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第6节 极限状态(uls)
-
- 有或无轴力的弯曲
- 本部分适用于梁,板和类似类型构件的未受力区域,在装载前后,这些构件的截面大致保持平面。根据6.5,可以设计和详述梁的不连续区域和其中平面截面不保持平面的其他构件。
- 在确定钢筋混凝土或预应力混凝土横截面的极限弯矩时,做出以下假设:
- 平面截面保持平面。
- 粘结钢筋或粘结预应力筋中的应变,无论是拉伸还是压缩,都与周围混凝土中的应变相同。
- 忽略混凝土的抗拉强度。
- 压缩中混凝土的应力来自3.1.7中给出的设计应力/应变关系。
- 增强或预应力钢中的应力来自于设计曲线3.2(图3.8)和3.3(图3.10)。
-在评估钢筋束中的应力时,应考虑预应力钢筋束的初始应变。
- 混凝土中的压缩应变应限制为或,具体取决于所用的应力 - 应变图,见3.1.7和表3.1。钢筋和预应力钢筋中的应变应限制在(适用时);分别见3.2.7(2)和3.3.6(7)。
- 对于受对称压力加载的钢筋截面,必须假设最小偏心距但不小于20mm,其中h是截面的高度。
- 在近似受同心载荷(e / h lt;0,1)作用的横截面,例如箱梁的受压翼缘,该截面的那部分
平均受压应变应限制为(或如果使用图3.4的双线性关系)。
- 可能的应变分布范围如图6.1所示。
- 对于具有永久无粘结筋的预应力构件,见5.10.8。
- 对于外部预应力筋,假设两个后续接触点(锚或偏差鞍座)之间的预应力钢筋中的应变是恒定的。然后,预应力钢中的应变等于刚完成预应力操作后实现的初始应变,由所考虑的接触区域之间的结构变形引起的应变增加。另见5.10。
钢筋拉伸应变极限
A
- 混凝土压缩应变极限
B
- 混凝土纯压缩应变极限
C
图6.1:极限状态下可能的应变分布
剪切
-
-
- 一般验证程序
-
(1)为了验证抗剪强度,定义了下列符号:
是没有剪切筋的构件的设计抗剪强度。
是屈服剪切钢筋所能承受的剪力设计值。
是构件所能承受的最大剪力设计值,受压杆破坏的限制。在具有倾斜弦的构件中,定义了以下附加值(参见图6.2):
是在斜压弦的情况下受压区中的力的剪切分量的设计值。
是受拉筋中的力的剪切分量的设计值,在斜拉弦的情况下。
图6.2:带有倾斜弦的剪切构件
- 具有抗剪钢筋的构件的抗剪强度等于:
(6.1)
- 在的构件区域中,不需要计算剪切钢筋。是由外部加载和预应力(粘结或未粘结)引起的截面中的设计剪切力。
- 在设计剪切计算的基础上,当不需要抗剪钢筋时,应根据9.2.2提供最小剪切设计钢筋。在有可能横向重新分配荷载的楼板(实心,肋或空心)之类的构件中可以省略最小剪力钢筋。对于不太重要的构件(例如,跨度为2m的过梁),也可以省略最小剪力钢筋,因为它对结构的整体阻力和稳定性没有显著贡献。
- 在根据表达式(6.2)的的区域中,应当提供足够的抗剪钢筋以使得
(参见表达式(6.8))。
- 设计剪切力和翼缘贡献之和不应超过构件中任何位置允许的最大值(见6.2.3)。
- 纵向受拉钢筋应能抵抗剪切引起的附加拉力(见6.2.3(7))。
- 对于主要受均匀分布载荷作用的构件,不需要在距离支座表面小于d的位置处检查设计剪力。
所需的任何抗剪钢筋应继续支撑。此外,应验证支座处的剪切力不超过(另见6.2.2(6) 和6.2.3(8)。
- 如果在截面底部附近施加载荷,除了需要抵抗剪切所需的钢筋外,还应提供足够的垂直钢筋以将载荷传递到截面的顶部。
不需要设计抗剪钢筋的构件
- 剪切阻力V路,C 的设计值由下式给出:
(6.2.a)
最小值
(6.2.b)
其中:
以MPa为单位
d的单位是mm
是受拉钢筋的面积,其超出所考虑面积的部分(见图6.3)。
bw 是受拉区域中横截面的最小宽度[mm]
是由于载荷或预应力[N](压缩时)的横截面中的轴向力。施加的变形对 的影响可以忽略不计。
是混凝土截面面积[mm2]
的单位是[N]
注:使用的和的值可在其国家附录中找到。的推荐值是,的推荐值由表达式
(6.3N)给出,而的推荐值是0.15。
(6.3N)
- 所考虑的部分
A
图6.3:表达式(6.2)中的定义
- 在没有预应力抗剪钢筋的单跨构件中,可以使用表达式(6.2a)计算在弯曲破裂的区域的抗剪承载力。在无裂缝的弯曲区域(弯曲拉伸应力小于),剪切阻力应受混凝土抗拉强度的限制。在这些区域,剪切阻力由下式给出:
