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不同规范钢筋混凝土梁的承载力计算分析

时间:2020-09-17 14:47:53

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不同规范钢筋混凝土梁的承载力计算分析

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本科毕业论文

不同规范钢筋混凝土梁的承载力计算分析

Bearing capacity of reinforced concrete beams of different specifications analysis

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不同规范钢筋混凝土梁的承载力计算分析

摘要

论文采用最新的国家及行业设计标准,分别为砼结构设计规范(下称国家规范—砼结构设计)、公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范(下称行业规范—公路桥涵砼结构设计)、水工砼结构设计规范(下称行业规范—水工砼结构设计)三种混凝土结构设计规范。以此为基础,我所采用的方法是规定钢筋砼梁的跨度和界面尺寸、混凝土及受力钢筋、箍筋的型号,通过不同规范中的理论及实验结果计算钢筋砼梁的配筋量,用以对比钢筋砼设计规范的异同点。论文中重点部分内容是对钢筋砼构件—梁的正截面以及斜截面承载能力的计算,通过计算数据对比所布置的钢筋极其用量。从而比照不同钢筋砼设计规范。

通过对比,明显可以得出结论:在配筋率、配筋量上,行业规范—公路桥涵砼结构一直是最大的,由此表明动荷载的破坏力最为严重。同时也表明公路桥涵的设计安全储备最大,其次是国家规范—砼结构设计,最后是行业规范—砼结构设计。

关键词:钢筋砼梁,规范,正截面承载力,斜截面承载力

Bearing capacity of reinforced concrete girderof different specifications analysis

ABSTRACT

Paper using the latest national and industry design standards , namely concrete structure design specifications ( hereinafter referred to as the national standard - concrete structure design ) , reinforced concrete and prestressed concrete highway bridge design specifications ( hereinafter referred to as the industry standard - Concrete highway bridge design ) , hydraulic concrete structure design specification ( known as the industry standard under - hydraulic concrete structure design ) three kinds of design of concrete structures . On this basis, the method I used is specified dimensions and interface span reinforced concrete beams , and the reinforced concrete , stirrups model to calculate the amount of reinforced concrete beams reinforced by different norms theory and experimental results , to compare the similarities and differences of reinforced concrete design specifications . Part of the focus of the paper is of reinforced concrete components - Beams and the calculation of the bearing capacity of the oblique section , the comparison of the data furnished by calculating reinforced extremely dosage. Thus of different reinforced concrete design specifications.

By contrast, the obvious conclusion can be drawn : the reinforcement ratio , the amount of reinforcement , industry standards - Highway Bridge has been the largest concrete structure , which indicates that the most serious destructive dynamic load . It also shows the design of highway bridges and culverts safety margin , followed by the national norms - concrete structure design , and finally the industry norm - concrete structure design .

KEYWORDS:reinforced concrete beams, specifications, section bearing capacity, shear resistance

目录

1.绪论

1.1混凝土、混凝土设计方法发展史

1.1.1混凝土发展概况

混凝土亦或是砼,建筑使用材料。由集料、粘合剂以及足够的水结合而成,从而凝固成混凝土。实验为达到特定的力学性能,通常加入不同的混合物或称添加剂。混凝土通常是通过使用钢筋或钢丝网增强它的强度与刚度。有趣的是,追溯历史,证据表明大约2000年前。在罗马,混凝土基本上是用在引水渠和道路建设。

据说,罗马人使用了原始混和的混凝土。它由小砾石和粗砂用热石灰和水混合,有时甚至动物血。同样不可思议的是他们收集修剪下来的马鬃做为加强材料强度和刚度的材料。历史证据表明巴比伦人用粘土作为粘结材料。即使是古埃及人被认为已经使用石灰和石膏的水泥混凝土。石灰砂浆和石膏也被用在建设世界知名的金字塔。

然而,众所周知,混凝土具体的广泛使用为修建道路。他们建立了一条五千多英里的混凝土道路。人们意识到砼确实是一种很好的建筑用材。历史证据也表明了罗马人用Pozzalana,动物脂肪,牛奶和血象外加剂的混凝土建筑。

