钢筋混凝土深受弯构件承载能力极限状态计算.pptx

根据试验研究结果，国内外一般将跨高比L/h≤2.0的简支梁和L/h≤2.5的连续梁称为深梁，将L/h≥5.0的梁称为浅梁（一般梁）此处，L为梁的计算跨径，h为梁的截面高。深梁和浅梁的受力特征不同，截面设计和配筋构造也有很大的差异。国内习惯将比深梁的跨高比大，但比浅梁的跨高比小的梁称为短梁。近年来的国内外试验研究表明，短梁的受力特征与浅梁有一定区别，它相当于浅梁与深梁之间的过渡状态。《建混规GB50010-2002》将L/h<5.0的钢筋混凝土梁（包括深梁和短梁）统称为深受弯构件。钢筋混凝土深梁在工业与民用建筑及特种结构中应用较广，例如：剪力墙结构的底层大梁、地下室墙壁和墙式基础梁，各类储仓或水池的侧壁，桥梁结构中的横隔梁等基本上都具有深梁的特点。公路桥梁的柱式墩、台的盖梁，其跨高比大多数在3~5之间，属于深受弯构件的短梁。（一）深梁的受力特点及破坏形态钢筋混凝土深梁因其高度与计算跨径接近，在荷载作用下其受力性能与普通钢筋混凝土梁有较大差异。图9-1是用有限元分析确定的具有不同跨高比的均质弹性材料简支梁在均布荷载作用下，其跨中截面的弯曲应力分布图。从图9-1(b)、(c)、(d)可以看出，深梁的正截面应变分布不符合平截面假设，应力分布亦不能再看作是线性关系。梁的跨高比越少，这种非线性分布越明显。图9-1匀质弹性材料简支梁弯曲应力分布情况(a)L/h=4；(b)L/b=2；(c)L/h=1；(d)L/h<1；（一）简支深梁的内力计算简支深梁的弯矩和剪力计算与一般浅梁相同，可按一般结构力学方法计算。（二）连续深梁的内力计算连续深梁的内力值及其分布规律与一般连续梁不同：其跨中正弯矩比一般连续梁偏大，而支座负弯矩则偏小，且随高跨比及跨数的不同而变化。连续深梁的弯矩和剪力计算，应考虑剪切变形的影响，按二维弹性力学方法计算。在实际设计中，一般均以支座反力推算计算截面的弯矩和剪力值。中国工程建设标准化协会标准《钢筋混凝土深梁设计规程CECS39:92》附录三给出了等跨等截面连续深梁支座反力计算公式（表9-1），这些公式是以弹性有限元法的计算结果为依据，用不同的曲线拟合求得的。表9-1等跨等截面连续深梁支座反力计算公式跨数（一）试验研究表明，影响深受弯构件中抗弯承载力的主要因素有纵向受拉钢筋及水平分布钢筋的强度及数量、跨高比及混凝土强度等级等。为了与浅梁的正截面承载力计算公式相衔接，新修订的《建混规GB50010-2001》和《桥规JTGD62》，采用内力臂z来综合反映各项因素的影响。钢筋混凝土深受弯构件的正截面抗弯承载力应按下式计算（9-1）由于深梁顶部混凝土处于双向受压状态，其跨中截面应变不符合平截面假设，故一般梁的应力图形已不再适用。根据试验资料分析，内力臂z可按下式计算：（9-2）当L<h时，取内力臂z=0.6L。式中h0——截面有效高度h0=h－as，当L/h≤2时，跨中截面取as=0.1h，支点截面取as=0.2h；当L/h>2时，as按受拉钢筋布置情况确定；x——截面受压区高度，其数值可按一般梁的截面力平衡条件确定。应该指出，试验表明水平分布筋对深受弯构件抗弯承载力的作用约占10%~30%，为简化计算，在正截面抗弯承载力计算公式中未考虑此项影响，显然，这样处理是偏于安全的。（二）斜面抗剪承载力计算1．截面限制条件为了与L/h=5时一般受弯构件的受剪截面控制条件相衔接，《桥规JTGD62》根据深梁的实验结果，同时参照《建混规GB50010-2001》的规定，抗剪截面尺寸应符合下列要求：（KN）（9-3）2．斜截面抗剪承载力计算公式试验结果表明，影响深受弯构件斜截面抗剪载力的主要因素为截面尺寸，混凝土强度等级，剪跨比，荷载形式，腹筋配筋率及纵向钢筋配筋率等。所以，在深受弯构件斜截面抗剪承载力计算中应考虑水平腹筋和垂直腹筋二者的作用，同时考虑这两种腹筋的作用随梁的跨高比和剪跨比的变化。对于的情况（例如桩柱式墩台盖梁），水平分布钢筋布置较少，忽略其对抗剪承载力的影响。此时深梁（短梁）的斜截面抗剪承载力可按<桥规JTGD62>给出下列公式计算：（9-4）式中，为为连续梁异号弯矩影响系数，计算近边支点梁段的抗剪承载力时，取=1；计算中间支点梁段时，取=0.9；刚架各节点附件，取=0.9。对于的情况（例如墩台承台），混凝土的抗剪作用将被突出，竖向分布钢筋几乎不起抗剪作用，但应考虑水平分布钢筋的作用，此时深梁的斜截面抗剪承载力可按下式计算：（KN）（9-5）式中m——剪跨比；——纵向受拉钢筋的配筋百分率；——水平分布钢筋的配筋率；——水平分布钢筋的抗拉强度设计值。公式（9-5）中的第一部分为混凝土提供的抗剪承载力，计算公式取自<桥规JTGD62>，第二部分为水平分布钢筋提供的抗剪承载力，计算公式取自<建混规GB50010-2001>。公路桥梁中采