钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算

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1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）学习与应用讲评张树仁哈尔滨工业大学二零零四年钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算是承载能力极限状态计算的重要内容。新《桥规JTGD62》规定，构件正截面承载力计算以下列基本假定做为计算的基础：1．构件弯曲后，其截面仍保持平面；2．截面受压混凝土的应力图形简化为矩形，其压力强度取混凝土的轴心抗压强度值fcd；截面受拉混凝土的抗拉强度不予考虑；3．钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。极限状态时，受拉区钢筋应力取其抗拉强度设计值fsd或fpd（小偏心受压构件除外）；受压区或受压较大边钢

2、筋应力取其抗压强度设计值或。第四章钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件正截面承载能力计算图4-1预应力混凝土T形截面受弯构件正截面承载力计算图式新《桥规JTGD62》给出的适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件正截面抗弯承载力的基本方程式为（以的T形截面为例）：由得，（4-1）由得，（4-2）公式的适用条件是（4-3）（4-4）将上述公式与老《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023－85（以下简称<桥规JTJ023>）相比可以看出，方程式的基本组成是一样的，只是设计弯矩和材料强度设计值的表达形式有所不同。式中：为相对界限受压区高度（又称受压区高度界限系数），其数值按下式计算，对

3、钢筋混凝土构件，对R235钢筋，取=0.62；HRB335钢筋，取=0.56，HRB400钢筋，取=0.52。对配有预应力钢筋、钢绞线的预应力混凝土构件，对C50以下的混凝土，取=0.40，C55-C60混凝土取=0.38在具体计算时，应注意以下两点变化：1．当进行预应力混凝土连续梁等超静定结构承载能力极限状态时，应考虑预应力次效应（二次力的影响）。式中——预应力（扣除全部预应力损失）引起的次效应；——预应力的荷载分项系数，当预应力效应对结构有利时，取，=1.0对结构不利时取。应该指出，老<桥规JTJ023>规定“对于预应力混凝土连续梁，在弹性阶段计算中，尚应计入由预加应力引起的混凝土弹性

4、变形的二次力，……但在塑性阶段计算中则可不计由预加应力引起的二次力。”新《桥规JTGD62》强调了预应力混凝土连续梁等超静定结构，即使是承载能力极限状态计算仍应考虑由预应力引起的次效应。这是因为试验表明，这种结构在破坏时次效应部分或全部存在。当用软钢作连续梁的预应力钢筋时，若配筋率较低，受压区高度较小，可以形成塑性铰转动，破坏时预应力钢筋部分进入流限，次效应虽然消失较多但仍存在。当用硬钢作预应力钢筋或仍用软钢但受压区高度较大时，截面不能形成明显的塑性铰转动，破坏时次效应始终存在。2．关于“纵向受拉钢筋极限拉应变取为0.01”的限制。新修订的《建混规50010》在正截面承载力计算的基本假设中

5、，增加了“纵向受拉钢筋的极限应变取为0.01”。关于这一限值的物理意义，规范条文说明解释为“对纵向受拉钢筋的极限拉应变规定为0.01，作为构件达到承载能力极限状态的标志之一”。“此值对于有屈服点的热轧钢筋相当于已经进入屈服台阶，意味着钢筋的拉应变超过屈服应变后可得到控制，此外，极限拉应变的规定，表示钢筋的均匀伸长率不得小于0.01，以保证构件具有较充分的延性。”从理论上讲，引入纵向受拉钢筋极限拉应变限制后，正截面承载力计算应以受压区边缘处混凝土应变达到极限值或纵向受拉钢筋应变达到极限值两种情况控制设计。换句话说，这两个极限应变中只要具备其中一个，即标志构件达到极限状态，（图4-2）。（1）

6、以混凝土极限压应变控制设计时，承载力实用简化计算公式的适用条件。众所周知，前面介绍的《桥规JTGD62》给出的正截面承载力计算公式（4-1）（4-2），是以适筋梁的塑性破坏为基础，按受压区混凝土的应变达到极限值控制设计的计算图式导出的。公式适用条件（公式4-3）规定了混凝土受压区高度的最大值限制，其实质是规定纵向受拉钢筋的应变必须大于或等于钢筋的屈服应变（），保证在极限状态下，钢筋进行塑性状态。但对钢筋的最大应变值没有加以限制，显然这与“纵向受拉钢筋极限应变值为0.01”的基本h0hoxoxoycho-ycycho-yc(a)(b)断面图应变图应力图图4-2不同控制条件的正截面承载能力计算

7、图式（a）以混凝土压应变控制设计；（b）以纵向钢筋拉应变控制设计(b)ho-ycycho-ycychohoxoxo假设是相矛盾的。按照图4-1（a）给出的以混凝土压应变控制设计的计算图式，在极限状态下，混凝土压应变达到极限值，而纵向钢筋拉应变应小于极限值。纵向钢筋拉应变控制可以通过规定混凝土受压区高度最小值的限制条件来实现：（4-5）式中，为混凝土压应变达到极限值的同时，恰好纵向受拉钢筋应变也达到极限值时的混凝土受压区相