)重,2,,一般的,,后果嚴(yán)重,3,,次要的建筑物,,破壞后果不嚴(yán)重。 永久荷載分項(xiàng)系數(shù),,對由可變荷載控制的,,分項(xiàng)系數(shù)rG=1.2;永久荷載控制是rG=1.35 可變荷載系數(shù),,一般情況下γQ=1.4;對于標(biāo)準(zhǔn)大于4KN/M2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載,,rG=1.3 可變荷載的準(zhǔn)永久值是按正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載代表值。 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值是一種特征值,,其取值原則是在符合規(guī)定質(zhì)量的材料強(qiáng)度實(shí)測總體中,,標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率。 熱軋鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按屈服強(qiáng)度確定,,無明顯屈服點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按條件屈服強(qiáng)度確定(取抗拉強(qiáng)度的0.85倍) 材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值是在承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)中所采用的材料強(qiáng)度代表值,,材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值由材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以分項(xiàng)系數(shù)得到。 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀態(tài):持久設(shè)計(jì)狀況,,短暫設(shè)計(jì)狀況,,偶然設(shè)計(jì)狀況,地震設(shè)計(jì)狀況,。 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最大撓度應(yīng)按照荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久值組合演算,。預(yù)應(yīng)力應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)組合驗(yàn)算 一級按標(biāo)準(zhǔn)組合驗(yàn)算,二級按標(biāo)準(zhǔn)組合驗(yàn)算,,三級可按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響的的效應(yīng)計(jì)算,。 為保證鋼筋與混凝土的粘接和混凝土澆筑的密實(shí)性,梁上部鋼筋水平方向的凈間距d1不應(yīng)小于30mm和1.5d 適筋截面梁受力過程三個(gè)階段:1,,彈性工作階段,,此階段未受壓區(qū)應(yīng)力圖形為三角形,而受拉區(qū)混凝土應(yīng)力接近均勻分布,。2,,帶裂縫工作階段,在裂縫截面處的受拉混凝土大部分退出工作,,拉力基本上有鋼筋承擔(dān),,受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖呈曲線分布;3,,破壞階段,,此時(shí)受拉鋼筋先屈服,而后裂縫向上延伸,直至受壓區(qū)混凝土被壓壞,,應(yīng)力圖形曲線分布較豐滿,。 混凝土即將壓壞的狀態(tài)為正截面破壞極限狀態(tài),為承載力計(jì)算的依據(jù),。 配筋率與受彎構(gòu)件正截面破壞特征,。 縱向鋼筋配筋率:鋼筋混凝土梁受彎破壞特征,與受拉鋼筋面積As和構(gòu)件截面上混凝土有效面積bho的比值有關(guān),。ρ=As/bho 適筋梁,,破壞特征受拉鋼筋首先屈服,然后受壓區(qū)混凝土被壓碎,,屬于延性破壞,。 超筋梁,受壓混凝土先被壓碎,,受拉鋼筋未屈服,,屬于脆性破壞。 少筋梁,,混凝土一開裂,,就破壞,屬于受拉脆性破壞,,且承載能力低,應(yīng)用不經(jīng)濟(jì),,工程中避免采用,。 平截面假設(shè):受彎構(gòu)件正截面彎曲變形后,截面平均應(yīng)變保持為平面,,即截面上各點(diǎn)應(yīng)變與該點(diǎn)到中和軸的距離成正比,。 