理论教育 梁斜截面承载力计算及桥梁结构分析

梁斜截面承载力计算及桥梁结构分析

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:对变高度(承托)连续梁,除验算近边支点梁段的截面尺寸外,尚应验算截面急剧变化处的截面尺寸。按持久状况承载能力极限状态计算时,某根内梁支点截面剪力设计值为800kN。

梁斜截面承载力计算及桥梁结构分析

5.2.9 矩形、T形和I形截面的受弯构件,其抗剪截面应符合下列要求:

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式中 Vd——验算截面处由作用(或荷载)产生的剪力组合设计值(kN);

b——相应于剪力组合设计值处的矩形截面宽度(mm)或T形和I形截面腹板宽度(mm);

h0——相应于剪力组合设计值处的截面有效高度,即自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(mm)。

对变高度(承托)连续梁,除验算近边支点梁段的截面尺寸外,尚应验算截面急剧变化处的截面尺寸。

5.2.10 矩形、T形和I形截面的受弯构件,当符合下列条件时

γ0Vd≤0.50×10-3α2ftdbh0(kN) (5.2.10)

可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按本规范第9.3.13条构造要求配置箍筋

式中 ftd——混凝土抗拉强度设计值,按本规范表3.1.4的规定采用。对于板式受弯构件,公式(5.2.10)右边计算值可乘以1.25提高系数。注:公式(5.2.10)中bh0的计量单位为mm。

5.2.7 矩形、T形和I形截面的受弯构件,当配置箍筋和弯起钢筋时,其斜截面抗剪承载力计算应符合下列规定(图5.2.7):

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Vsb=0.75×10-3fsdΣAsbsinθs (5.2.7-3)

Vpb=0.75×10-3fpdΣApbsinθp (5.2.7-4)

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图5.2.7 斜截面抗剪承载力验算

a)简支梁和连续梁近边支点梁段 b)连续梁和悬臂梁近中间支点梁段

式中 Vd——斜截面受压端上由作用(或荷载)效应所产生的最大剪力组合设计值(kN),对变高度(承托)的连续梁和悬臂梁,当该截面处于变高度梁段时,则应考虑作用于截面的弯矩引起的附加剪应力的影响,按本条注(3)计算换算剪力设计值;

Vcs——斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值(kN);

Vsb——与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值(kN);

Vpb——与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值(kN);

α1——异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时,α1=1.0;计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,α1=0.9;

α2——预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件,α2=1.0;对预应力混凝土受弯构件,α2=1.25,但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同时,或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件,取α2=1.0;

α3——受压翼缘的影响系数,取α3=1.1;

b——斜截面受压端正截面处,矩形截面宽度(mm),或T形和I形截面腹板宽度(mm);

h0——斜截面受压端正截面的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(mm);

P——斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,P=100ρρ=(Ap+Apb+As)/bh0,当P>2.5时,取P=2.5;

fcu,k——边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(MPa),即为混凝土强度等级;

ρsv——斜截面内箍筋配筋率,ρsv=Asv/svb

fsv——箍筋抗拉强度设计值,按本规范表3.2.3-1采用;

Asv——斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积(mm2);

sv——斜截面内箍筋的间距(mm);

AsbApb——斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋的截面面积(mm2);

θsθp——普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋(在斜截面受压端正截面处)的切线与水平线的夹角。

5.2.8 进行斜截面承载力验算时,斜截面水平投影长度C(图5.2.7)应按下式计算:

C=0.6mh0 (5.2.8)

式中 m——斜截面受压端正截面处的广义剪跨比,m=Md/Vdh0,当m>3.0时取m=3.0;

Md——相应于最大剪力组合设计值的弯矩组合设计值。

5.2.6 计算受弯构件斜截面抗剪承载力时,其计算位置应按下列规定采用:

1 简支梁和连续梁近边支点梁段

1)距支座中心h/2处截面(图5.2.6a截面1—1);

2)受拉区弯起钢筋弯起点处截面(图5.2.6a截面2—2、3—3);

