钢筋砼梁应力应变计算方法的探讨-论文.pdf

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1、钢筋砼梁应力应变计算方法的探讨余海森(江西省交通科研院南昌330038)摘要：对于钢筋砼梁应力应变的计算，分别用桥梁规范中弹性体假定的应力计算方法和以砼处于弹塑性阶段的应力计算方法进行分析，通过算例比较两者计算结果的差异，提出一些个人的见解。关健词：桥梁工程；钢筋砼梁；应力应变值；计算方法；基本假定；弹性；弹塑性其表达式为：U刖吾￡ix-￡h／(1170一x)钢筋砼梁属于受弯构件。按《公路钢筋砼及预=／F应力砼桥涵设计规范》(以下简称《桥规》)要求，式中：ehI一为与钢筋同一水平处砼受拉平均应变；对于钢筋砼受弯构件的设计，首先按承载能力极限￡一为砼受压平均

2、应变；状态对梁进行强度计算，从而确定构件的设计尺寸、eg-为钢筋平均拉应变；材料、配筋量及钢筋布置，以保证截面承载能力要x一为受压区高度；大于荷载效应；另外，尚需按正常使用极限状态对ho-为截面有效高度。构件进行应力、变形、裂缝计算，验算其是否满足1．1．2弹性体假定正常使用时的一些限值的规定。为检验钢筋砼梁的假定受压区砼的法向应力图形为三角形。钢筋施工是否满足设计要求，均应对形成该梁的材料(钢砼受变构件处在带裂缝工作阶段，砼受压区的应力筋及砼)进行强度检验，但由于砼的养护环境、工分布图形是曲线形，但曲线并不丰满，与直线相差作条件及钢筋的加工、布置等方面，

3、均存在试样与不大，可以近似地看作呈直线分布，即受压区砼的实际构件之间的差异，因而不能完全地说明该构件应力与应变成正比。的工作性能。有时，按需要可对梁进行直接加载试oh=￡hEh验以量测荷载效应值，通过实测值与理论计算值的式中：0h__为砼应力：比较，以检验其工作性能是否能满足设计和规范的eh_-为砼受压平均应变；要求。通常情况下，我们不能直接测定梁体的应力E为砼弹性模量。值，只能通过实测梁体的应变值，进而求算其应力I．1．3受拉区砼完全不能承受拉应力值。但钢筋砼结构属于非匀质材料，不能直接运用在裂缝截面处，受拉区砼已大部分退出工作，材料力学计算公式进行其应

4、力及应变的计算，因此，但在靠近中和轴附近，仍有一部分砼承担着拉应力。本文按弹性阶段应力计算和弹塑性阶段应力计算2由于其拉应力较小，内力偶臂也不大，因此，不考种方法进行分析比较。虑受拉区砼参加工作，拉应力全部由钢筋承担。1按弹性阶段计算应力的方法org。-￡g乜g钢筋砼梁在使用阶段的工作状态可认为与施工式中：0一为钢筋应力；阶段的工作状态相同，都处于带裂缝工作阶段，因e一为受拉区钢筋平均应变；此可按施工阶段的应力计算方法进行计算。E一为钢筋弹性模量。1．1基本假定1．2采用换算截面计算应力《桥规》规定：钢筋砼受弯构件的施工阶段应根据同一水平处钢筋应变与砼的应

5、变相等，将力计算，可按弹性阶段进行，并作以下3项假定。钢筋应力换算为砼应力，则钢筋应力为砼应力的n。1．1．1平截面假定倍(ng=E／En)。由上述假定得到的计算图式与材料认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形后，力学中匀质梁计算图非常接近，主要区别是钢筋砼仍保持为平面，平行于梁中性轴的各纵向纤维的应梁的受拉区不参予工作。因此，将钢筋假想为受拉变与其到中性轴的距离成正比，同时由于钢筋与砼的砼，形成～种拉压性能相同的假想材料组成的匀之间的粘结力，钢筋与其同一水平线的砼应变相等。质截面，即为换算截面，再按材料力学公式进行应力计算。／￡o)2+(A-2)(￡／￡o

6、)3(￡<￡o)1．2．1受压区边缘砼应力式中：o一为砼压应力：ha=klx／IO1为砼抗压标准强度；式中：M_为弯矩：￡一为砼压应变；￡。一为对应心的砼应变值；X为受压区高度；A-为参数。I。为换算截面惯性矩。1．2．2受拉钢筋面积重心处钢筋应力2．2．3对于砼受拉的应力应变关系参照《砼结构设计规范》中砼单轴受拉的应力一应变曲线方程形og=ngg(hO—X)／Io1式，认为砼拉应变超过对应于抗拉标准强度的应变式中：M-为弯矩：值时砼即不再承担拉力工作，故同样采用该曲线的x一为受压区高度；上升段，表达式为：I。一为换算截面惯性矩；h0一为截面有效高度。gh

7、l=Rlb『-1．2X(￡／￡t、)一o．2x对于截面换算系数F1，《桥规》规定如下：(￡／￡t)6(￡<￡t)砼标号15号n,=15式中：0一为砼拉应力：砼标号20、25、30号rl=10R为砼抗拉标准强度；2按弹塑性阶段计算应力的方法e一为砼拉应变；钢筋砼梁在使用阶段的工作状态为带裂缝工作￡一为对应R1的砼应变值。2．3根据应力应变关系进行计算分析阶段，其变形特征为：受压区砼为弹塑性变形，受拉区砼为塑性变形，受拉区钢筋为弹性变形。受拉区钢筋拉应力合力为：2．1平截面假定Tg=ogag=￡gEgAg国内外大量试验证明，对于钢筋砼受弯构件，受压区砼压应力合

8、力根据以其应力应变方程和砼受压区从开始加荷直至破坏各阶段基本都符合