ξ是將等效矩形應(yīng)力圖受壓區(qū)高度x與截面有效高度ho的比值,稱為相對受壓區(qū)高度,。 界限相對受壓區(qū)高度,,界限破壞時(shí),受拉鋼筋屈服與受壓混凝土壓碎同時(shí)發(fā)生,,這時(shí)受壓區(qū)高度x與截面有效高度ho的比值,。 界限破壞等效矩形應(yīng)力圖的相對受壓區(qū)高度xb,則界限破壞時(shí)的界限相對受壓區(qū)高度ξb,,界限受壓區(qū)高度ξb僅與材料性能有關(guān),,而與截面尺寸無關(guān)。當(dāng)相對受壓區(qū)高度ξ<ξb,受拉鋼筋先破壞,,然后受壓混凝土破壞,,屬于適筋梁;當(dāng)>時(shí),受壓混土先破壞,,受拉鋼筋未屈服,,屬于超筋;當(dāng)=時(shí),,同時(shí)屈服和壓碎,,屬于適筋梁上限。ξb,受拉鋼筋先破壞,,然后受壓混凝土破壞,,屬于適筋梁;當(dāng)>
①適筋截面梁的延性破壞,,特點(diǎn)是受拉鋼筋先屈服,,而后受壓區(qū)混凝土被壓碎;②超筋截面梁的脆性破壞,,特點(diǎn)是受拉鋼筋未屈服而受壓混凝土先被壓碎,,其承栽力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度; ③少筋截面梁的脆性破壞,,特點(diǎn)是受拉區(qū)混凝土一開裂受拉鋼筋就屈服,,甚至進(jìn)入硬化階段,而受壓區(qū)混凝土可能被壓碎,,也可能未被壓碎,,它的承栽力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。 工程設(shè)計(jì)中,,受彎構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算分為截面設(shè)計(jì)和界面復(fù)核兩種,。 箍筋和彎起鋼筋統(tǒng)稱為腹筋。有腹筋梁是配置了箍筋,,彎起鋼筋和縱筋,,僅僅有縱筋的是無腹筋梁。 33. 無腹筋梁的受剪破壞形態(tài)(1)斜壓破壞(λ<1>1> 當(dāng)集中荷載距支座較近時(shí),,剪跨比A很小,,集中荷載和支座間的主壓應(yīng)力較大,斜裂縫多而細(xì)密,,且在梁腹主壓應(yīng)力作用下發(fā)生,,裂縫方向與支座和荷載作用點(diǎn)的連線基本一致,斜壓破壞如同斜向受壓短柱的受壓破壞,。斜壓破壞受剪承載力主要取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度,,破壞荷載為梁受剪承載力的上限,呈受壓脆 性破壞特征2)剪壓破壞(1λ<3)>3)>由于剪跨比適中,,斜裂縫出現(xiàn)后,,部分荷載通過受壓混凝土傳遞到支座,,承載力沒有很快喪失。主斜裂縫形成后,,隨著荷載增大,,斜裂縫頂端剪壓區(qū)混凝土在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力共同作用下被壓碎而破壞. 剪壓破壞的過程比斜壓破壞緩慢,梁的最后破壞是因主斜裂縫的迅速發(fā)展引起,,破壞仍呈脆性,剪壓破壞的承載力在很大程度上取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度,,部分取決于斜裂縫頂端剪壓區(qū)混凝土的復(fù)合(剪壓)受力強(qiáng)度,其承載力介于斜拉破壞和斜壓破壞之間,。(3) 斜拉破壞(λ>3)當(dāng)剪跨比很大時(shí),,無腹筋梁極易發(fā)生斜拉破壞。由于正應(yīng)力與剪應(yīng)力的比值較大,,當(dāng)混凝土的主拉應(yīng)力產(chǎn)生的拉應(yīng)變超過混凝土極限拉應(yīng)變時(shí),,立刻出現(xiàn)斜裂縫,并迅速向受壓邊緣延伸,,很快形成主裂縫,,將構(gòu)件整個(gè)截面劈裂成兩部分而破壞。斜拉破壞的破壞荷載較小,,破壞取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度,,梁的抗剪承載力很低,屬于受拉脆性破壞34. 影響無腹筋梁受剪承載力的因素(1)剪跨比λ.無腹筋梁的受剪破壞形態(tài)要受剪跨比的影響,,其實(shí)質(zhì)是因?yàn)榧艨绫圈?M/Vho=a/ho反映了截面彎矩與剪的荷載組合情況,,從而直接影響到梁中的應(yīng)力狀態(tài)。 (2)混凝土強(qiáng)度 受剪的三種破壞形態(tài)中,,斜拉破壞取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度,,剪壓破壞也基本取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度,只有在剪跨比很小時(shí)的斜壓破壞才取決于混凝的抗壓強(qiáng)度,,而斜壓破壞是受剪承載力的上限??梢?,無腹筋梁的受剪破壞是由于混凝土達(dá)到復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度而發(fā)生的,混凝土強(qiáng)度對受剪承載力有很大的 影響,。 (3)縱筋配筋率p 增加縱筋配筋率風(fēng)可限制斜裂縫的發(fā)展,,提高斜縫間骨料咬合力作用,加大混凝土受壓區(qū)截面高度,,提高受剪面積,,增加縱筋的銷栓作用。因此,,受剪承載力隨縱筋配筋率的增大而有所提高,。 (4)尺寸效應(yīng) 對于無腹筋梁,,在其他條件相同的情況下,梁的高度越大,,相對抗剪承載力越低,。尺寸效應(yīng)對無腹筋梁受剪承載力影響的原因是,隨著梁的高度增大,,斜裂縫寬度也較大,,骨料咬合作用削弱,撕裂裂縫較明顯,,從而導(dǎo)致銷栓作用大大降低 (5)其他箍筋的作用:1斜裂縫出現(xiàn)后,,斜裂縫間的拉應(yīng)力由箍筋承擔(dān),與斜裂縫相交腹筋中的應(yīng)力會(huì)突然增大,,增強(qiáng)了梁對剪力的傳遞能力2 箍筋能抑制斜裂縫發(fā)展,,增加斜裂縫頂端混凝土剪壓區(qū)面積,使Vc增大,。3,,箍筋可減少斜裂的寬度,提高斜裂縫間骨料咬合力,,是Vu增加,。4,阻止了混凝土沿縱筋的裂裂縫發(fā)展,,增強(qiáng)了縱筋小栓作用Vd,。5,箍筋參與了斜截面的受彎,,使斜裂出現(xiàn)后a-a截面處縱筋應(yīng)力σs 的增量減少,。適用條件:通過斜截面受檢承載力的計(jì)算配置合適的腹筋,可避免受彎構(gòu)件發(fā)生斜截面的剪壓破壞,。而對于斜壓破壞和斜拉破壞,,應(yīng)通過截面限制條件及最小配筋率來避免。 35. 抵抗彎矩圖:按受彎構(gòu)件正截面計(jì)算所得實(shí)際截面尺寸,、縱向受力鋼筋配情況,,并沿構(gòu)件軸線方向繪出的各截面Mu圖.;通常有支承條件和荷載作用形式所得彎矩,,并沿構(gòu)件軸線方向繪出的分布圖形,,稱為設(shè)計(jì)彎矩圖。 36.鋼筋混凝土構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)可以分為兩類,,即平衡扭轉(zhuǎn)和約束扭轉(zhuǎn),。若構(gòu)件中的扭矩由荷載直接引起,其值可由平衡方程直接求出,,為平衡扭轉(zhuǎn):吊車梁,,雨棚梁,。若扭矩是由相鄰構(gòu)件的位移受到該構(gòu)件的約束而引起的,扭矩值需結(jié)合變形協(xié)調(diào)條件才能求得,,為約束扭轉(zhuǎn),。 37.破壞特征可分為適筋破壞、少筋破壞,、部分超配筋破壞和完全超配筋破壞,。 適筋破壞: 對于箍筋和縱筋配置都合適時(shí),與裂縫相交的鋼筋均能達(dá)到屈服,,然后混凝土壓壞. 其破壞特征類似于受彎構(gòu)件適筋梁破壞,,屬于延性破壞,破壞時(shí)極限扭矩的大小取決于箍筋和縱筋的配筋數(shù)量,。 少筋破壞: 當(dāng)箍筋和縱筋配置數(shù)量過少時(shí),,鋼筋不足以承擔(dān)混凝土開裂后釋放的拉應(yīng)力,一旦開裂,,受扭變形便迅速增大其破壞特征類似于受彎構(gòu)件的少筋梁,,表現(xiàn)出明顯的受拉脆性,受扭承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度,。此時(shí),,構(gòu)件破壞時(shí)的扭矩與開裂扭矩接近,配筋對極限扭矩影響不大,。 完全超配筋破壞: 當(dāng)箍筋和縱筋配置都過多時(shí),,受扭構(gòu)件在破壞前出現(xiàn)較多密而細(xì)的螺旋形裂縫,在鋼筋屈服之前混凝土先壓壞,,為受壓脆性破壞,, 其破壞特征類似于受彎構(gòu)件的超筋梁,屬于脆性破壞,,其受扭承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度,。 部分超配筋破壞: 當(dāng)箍筋和縱筋的配筋比例相差過大時(shí),破壞時(shí)還會(huì)出現(xiàn)兩者中配筋率較小的一種鋼筋達(dá)到屈服,,而另一種鋼筋未達(dá)到屈服的情況,,這種破壞具有一定的延性,但小于適筋構(gòu)件,。
