請(qǐng)選擇章節(jié) 緒論 第1章 鋼筋砼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能 第2章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算原則 第3章 鋼筋砼受彎構(gòu)件的正截面強(qiáng)度 第4章 鋼筋砼受彎構(gòu)件的斜截面強(qiáng)度 第5章 鋼筋混凝土梁承載能力校核與構(gòu)造要求 第6章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載能力計(jì)算 第7章 鋼筋混凝土受扭及彎扭構(gòu)件 第8章 鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的強(qiáng)度 第9章 沖切與局部承壓承載力驗(yàn)算 第10章 受彎構(gòu)件的裂縫與變形驗(yàn)算 第11章 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念及其材料 第12章 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力損失 第13章 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第14章 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì) 第15章 部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件
第一節(jié) 沖切承載力計(jì)算
一、概述二、無腹筋板的沖切承載能力計(jì)算
三、有腹筋板的沖切承載能力計(jì)算四、矩形截面墩柱的擴(kuò)大基礎(chǔ)一、概述
(一)破壞形態(tài)
如圖。
(二)構(gòu)造措施
1、采用增加板的厚度或柱頂加腋的方法,如圖所示。
2、配置腹筋(箍筋和彎起鋼筋)提高抗沖切能力。如圖所示。
3、腹筋配置要求
(1)板的厚度不應(yīng)小于150mm,板的厚度太小,腹筋無法設(shè)置;
(2)箍筋直徑不應(yīng)小于8mm,其間距不應(yīng)大于1/3h0。箍筋應(yīng)采用封閉式,并箍住架立鋼筋;按計(jì)算所需的箍筋,應(yīng)配置在沖切破壞錐體范圍內(nèi),此外,應(yīng)以等直徑和等間距的箍筋自沖切破壞斜截面向外延伸配置在不小于0.5h0范圍內(nèi)(每側(cè)布設(shè)箍筋的長(zhǎng)度≥1.5h0)。
(3)彎起鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm,彎起角根據(jù)板的厚度采用30~45度,每一方向不應(yīng)少于五根;彎起鋼筋的傾斜段應(yīng)與沖切破壞斜截面相交,其交點(diǎn)應(yīng)在離集中反力作用面積周邊以外1/2h~2/3h范圍內(nèi)。
二、無腹筋板的沖切承載能力計(jì)算
(一)計(jì)算簡(jiǎn)圖
計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。
(二)基本公式
k為修正系數(shù),取k=0.7,代入前式,并考慮截面高度尺寸效應(yīng),得無腹筋板抗沖切承載力計(jì)算基本公式:
(三)計(jì)算方法
已知板面荷載設(shè)計(jì)值,板的厚度,柱截面尺寸,混凝土強(qiáng)度等級(jí),驗(yàn)算沖切承載能力,可按下列步驟進(jìn)行:
1.求沖切力Fld
2.按
式計(jì)算
3.代入式
進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算。
三、有腹筋板的沖切承載能力計(jì)算
(一)截面限制條件
配置腹筋時(shí),板的截面限制條件為
(二)配箍筋板沖切承載能力計(jì)算