3)锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面(图5.2.6a截面4—4);

4)箍筋数量或间距改变处的截面(图5.2.6a截面5—5);

5)构件腹板宽度变化处的截面。

2 连续梁和悬臂梁近中间支点梁段

1)支点横隔梁边缘处截面(图5.2.6b截面6—6);

2)变高度梁高度突变处截面(图5.2.6b截面7—7);

3)参照简支梁的要求,需要进行验算的截面。

978-7-111-46312-2-Part03-504.jpg(www.daowen.com)

图5.2.6 斜截面抗剪承载力验算位置示意图

a)简支梁和连续梁近边支点梁段 b)连续梁和悬臂梁近中间支点梁段

真题 【13.1.7】 (2003年考题)

有一座公路简支梁桥,计算跨径为20m,由5根主梁和5根横梁组成。等高度主梁,梁高h=1.25m;截面有效高度h0=0.88m,跨中腹板厚度为0.16m,支点处腹板宽度应加宽。混凝土强度等级为C30。根据承载能力极限状态计算的支点最大剪力为645.2kN,该主梁在支点处断面的腹板厚度应选用下列何项数值?

(A)0.24m (B)0.21m (C)0.17m (D)0.19m

【答案】 (D)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.11,20m简支梁桥属小桥。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.9,小桥的设计安全等级为三级。

(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级三级的结构重要性系数γ0=0.9。

(4)根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.9条,式(5.2.9):

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(5)取Vd=645.2kN,fcu,k=30MPa,h0=0.8×1250=1100mm,代入上式得

解得 978-7-111-46312-2-Part03-507.jpg

b=0.19m,(D)正确。

【简解】978-7-111-46312-2-Part03-508.jpg

978-7-111-46312-2-Part03-509.jpg,(D)正确。

真题 【13.1.8】 (2006年考题)

某一级公路上,有一座计算跨径为20m的预应力混凝土简支梁桥,混凝土强度等级为C40。该简支梁由T形截面梁组成,主梁梁高1.25m,梁距为2.25m,横梁间距为5.0m;主梁截面有效高度h0=1.15m。按持久状况承载能力极限状态计算时,某根内梁支点截面剪力设计值为800kN。如该主梁支承点截面处满足抗剪截面的要求,试问,腹板的最小宽度(mm),应与下列何项数值最为接近?

(A)200 (B)220 (C)240 (D)260

【答案】 (B)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.11,20m简支梁桥属小桥。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.9,一级公路的小桥为重要小桥,设计安全等级为二级。

(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级二级的结构重要性系数γ0=1.0。

(4)根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.9条,式(5.2.9)

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(5)取Vd=800kN,fcu,k=40MPa,h0=1150mm,代入上式得

978-7-111-46312-2-Part03-512.jpg

b=220mm,(B)正确。

【简解】978-7-111-46312-2-Part03-513.jpg

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(B)正确。

真题 【13.1.9】 (2001年考题)

某公路桥在二级公路上,重车较多,该桥上部结构为装配式钢筋混凝土T形截面梁,标准跨径20m,计算跨径为19.50m,主梁高度1.25m,主梁距1.8m。设计荷载为公路-Ⅰ级。结构安全等级为一级。梁体混凝土强度等级为C30。按持久状况计算时某内主梁支点截面剪力组合设计值650kN(已计入结构重要性系数)。试问,该梁最小腹板厚度(mm)与下列何项数值最为接近?

提示:主梁有效高度h0为1200mm。

(A)180 (B)200 (C)220 (D)240

【答案】 (B)

【解答】 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.9条规定:T形截面的受弯构件,其抗剪截面应符合下列要求:

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式中 fcu,k——混凝土强度等级(MPa);

b——腹板厚度(mm);

h0——主梁的有效高度(mm);

γ0Vd——剪力组合设计值(kN)。

由题意知:978-7-111-46312-2-Part03-516.jpg

b=194mm≈200mm,所以该梁的最小腹板厚度为200mm,(B)正确。

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