由于受扭鋼筋由封閉箍筋和受扭縱筋兩部分鋼筋組成,兩者的配筋比例對受扭性能及極限受扭承載力有很大影響,。為使箍筋和縱筋均能有效發(fā)揮作用,,應(yīng)將兩部分鋼筋在數(shù)量和強(qiáng)度上加以控制,即控制兩部分鋼筋的配筋強(qiáng)度比,。配筋強(qiáng)度比可定義為受扭縱筋與箍筋的體積比和強(qiáng)度比的乘積根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,,當(dāng)0.5≤ξ≤2.0時(shí),,受扭構(gòu)件破壞時(shí)縱筋和箍筋基本上都能達(dá)到屈服強(qiáng)度,但兩種鋼筋配筋量的差別不宜過大,,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010--2010)建議應(yīng)滿足:0.6≤ξ≤1.7 39.彎剪扭構(gòu)件的破壞形式 1 彎型破壞 M較大,, T/M較小,且剪力不起控制作用,。此時(shí),,彎矩起主導(dǎo)作用,構(gòu)件底部受拉,,頂部受壓,。底部縱筋同時(shí)受彎矩和扭矩作用產(chǎn)生拉應(yīng)力疊加,裂縫首先在構(gòu)件彎曲受拉底面出現(xiàn),,然后向兩側(cè)面發(fā)展,,最后三個(gè)面上螺旋裂縫形成一個(gè)扭曲破壞面。若底部縱筋配置不夠,,則破壞始于底部縱筋受拉屈服,,止于頂部彎曲受壓混凝土壓碎,,,承載力受底部縱筋控制,,且受彎承載力因扭矩的存在而降低, 2扭型破壞 當(dāng)扭矩T較大,,而T/M和T/V均較大,,且構(gòu)件頂部縱筋少于底部縱筋 扭矩引起頂部縱筋的拉應(yīng)力很大,而彎矩較小,,其在構(gòu)件頂部引起的壓應(yīng)力也較小,,所以導(dǎo)致頂部縱筋的拉應(yīng)力大于底部縱筋,破壞始于構(gòu)件頂面縱筋先受拉屈服,,然后底部混凝土被壓碎,,所示,承載力由頂部縱筋控制,。 . 3剪扭型破壞 V和T均較大,, M較小,對構(gòu)件的承載力不起控制作用時(shí),,構(gòu)件在扭矩和剪力的共同作用下,,截面均產(chǎn)生剪應(yīng)力,結(jié)果是截面一側(cè)剪應(yīng)力增大,,另一側(cè)剪應(yīng)力減小,。裂縫首先在剪應(yīng)力較大一側(cè)長邊中點(diǎn)出現(xiàn),然后向頂面和底面擴(kuò)展,,最后另一側(cè)長邊的混凝土壓碎而達(dá)到破壞,, 如果配筋合適,,破壞時(shí)與螺旋裂縫相交的縱筋和箍筋均受拉并達(dá)到屈服。 當(dāng)扭矩較大時(shí),,以受扭破壞為主,;當(dāng)剪力較大時(shí),以收件破壞為主,。 剪扭相關(guān)性定義:構(gòu)件受扭承載力與受彎,,受剪承載力的這種相互影響的性質(zhì)。 通常在荷載作用下,,受壓構(gòu)件其界面上作用有軸力,、彎矩和剪力。 當(dāng)軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸重合時(shí),,稱為軸心受壓構(gòu)件,;當(dāng)彎矩和軸力共同作用于構(gòu)件上或當(dāng)軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸不重合時(shí),稱為偏心受壓構(gòu)件,;當(dāng)軸向力作用線與截面的重心軸平行且沿某一主軸偏離重心時(shí),,稱為單向偏心受壓構(gòu)件;當(dāng)軸向力作用線與截面的重心軸平行且偏離兩個(gè)主軸時(shí),,稱為雙向偏心受壓構(gòu)件,。 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件中,縱向受力鋼筋的作用是與混凝土共同承擔(dān)由外荷載引起的內(nèi)力,,防止構(gòu)件突然脆性破壞,,減小混凝土非均勻質(zhì)性引起的影響??v向鋼筋還可以承擔(dān)構(gòu)件失穩(wěn)破壞時(shí)凸出面出現(xiàn)的拉力以及由于荷載的初始偏心,、混凝土收縮徐變、構(gòu)件的溫度變形等因素所引起的拉力等,。 矩形截面受壓構(gòu)件中縱向受力鋼筋根數(shù)不得少于四根以便與箍筋形成鋼筋骨架,。 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件箍筋的作用是為了防止縱向鋼筋受壓時(shí)壓屈,同時(shí)保證縱向鋼筋的正確位置,,并于縱向鋼筋組成整體骨架,。柱中箍筋應(yīng)做成封閉式箍筋,也可焊接成封閉環(huán)式,。 依據(jù)鋼筋混凝土柱中箍筋的配置方式和作用不同,,軸心受壓構(gòu)件分為兩種情況:普通箍筋軸心受壓柱和螺旋箍筋軸心受壓柱。普通箍筋的作用是防止縱筋壓曲,,改善構(gòu)件的延性,,并與縱筋形成鋼筋骨架。便于施工。