《公橋規(guī)》規(guī)定混凝土承擔(dān)的沖切力為不配箍筋時(shí)混凝土抗沖切力的一半,其余部分由箍筋承擔(dān)。因此,配置箍筋的板的沖切承載能力計(jì)算基本公式為:
當(dāng)已知板面荷載設(shè)計(jì)值,板的厚度,混凝土和鋼筋等級(jí),可按下列步驟計(jì)算箍筋截面面積:
1.計(jì)算沖切力;
2.驗(yàn)算沖切力;
3.驗(yàn)算截面限制條件;
4.計(jì)算全部箍筋截面面積;
5.選定箍筋肢數(shù)(n)和直徑d,計(jì)算沖切面每側(cè)箍筋間距,
(三)彎起鋼筋抗沖切承載能力計(jì)算
當(dāng)配置彎起鋼筋時(shí),板的抗沖切能力由混凝土和彎起鋼筋兩部分組成。同樣取不配抗沖切鋼筋時(shí)混凝土抗沖切能力的一半,其余由彎起鋼筋承擔(dān),沖切承載能力基本公式為
已知板荷載設(shè)計(jì)值,板的厚度,混凝土和鋼筋等級(jí)時(shí),可按下列步驟計(jì)算彎起鋼筋面積:
1.計(jì)算沖切力;
2.驗(yàn)算沖切力;
3.驗(yàn)算截面限制條件;
4.計(jì)算全部彎起鋼筋截面面積;
5.計(jì)算沖切面每側(cè)彎起鋼筋截面面積:
四、矩形截面墩柱的擴(kuò)大基礎(chǔ)(spread foundations)
基礎(chǔ)的沖切破壞見如圖。
計(jì)算基礎(chǔ)的受沖切承載力時(shí),沖切破壞錐體可取自柱邊和變階處向下作線與底板鋼筋相交處,垂直向下交于基礎(chǔ)底面的范圍,如圖9-6所示。
抗沖切承載力可按下列公式計(jì)算
第二節(jié) 局部承壓破壞機(jī)理
一、局部承壓二、破壞形態(tài)和破壞機(jī)理三、防止局部承壓破壞的措施一、局部承壓
局部承壓(local compression)是指構(gòu)件受力表面,僅有部分面積來承受壓力的受力狀態(tài),如圖所示。
局部承壓時(shí),在局部受壓面上產(chǎn)生較大的縱向(x向)壓應(yīng)力
,隨著離開局部受壓面,該壓應(yīng)力逐漸擴(kuò)散到整個(gè)截面上,變成均勻受壓,這個(gè)局部受壓區(qū)段的長(zhǎng)度約等于構(gòu)件截面的高度h。在此區(qū)段上,還發(fā)生橫向應(yīng)力
。縱向力
和橫向力
的分布如圖所示。
在靠近局部受壓面附近,
為橫向拉力,此應(yīng)力會(huì)使混凝土在局部承壓時(shí)發(fā)生縱向裂縫而導(dǎo)致縱向劈裂破壞。
二、破壞形態(tài)和破壞機(jī)理
對(duì)于混凝土局部承壓的破壞形態(tài),國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的混凝土局部承壓試件的研究。研究表明,混凝土局部承壓的破壞形態(tài)主要與Ac/A(Ac為局部承壓面積,A為試件截面面積)以及Ac在底面積上的位置有關(guān)。對(duì)于Ac對(duì)稱布置于底面上的軸心局部承壓,其破壞形態(tài)主要有三種:
1.先開裂后破壞。
當(dāng)試件截面面積與局部承壓面積比較接近(一般在A/Ac<9),到達(dá)破壞荷載的50%~90%時(shí),試件某一側(cè)面首先出現(xiàn)縱向裂縫。隨著荷載增加,裂縫逐漸延伸,其它側(cè)面也相繼出現(xiàn)類似裂縫。最后承壓面下的混凝土被沖切出一個(gè)楔形體,如圖,試件被劈成數(shù)塊而發(fā)生劈裂破壞。
2、一開裂即破壞。
當(dāng)試件截面面積與局部承壓面積相比較大時(shí)(一般9
3、局部混凝土下陷。
當(dāng)試件的截面面積與局部承壓面積相比很大(一般A/Ac>36)時(shí),在試件整體破壞前,局部承壓面下的混凝土先局部下陷,沿局部承壓面四周的混凝土出現(xiàn)剪切破壞,但此時(shí)外圍混凝土尚未劈裂,荷載還可繼續(xù)增加,直至外圍混凝土被劈成數(shù)塊而最終破壞。