(6.4)
其中:
是区域的第二个弯矩
是质心轴上横截面的宽度,允许值根据表达式(6.16)和(6.17)
是在质心轴上方和周围区域的第一个弯矩
对于预应力钢筋,
对于其他类型的预应力,
是从传输长度的起始点考虑的截面距离
是根据表达式(8.18)的预应力元件的传输长度的上限值。
轴向载荷和/或预应力引起的混凝土质心轴上的压应力([MPa],压缩时)
对于宽度随高度变化的横截面,最大主应力可能发生在质心轴之外的轴上。在这种情况下,应通过计算横截面中各轴的来求出剪切阻力的最小值。
- 对于距离支座较近的截面,即弹性质心轴与支座内缘以45度倾斜的直线的交点,不需要根据表达式(6.4)计算抗剪切性,
- 对于受到弯矩和轴向力的构件的一般情况,其可以证明在ULS处的挠度显示为未裂开,参考12.6.3。
- 对于纵向钢筋的设计,在弯曲开裂的区域,中心线应在不利的方向上移动距离
(见9.2.1.3(2))。
- 对于在上侧施加载荷的构件,距离支座边缘(或使用柔性轴承的轴承中心)距离为
该载荷对剪切力V的贡献可以乘以。这种减少可以用于检查表达
=
式(6.2.a)中的。这仅在纵向钢筋完全锚固在支撑处时才有效。对于,应使用值。
然而,在不减小的情况下计算的剪切力应始终满足条件
(6.5)
其中v是剪切混凝土的剪切强度折减系数
注意:在国家/地区使用的值v可在其国家附录中找到。建议值来自:
(f以MPa计) (6.6N)
梁直接支撑 (b)梁挑
图6.4:载荷附近的载荷
- 具有靠近支座和支柱的载荷的梁可替代地设计有支柱和拉杆模型。对于该替代方案,参考6.5。
需要设计抗剪钢筋的构件
- 剪切钢筋构件的设计基于桁架模型(图6.5)。6.2.3(2)中给出了腹板中倾斜支柱角度的极限值。
在图6.5中,显示了以下符号:
是剪切钢筋与垂直于剪切力的梁轴之间的夹角(测得为正,如图6.5所示)
是混凝土受压支柱和垂直于剪切力的梁轴之间的角度
Ftd是纵向钢筋中拉力的设计值
Fcd是纵向构件轴线方向上的混凝土压力的设计值。
bw是张力和压缩和弦之间的最小宽度
z 是定深构件的内部杠杆臂,对应考虑单元中的弯矩。在没有轴向力的钢筋混凝土的剪切分析中,通常可以使用近似值z = 0.9d。
在具有倾斜预应力筋的构件中,应在受拉弦处提供纵向钢筋,以承受由(3)中定义的剪切引起的纵向拉力。
A- 压缩和弦,
B- 支 柱 ,
C- 拉伸弦,
D- 剪切钢筋
图6.5:剪切钢筋构件的桁架模型和符号
- 角度应该是有限的。
注:国家使用的限值可在其国家附录中找到。表达式(6.7N)中给出了建议的限制。
(6.7N)
- 对于竖向剪力配筋构件,抗剪承载力 较小的值:
注意:如果使用表达式(6.10),表达式(6.8)中 的值应减少到
(6.8)
和
(6.9)
其中:
Asw是剪切钢筋的横截面积
s是马镫的间距
fywd是剪切钢筋的设计屈服强度
1是混凝土的剪切强度折减系数
cw是考虑压缩弦中的应力状态的系数
注1:在国家使用的和的值可在其国家附录中找到。的推荐值为(参见表达式(6.6N))。
1
注2:如果抗剪钢筋的设计应力低于特征屈服应力的80%,则v可以视为:
1 = 0,6 对于fck le;60MPa (6.10.aN)
1 = 0,9 – fck /200 gt; 0,5 对于fck ge;60MPa (6.10.bN)
注3:推荐的值如下: 1表示非预应力结构
(1 cp/fcd) 适用于 (6.11.aN)
1.25 适用于 (6.11.bN)
对于 (6.11.cN)
其中:
是由于设计轴向力而在混凝土中测量为正的平均压缩应力。这应该通过考虑钢筋对混凝土截面进行平均来获得。的值不需要在距离支座边缘小于的距离处计算。
注4:剪切钢筋的最大有效横截面积,对于cot 1,由下式给出:
=
(6.12)
- 对于具有倾斜剪切钢筋的构件,其抗剪承载力为较小的值
(6.13)
和
(6.14)
注意:当时最大有效剪力钢筋来自:
=
(6.15)
- 在没有 不连续的区域( 例如, 对于均匀分布的加载),任何长度增量为的剪切钢筋可以使用V中的最小值来计算增量。
- 当腹板包含直径的灌浆管道时,剪切阻力
应根据标称的腹板厚度计算:
(6.16)
其中是
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