而螺旋箍筋柱中,,箍筋外形為圓形,且較密,,除了具有普通箍筋的作用外,,還對核心混凝土起約束作用,提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度和延性,。 計(jì)算配有縱筋和螺旋式(或焊接環(huán)式)箍筋柱的承載力時(shí),,應(yīng)滿足一定的適用條件: 1為了保證在使用荷載作用下,箍筋外層的混凝土不至于過早剝落,,配螺旋式(或焊接環(huán)式)箍筋的軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)比按普通箍筋的軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值大50% 2當(dāng)遇有下列任意一種情況時(shí),,,不考慮間接鋼筋的影響,,當(dāng)L/D>12時(shí),,因構(gòu)件長細(xì)比較大,可能由于初始偏心引起的側(cè)向彎曲和附加彎矩的影響使構(gòu)件的承載力降低,,螺旋式箍筋不能發(fā)揮其作用,。當(dāng)間接箍筋的換算截面面積A小于縱向鋼筋全部截面面積的25%時(shí),可以認(rèn)為間接鋼筋配置得太少,,不能起到套箍的約束作用,。 大偏心受壓破壞———受拉破壞 當(dāng)構(gòu)件截面的相對偏心距e/h較大,即彎矩M的影響較為顯著,,而且配置的受拉側(cè)鋼筋A適合時(shí),,在偏心距較大的軸向壓力N作用下,遠(yuǎn)離縱向偏心力一側(cè)截面受拉,。 關(guān)鍵的破壞特征是受拉鋼筋首先達(dá)到屈服,,然后受壓鋼筋也能達(dá)到屈服,最后受壓區(qū)混凝土壓碎而導(dǎo)致構(gòu)件破壞,。這種破壞形態(tài)在破壞前有較明顯的預(yù)兆,,屬于塑性破壞,這內(nèi)破壞也稱為受拉破壞,。 產(chǎn)生小偏心受壓破壞的條件和破壞形式有三種: 1相對偏心距e/h較小或很小,,截面大部分處于受壓狀態(tài),甚至全截面處于受壓狀態(tài),。 2相對偏心距e/h較大,,但受拉側(cè)鋼筋As配置較多時(shí),這種情況類似于雙筋截面超筋梁,,屬于受拉一側(cè)配筋過多引起的,,一般可能出現(xiàn)在對稱配筋的情況 3當(dāng)相對偏心距很小,而距軸壓力N較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋配置的過少,還可能出現(xiàn)遠(yuǎn)離縱向偏心壓力一側(cè)邊緣混凝土的應(yīng)變首先達(dá)到極限壓應(yīng)變,,混凝土被壓碎,,最終構(gòu)件破壞的現(xiàn)象。 由于工程中實(shí)際存在著荷載作用位置的不定性,、混凝土質(zhì)量的不均勻性及施工的偏差等因素,,都可能產(chǎn)生附加偏心距。 從大小偏心受壓破壞特征可以看出,,兩者之間的根本區(qū)別在于破壞時(shí)受拉鋼筋能否達(dá)到屈服,,這和受彎構(gòu)件與超筋破壞兩種情況完全一致兩種偏心受壓破壞形態(tài)的界限條件,在破壞時(shí)縱向鋼筋As的應(yīng)力達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度,,同時(shí)受壓區(qū)混凝土也達(dá)到極限壓應(yīng)變值,,此時(shí)其相對受壓區(qū)高度稱為界限受壓區(qū)高度。
41.偏心受壓構(gòu)件:當(dāng)彎矩和軸力共同作用于構(gòu)件上或當(dāng)軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸不重合。 42.單向偏心受壓構(gòu)件:當(dāng)軸向力作用線與截面的重心軸平行且沿某一主軸偏離重心,。 43.雙向偏心受壓構(gòu)件:當(dāng)軸向力作用線與截面的重心軸平行且偏離兩個(gè)主軸,。 49.影響耐久性能的主要因素:(1)混凝土的碳化(2)鋼筋的銹蝕: (3)混凝土的凍融破壞:(4)混凝土的堿集料反應(yīng)。(5)侵蝕性介質(zhì)的腐蝕: 51. 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,,其點(diǎn)是:(1) 改善結(jié)構(gòu)的使用性能 (2)減小構(gòu)件截面尺寸,,減輕自重 (3)充分利用高強(qiáng)度鋼筋 (4)具有良好的裂縫閉合性能 (5)提高抗疲勞強(qiáng)度 (6)具有良好的經(jīng)濟(jì)性 52.