第一个记录的事实指向了1756年,当约翰斯密顿,工程师通过混合粗骨料(石子)和水泥混合起来制成现今混凝土。1793年,在康沃尔郡,他是使用液压水泥建立了埃迪斯通灯塔。另一项重大发展,在1824年发生。一个英国发明家约瑟夫Aspdin发明硅酸盐水泥。他通过燃烧接地粉笔和精细粉碎粘土,直到二氧化碳蒸发,产生强水泥从而制成的混凝土。

德国混凝土的第一次测试发生在1836年,试验测得的拉伸强度和混凝土的抗压强度。混凝土的另一个主要成分是聚合,包括沙子,碎石,粘土,砾石,矿渣,页岩。采取添加钢丝或者钢铁生成的结合物称为钢筋混凝土。1849年,约瑟夫-莫尼尔首先发明了钢筋混凝土,他是一个加德纳谁做花盆和钢筋混凝土的浴缸,配有铁丝网。钢筋混凝土就这样结合金属的拉伸能力和具体的容忍重物的压缩强度。他于1867年获得了专利对于本发明。

1886年,英格兰第一次使用了回转窑,使得连续生产水泥得以实现。1891年俄亥俄州,乔治-巴塞洛缪在美国制造了第一条钢筋混凝土的街道。由20世纪代,发现混凝土主要用途是在建造道路和建筑物。1936年的第一个具体的混凝土构筑物-胡佛水坝及大库建筑。

重温混凝土的发展经过,从它的出现到崭露头角,到现如今称为结构不可或缺的一部分。它一直被称为建筑材料的超新星,水泥已经被应用在水坝,公路,建筑物和许多不同类型的建筑和建造上。由此,我们可以预想将来以后混凝土的最用会发挥的更加淋漓尽致。

1.1.2混凝土设计方法的发展

现代科技发达,使得钢筋混凝土结构日益发挥着无法替代的作用。混凝土以及钢筋的发展趋向轻质、高强。它们之间互补作用将会弥补各自的缺点,进而完善钢筋砼结构的优势,发挥的空间无法估量。

因此,钢筋砼结构的研究内容会越来广泛。至于其基本理论成果,会随着科学技术的发展不断更新完善。究其历史演变,其发展过程当中有着以下几个阶段。

起初,钢筋混凝土的作用性能和材料属性无法为人们所认识、掌握,以至于设计工作人员必须以模型为基础来探讨、研究钢筋混凝土的力学性能等。所以模型的选用称为解决问题的关键所在。一开始,人们所采用的是以弹性理论为基本模型,使用允许应力法来解决钢筋砼的结构受力问题。

阶段—允许应力控制阶段,公式表达:<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>。允许应力控制阶段应用相对而言十分的简单,方法最为传统,也是理解比较直接,最为直观。当前大量使用的行业为公路铁路。因为它仅仅定义了一个模模糊糊的安全系数,并且随着钢筋、砼的日益发展,工程中一些无法估量的影响因素,所以,这一个简单的系数并不能完完全全表达出结构所需要的承载力。就算能给出大量实验结果数据,但是实验室数据和现场环境下的情况又会是千差万别。此时,容许应力控制方式就未能够满足安全所需要。

当应力控制阶段不能满足构件安全要求时,阶段—破坏设计诞生了。此设计方法结合了砼的极限抗拉、抗压强度,同时结合了钢筋的屈服能力。这样的计算兼顾了现实中钢筋的塑性。这类方法主要是具备了一定的安全储备,虽然有安全系数作为保障,但是,这种保障是不够理论化的,属于试验性质的。

继续加深研究步伐,上个世纪50年代,阶段—极限状态出现在了人们视野当中。本阶段所述的方法指出了建筑物的极限破坏形态,包括有正常使用、承载能力这两种极限状态。它的出现意味着多个安全系数的综合应用。把一切非理论影响系数都用安全系数来保证。随着科学的发展,概率理论建立的迅速,出现了概率极限设计法。这种方法的出现,意味着理论和经验结合的程度的加深,采用的多个分项系数更加合理。此方法与极限状态设计法不同点在于可靠度上,系数的可靠度决定了这个方法的合理化。此类阶段在后来又被人们定义为:基于概率论上的极限状态设计法。