關(guān)于混凝土局部承壓的工作機(jī)理,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出過許多看法,主要有兩種理論:
1、套箍理論
這個(gè)理論認(rèn)為,局部承壓區(qū)的混凝土可看作是承受側(cè)壓力作用的混凝土芯塊。當(dāng)局部荷載作用增大時(shí),受擠壓的混凝土向外膨脹,周圍混凝土起著套箍作用而阻止其橫向膨脹,因此,擠壓區(qū)混凝土處于三向受壓狀態(tài),提高了芯塊混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)周圍混凝土環(huán)向拉應(yīng)力達(dá)到抗拉極限強(qiáng)度時(shí),試件即告破壞,其受力模型如圖所示。
2、剪切理論
在局部荷載作用下,局部承壓區(qū)的受力特性,猶如一個(gè)帶多根拉桿的拱,如圖。緊靠承壓板下面的混凝土,即位于拉桿拱頂部的混凝土,處于三向受壓狀態(tài),故抗壓強(qiáng)度明顯提高。距承壓板較遠(yuǎn)的混凝土,即位于拉桿拱拉桿部位的混凝土承受橫向拉力。當(dāng)局部承壓荷載達(dá)到開裂荷載時(shí),部分拉桿由于局部承壓區(qū)中橫向拉應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度而斷裂,從而產(chǎn)生局部縱向裂縫,此時(shí)尚未形成破壞機(jī)構(gòu),如圖。隨著荷載繼續(xù)增加,更多的拉桿被拉斷,裂縫進(jìn)一步增多和延伸,內(nèi)力進(jìn)一步重分配。當(dāng)達(dá)到破壞荷載時(shí),承壓板下的混凝土在剪壓作用下形成楔形體,產(chǎn)生剪切滑移面,楔形體的劈裂最終導(dǎo)致拱機(jī)構(gòu)破壞,如圖。
三、防止局部承壓破壞的措施
(1)設(shè)置墊板(或墊塊)。
設(shè)置墊板的目的是擴(kuò)大局部承壓面積,減小局部壓應(yīng)力,從而防止局部受壓區(qū)內(nèi)混凝土受壓破壞。墊板(或墊塊)應(yīng)具有足夠的剛度,保證局部壓力均勻地傳遞。
(2)配置間接鋼筋。
在局部壓力作用下,局部受壓區(qū)段,產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),出現(xiàn)縱向裂縫,裂縫一旦出現(xiàn),“套筒”作用大大減小。為了限制縱向裂縫的出現(xiàn)和展開,增加“套筒”作用,在局部受壓區(qū)段內(nèi)可配置間接鋼筋。
間接鋼筋形式,如圖。
第三節(jié) 混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù) 一、混凝土局部承壓提高系數(shù)β 《公橋規(guī)》規(guī)定β按下式計(jì)算: 其中,Ab、Al如圖確定。 二、配置間接鋼筋的混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù) 在實(shí)際工程中,遇到混凝土局部承壓時(shí),一般都要求在局部承壓區(qū)段范圍內(nèi)配置間接鋼筋。 間接鋼筋體積配筋率按下列公式計(jì)算: 1.當(dāng)間接鋼筋為方格網(wǎng)時(shí): 2.當(dāng)間接鋼筋為螺旋筋時(shí): 《公橋規(guī)》規(guī)定按下式計(jì)算 第四節(jié) 局部承壓區(qū)的計(jì)算 一、局部受壓區(qū)的截面尺寸 配置間接鋼筋的混凝土構(gòu)件的局部受壓區(qū)的截面尺寸應(yīng)滿足下列要求: 二、局部承壓區(qū)的承載力計(jì)算 三、局部承壓區(qū)的抗裂性計(jì)算 《公橋規(guī)》規(guī)定其局部受壓區(qū)的尺寸應(yīng)滿足下列錨下混凝土抗裂計(jì)算要求: 混凝土局部承壓修正系數(shù),按表采用。 混凝土強(qiáng)度等級(jí) C50及以下 C55 C60 C65 C70 C75 C80 1.00 0.96 0.92 0.88 0.84 0.80 0.76