預(yù)應(yīng)力混凝土主要用于以下一些結(jié)構(gòu)當(dāng)中:(1)大跨度結(jié)構(gòu) (2)對抗裂性有特殊要求的結(jié)構(gòu) (3)某些高聳結(jié)構(gòu)(4)大量制造的預(yù)制構(gòu)件 (5)特殊要求的一般建筑 53.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的分類:(1)按預(yù)應(yīng)力的施加方式分類:分為先張法與后張法兩種。(2)按預(yù)應(yīng)力施加的程度分類全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,。部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,。 (3)按預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間是否存在粘結(jié)作用分類 54.根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間是否存在粘結(jié)作用可分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件兩類。 55.對鋼筋有較高的質(zhì)量要求,,具體為:(1)高強(qiáng)度 (2)與混凝土間有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度 (3)良好的加工性能 (4)具有一定的塑性,。 56.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的對混凝土的基本要求是: (1)高強(qiáng)度 (2)收縮與徐變小 (3)快硬早強(qiáng) 57.張拉控制應(yīng)力 張拉控制應(yīng)力是指張拉鋼筋時(shí),張拉設(shè)備的測力裝置顯示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋橫截面面積得出的應(yīng)力值,。 58.預(yù)應(yīng)力損失:張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 ,, 混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失,預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失,,混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失,,環(huán)形構(gòu)件用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋時(shí)所引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬度按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用效應(yīng)影響計(jì)算的最大裂縫寬度不應(yīng)超過規(guī)定的最大裂縫寬度限值對環(huán)境類別為二a類的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,在荷載準(zhǔn)永久組合下,,受拉邊緣應(yīng)力 20.影響混凝土徐變的因素很多,,總的來說可分為三類: (1)內(nèi)在因素內(nèi)在因素主要是指混凝土的組成與配合比。 (2)環(huán)境影響 環(huán)境影響主要是指混凝土的養(yǎng)護(hù)條件以及使用條件下溫度和濕度影響,。 (3)應(yīng)力條件 應(yīng)力條件的影響包括加荷時(shí)施加的初應(yīng)力水平和混凝土的齡期兩個(gè)方面 正常使用極限狀態(tài)分為可逆正常使用極限狀態(tài)和不可逆正常使用極限狀態(tài)可逆正常使用極限狀態(tài)指當(dāng)產(chǎn)生超越正常使用極限狀態(tài)的作用卸除后,,該作用產(chǎn)生的超越狀態(tài)可以恢復(fù)的正常使用極限狀態(tài)不可逆正常使用極限狀態(tài)指當(dāng)產(chǎn)生超越正常使用極限狀態(tài)的作用卸除后,,該作用產(chǎn)生的超越狀不可恢復(fù)的正常使用極限狀態(tài) 對于可逆正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)荷載效應(yīng)取值可以低一些通常采用準(zhǔn)永久組合,對于不可逆的驗(yàn)算時(shí)取值可以高一些通常采用標(biāo)準(zhǔn)組合裂縫的計(jì)算模式主要有三種:第一類粘結(jié)滑移理論第二類無滑移理論第三類是基于試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)公式 