1.2混凝土结构设计规范的发展

1.2.1国家—砼结构设计规范的发展

第一阶段:起初,中国并没有自己的混凝土结构设计规范,解放之前的中国相对世界而言,在混凝土规范上并未做出过任何成就。新中国成立,国内开始了国家基础建设,随之而来的问题就是缺乏相应的设计理论规范。所以模范他国规范成了唯一办法。这之后国家批准的砼结构设计规范(BJG21-66)的内容与苏联混凝土规范几乎相同。

第二阶段:在照搬别国规范之后,国内规范一直未曾修改。国家建设的日益发展和一成不变的混凝土规范形成矛盾。随着预应力结构的发展,越来越多的预应力结构涌现,可是国内却不曾有相应的设计规范。所以参照国外的设计规范,在我国混凝土设计规范上相应的增加了相关预应力的内容。修改了相对陈旧的设计方法,同时也吸取了相当一些美国及欧洲规范的内容。但是,其修改过的成果并不能被人们所称赞,原因是缺乏大量实验。

第三阶段:改革开放之后,打破了这一局面。规范编组结合了工程技术人员、高校学者及专家、科研单位针对目标有组织的有方向的研究,探讨。面对建设中存在的问题、相关的新技术、新材料进行综合、系统的记录,从而为编制新砼结构设计规范打下基础。在20世纪中后期新一轮修订的砼结构规范补充了大量新内容。

第四阶段:上个世纪末期,新一轮的修订拉开帷幕。在这一次修订阶段内,国内经济可谓是繁荣发展,综合国力同样也跟着提升。已经有了足够的能力完成自主设计,此次修订计划完全面向基本国情,针对性非常强。内容增加了不少。材料上混凝土和钢筋强度上、计算方法上等等都有着相应的更改。此次修订还特意参照日本砼结构设计规范进行对比,并且通过大量的实验进行了验证,保证了安全储备[6]。

1.2.2行业规范—公路桥涵砼结构设计的发展

从20世纪中期到进入21世纪,公路桥规经历了多次修订,从最开始的公路工程设计准侧到20世纪60年代颁布的公路桥梁设计规范,70年代的公路预应力混凝土桥梁设计规范,80年代的公路桥涵通用规范,进入21世纪,国家颁布公路桥涵设计通用规范(版),再然后就是如今的公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。

新的规范有五大修改:

第一,基本理论体系。即将原先的经验极限状态设计法修改为以可靠性理论为基础的概率极限状态设计法。

第二,基本理论。新规范强调人的重要性,人的安全才是设计的根本,在建设的同时坚持可持续发展。

第三,明确基准期为百年。

第四,新增内容广泛,深远。新规中在具体内容上包含了材料、桥梁计算的规定、承载力以及正常使用极限状态的计算、持久状态和短暂状态构件的应力计算及规定、构造规定。最后就是桥涵设计汽车荷载标准的改革[1]。

1.2.3行业规范—水工砼结构设计的发展

本行业标准的历史发展历程从20世纪70年代至如今,历经了三个过程:

分别为1978年颁布的水工规范SDJ20-78,1996年颁布的水工规范SL/T191-96以及现如今所使用的水工规范SL191-。

新规的修订对之前的两种旧规范进行整合与改进,补充了不少的新的内容。修改的内容包含:

首先是结构构件安全系数K,这有别于其他规范,区别会在第四章重点讲述。

第二点是调整了环境的类别等级,同时还附加了耐久性的相关内容和计算方法。

第三点是对钢筋以及混凝土的作用机理和属性进行了相关更新换代。更加的接近现实,符合当前中国建筑国情。

第四点是增加了坝体内空洞设计方法、水电站钢筋砼蜗壳等等。

第五点是附加了小剪跨比的牛腿配筋和壁式连续牛腿的计算方式。

第六点即修正了一些公式内容,比如说裂缝宽度计算过程等等[2]。

1.3论文研究的背景

1.中国的土木事业蓬勃发展,在建筑结构上,多采用钢筋混凝土结构构件。而中国的土木工程又被分为建筑、结构、水利、路桥等等,各行各业在中国土木蓬勃发展的大环境下各自竞相发展,从而使得钢筋混凝土构件在设计时没有得到统一的理论设计方法。本篇论文大致基于各行各业颁布的设计规范,从而探讨钢筋混凝土梁的承载力的异同。

2.目前,钢筋混凝土结构在我国基础建筑上发挥的作用无与伦比,其大量、广泛的使用前所未有。中国的钢筋混凝土使用数量居高不下,导致水泥产业的迅猛发展,平均下来水泥产量是整个世界水泥产量的48%。产量如此之多,作用如此之广,发展如此之迅速,可以看出,中国的钢筋混凝土结构市场未来的发展趋势将会更加的广阔。对它的研究也不会止于当前。

3.在我国,经济发展迅速,国内建筑行业蓬勃发展,基础建设日新月异。土木工程大方向下道路、桥梁、水利水电、房建等行业迅猛崛起。各行业之间联系甚少,针对各行业相异的问题共同的研究更加的稀少,导致当今对于钢筋混凝土统一的规范并没有出现。但是,各行业独自的规范标准却诞生了。

4.由于各行业独自发展,相互之间并没有多大的联系,一直以来,对于它们之间的异同点并没有多少的研究。本篇论文着重于它们之间的相关联点和不相干点。进行系统、完善的对比分析,从而给工程技术人员提供一些认识它们之间异同点的便利,以至于人们意识到各行业发展的情况以及各行业对于钢筋混凝土的理解程度。这样一来,对于钢筋砼结构安全的把握会更加的有效。

1.4论文研究内容

1.4.1受弯构件破坏类型

构件破坏受弯过程很形象,通常理解为弯曲。专业上理解是指的是截面上通常有M、Q共同作用,但是N却略而不论的构件模型,按图1-1所示。

通常受弯构件包含有梁、板等。建筑行业中,此类结构应用甚为广泛,巨大的市场和潜力使得人们对于这类研究的深入不约而同。以下是论文中重点论述的两种不同的破坏形式。通过给破坏的构件配置满足要求的钢筋,使之安全承载。计算过程中,我们会对比出规范的不同之处。

图1-1 构件受弯及内力表达图

遭受弯曲的结构梁,通常在作用下,即承载着弯矩、剪力这样的作用力下,发生的主要破坏可能包括有下面的两种情形:

沿着弯矩最大的截面发生正截面破坏,如图1-2所示。图1-2 构件破坏图(正截面)

另外一种是沿着剪力值最为突出亦或是弯矩和剪力共同作用下,产生的合力使得截面发生斜截面破坏,如1-3所示。进行受弯构件的设计时,保证结构构件不发生破坏,就得控制住正截面以及斜截面。即确保破坏不发生在正截面上,又得保证破坏不会沿着斜截面展开,因此,统筹兼顾就显得很重要,须进行正截面承载能力和斜截面承载力计算双重计算。

图1-3 构件破坏图(斜截面)

结构、构件需要满足的有以下两种状态:如第一点为承载能力极限,其次是正常使用极限。

梁,承载力计算必须满足以下:

<Object: word/embeddings/oleObject2.bin> (1-1)

本公式1-1当中

<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject7.bin>[3]。

1.4.2论文研究主要内容

混凝土亦称之为砼,其和钢筋之间相互作用,互相弥补材料性能上的不足。钢筋砼构件—梁是建筑上最为重要的承载部件之一。

计算梁的承重能力时,一般都会涉及两方面承载力的内容,即:正截面和斜截面。满足了这两个计算承载力之后,设计才算是完整。

随着我国经济的发展,各行各业不断探索钢筋混凝土的性能以及钢筋混凝土的计算模型。有的基于理论解,有的基于实验结果。根据各行各业的设计要求,钢筋混凝土梁的承载力计算会有着不同的计算模型和理论求解公式。

