混凝土結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)總結(jié)
混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)的知識點(diǎn)你了解多少呢?以下是小編整理的混凝土結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)總結(jié),歡迎參考閱讀!
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。
11.a(chǎn).混凝土的強(qiáng)度等級:混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度(簡稱立方體強(qiáng)度)是衡量混凝土強(qiáng)度的基本指標(biāo),用Fcu表示。我國規(guī)范采用立方體抗壓強(qiáng)度作為評定混凝土強(qiáng)度等級的標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定按標(biāo)準(zhǔn)方法制作、養(yǎng)護(hù)的邊長為150 mm的立方體試件,在28 d或規(guī)定齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值(以N/mm2計(jì))
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/M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。
32. 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面破壞形態(tài)可分為三種:
、龠m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;
、凵俳罱孛媪旱拇嘈云茐,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 )
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(1<λ<3) .="">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?梢姡瑹o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。
38.配筋強(qiáng)度比目的:
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的共同承擔(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(yù)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A(yù)s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A(yù)s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。
40.軸心受壓構(gòu)件:通常在荷載作用下,受壓構(gòu)件其截面上軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸重合。
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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