混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度:在開裂截面混凝土受壓區(qū)的高度較小而在未開裂截面的混凝土受壓區(qū)的高度較大,,中和軸呈波浪形,,受壓區(qū)混凝土、受拉鋼筋的應(yīng)變以及界面的曲率均沿構(gòu)件長度變化,,開裂截面的曲率較大,,未開裂截面的曲率較小 混凝土受彎構(gòu)件的長期剛度:鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載長期作用下,受壓區(qū)混凝土將發(fā)生徐變,,即荷載在不增加而混凝土的應(yīng)變將隨時(shí)間增長。 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算中通稱的最小剛度原理,。 1.正常受荷前預(yù)先對混凝土受拉區(qū)施加一定的壓應(yīng)力以改善其在使用荷載作用下混凝土抗拉性能的結(jié)構(gòu)成為“預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)” 2.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土比,,優(yōu)點(diǎn):改善結(jié)構(gòu)的使用性能;減小構(gòu)建截面尺寸,,減輕自重,;充分利用高強(qiáng)度鋼筋;具有良好的裂縫閉合性能,;提高抗疲勞強(qiáng)度,;具有良好的經(jīng)濟(jì)性 3.預(yù)應(yīng)力混凝土主要用于以下一些結(jié)構(gòu):大跨度結(jié)構(gòu),如大跨度橋梁,、體育館和車間,、機(jī)庫等,大塊度建筑的樓蓋體系,、高層建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層等,;對抗裂性有特殊要求的結(jié)構(gòu),如壓力容器,、壓力管道,、水工或海洋建筑,以及冶金,、化工場的車間,、構(gòu)筑物等;某些高聳結(jié)構(gòu)嗎,,如水塔,、煙囪、電視塔,;大量制造的預(yù)制構(gòu)件,,如常見的預(yù)應(yīng)力空心樓板、預(yù)應(yīng)力管樁等,;特殊要求的一般建筑,,如建筑設(shè)計(jì)限定了層高、樓蓋梁等的高度 5.澆筑混凝土前先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法稱為先張法 7.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件對混凝土的要求:高強(qiáng)度,收縮與徐變小,,快硬早強(qiáng) 8.張拉控制力是指張拉鋼筋時(shí),,張拉設(shè)備的測力裝置顯示的總張拉應(yīng)力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋橫截面面積得出的應(yīng)力值 9.張拉應(yīng)力過高時(shí):個(gè)別預(yù)應(yīng)力鋼筋可能被拉斷;施工過程中可能引起構(gòu)件某些部位出現(xiàn)拉應(yīng)力,,甚至開裂,,還可能造成后張法構(gòu)件端部混凝土產(chǎn)生局部受壓破壞;構(gòu)件開裂荷載可能接近構(gòu)件破壞一旦開裂,,很快就臨近破壞,,表現(xiàn)為沒有明顯征兆的脆性破壞性能 10.預(yù)應(yīng)力損失:預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在制造、運(yùn)輸,、安裝,、使用的各個(gè)構(gòu)成中,由于材料性能,、張拉工藝和錨固等原因,,使鋼筋中的張拉應(yīng)力逐漸降低的現(xiàn)象。 12.預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)應(yīng)力損失值的規(guī)定計(jì)算求得的預(yù)應(yīng)力總損失小于下列數(shù)值時(shí),,為保證構(gòu)件的抗裂性能,,應(yīng)按下列數(shù)值取用:先張法構(gòu)件100N/mm2;后張法構(gòu)件80N/mm2
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