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二級結構之應力、裂縫和變形計算

發布時間:2010-01-14 共1頁

   在前面幾章里.根據承載能力極限狀態原則,已詳細介紹了鋼筋混凝土構件的強度計算及沒計方法。但是,鋼筋混凝土構件除了可能由于強度破壞或失穩等原因達到承載能力極限狀態以外.還可能由于構件變形或裂縫過影響了構件的適用性及耐久性,而達不到結構正常使用要求。因此,對于所有的鋼筋混凝土構件都要求進行強度計算,而對某些構件,例如鋼筋混凝土受彎構件,還要根據使用條件進行正常使用階段的計算。
   對于鋼筋混凝土受彎構件,《公路橋規》規定必須進行使用階段的變形和彎曲裂縫最裂縫寬度驗算,除此之外,還應進行受彎構件在施工階段的混凝土和鋼筋應力驗算。
   與承載能力極限狀態計算相比,鋼筋混凝土受彎構件在使用階段的汁算有如下特點:
   1.鋼筋混凝土受彎構件的承載能力極限狀態是取構件破壞階段,例如,其正截面強度計算即取圖3—10所示的ma狀態為計算圖式基礎。而使用階段一般是指圖3—lo所示的第H階段,即梁帶裂縫工作階段。
   2.在鋼筋混凝土受彎構件的設計中,其強度計算決定了構件設計尺寸、材料、配筋量及鋼筋布置,以保證截面承載能力要于荷載效應;計算方法分截面設汁和截面復核兩種方法。使用階段計算是按照構件使用條件對已設計的構件進行計算,以保證在使用情況下的應力、裂縫和變形小于正常使用極限狀態的限值,這種計算稱為“驗算”。當構件驗算不滿足要求時,必須按承載能力極限狀態要求對已設計好的構件進行修正、調整,直至滿足兩種極限狀態的設計要求。
   3.鋼筋混凝土受彎構件的強度計算必須滿足:荷載效應Mi≤截面承載能力M。,其中荷蓑效應Mi為第二章所述考慮荷載組合系數的效應值,且承載能力Mu亦要考慮材料安全系數及工作條件系數。
   使用階段計算中涉及到的內力,是各種使用荷載在構件截面上各自產生的同類型內力,按荷載組合原則簡單疊加,不帶任何荷載系數。
   在鋼筋混凝土受彎構件正常使用階段的計算中,例如應力驗算和變形驗算,要用到“換算截面”的概念,因此,本章將先介紹受彎構件的換算截面,然后依次介紹正常使用階段各項驗算的方法。
   第二節 換算截面
   鋼筋混凝土受彎構件受力進入第Ⅱ工作階段,其特征是彎曲豎向裂縫已形成并開展,中性軸以下部分混凝土已退出工作,由鋼筋承受拉力,應力為Qg,但還遠小于屈服強度,受壓區
混凝土的壓應力圖形致是拋物線形。而受彎構件的荷載—撓度(跨中)關系曲線是一條接近于直線的曲線。因而,鋼筋混凝土受彎構件的第Ⅱ工作階段又町稱為開裂后彈性階段。
   對于第Ⅱ工作階段的計算,一般有下面的三項基本假定。
   (1)乎截面假定。即認為梁的正截面在梁受力并發生彎曲變形以后,仍保持為平面。
   根據平截面假定,平行于梁中性軸的各縱向纖維的應變與其到中性軸的距離成正比。同時,由于鋼筋與混凝土之間的粘結力,鋼筋與其同一水平線的混凝土應變相等,因此,以下兩式戔立(圖9—]):

式中:E'h、Eh——分別為混凝土的受拉和受壓平均應變;
   Eg——與混凝土的受拉平均應變為E'h的同一水平位置處的鋼筋平均拉應變;
   x——受壓區高度;
   ho——截面有效高度。

   式(9—5)表明,在鋼筋同一水平位置處混凝土拉應力。Q'h,為鋼筋應力Qh的1/ng倍,換言之,睡藥的拉應力Qg是同一水平位置處混凝土拉應力Qh,的ng倍。

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