为了方便从事土木行业人士更快更好的理解与区别不同规范钢筋混凝土梁的承载力计算模型的异同,本论文就国家最新颁布的各行业规范:国家规范—砼结构设计、行业规范—水工砼结构设计、行业规范—公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计对相关钢筋混凝土梁正截面及斜截面承载力计算模型、内容进行比较分析。

2.各规范计算模型与公式

2.1国家规范—砼结构设计

2.1.1有关正截面相关规定

1.基本假定[4]

GB50010—中规定,正截面承载能力应按下列基本假设进行计算:

平均应变平截面假定;<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>;<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>:<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>,即增加阶段计算如下:

<Object: word/embeddings/oleObject11.bin> (2-1)

<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>,即水平阶段计算如下:

<Object: word/embeddings/oleObject13.bin> (2-2)

<Object: word/embeddings/oleObject14.bin> (2-3)

<Object: word/embeddings/oleObject15.bin> (2-4)

<Object: word/embeddings/oleObject16.bin> (2-5)

式中符号详见GB50010—

<Object: word/embeddings/oleObject17.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject18.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject19.bin>所表达的数值详见如下:

表2-1 砼应力-应变曲线参数

国家规范—砼结构设计中,构件梁受压时的等效应力图简化为矩形形式的应力图。矩形图的边长代表的数值有着特殊的规定。沿着截面矩形长边取值为系数<Object: word/embeddings/oleObject40.bin>和受压区高度值的积。矩形图沿纵轴的边长值代表着等效应力的大小,规定为系数<Object: word/embeddings/oleObject41.bin>乘以砼强度值。

可以看出通过等效方式来解决此类问题非常方便,但是不是十分精确。不过等效过后的方程会有着以下的力学结论:

合力大小不变作用点不变当中,系数<Object: word/embeddings/oleObject42.bin>,系数<Object: word/embeddings/oleObject43.bin>的值详见表2-2。其图示如图2-1所示。

图2-1左为仅配受力钢筋的矩形截面适筋梁的应力图形,右为仅配受力钢筋的矩形截面适筋梁的等效应力图形

表2-2 砼等效应力矩形图系数取值

图2-1 等效矩形应力图

2当梁中只布置受力筋时,其计算公式如下:

图2-2所示表达的即是其力学模型

截开某一截面,在梁的纵轴方向上,受力平衡,即可得到:

<Object: word/embeddings/oleObject67.bin> (2-5)

同样,截开某一截面,以砼等效作用力作用中心点为力矩作用点,由弯矩平衡,即可得到公式2-6,或者以受力钢筋受力作用中心为力矩作用点,可以得到式公2-7。

<Object: word/embeddings/oleObject68.bin> (2-6)

或 <Object: word/embeddings/oleObject69.bin> (2-7)

<Object: word/embeddings/oleObject70.bin>图2-2 矩形截面配筋梁正截面受弯承载力模型

模型使用基本条件[4]以上计算公式是基于钢筋和砼受力特性,所以为了防止布置的钢筋过多,以及布置的钢筋布置的数量达不到规范规定最小配筋量。在使用以上公式过程当中,需在某两个最值之间取值,所以规范给出了界限值如下:

预防布置的钢筋数量过多,需要符合: <Object: word/embeddings/oleObject71.bin> (2-8)

<Object: word/embeddings/oleObject72.bin> (2-9)

<Object: word/embeddings/oleObject73.bin> (2-10)

同理,预防钢筋布置不够,需要符合 <Object: word/embeddings/oleObject74.bin> (2-11)

采用<Object: word/embeddings/oleObject75.bin>,是由于配筋率<Object: word/embeddings/oleObject76.bin>是以<Object: word/embeddings/oleObject77.bin>为基准,而最小配筋率<Object: word/embeddings/oleObject78.bin>是以<Object: word/embeddings/oleObject79.bin>为基准的缘故。

2.1.2有关斜截面相关规定

基本假定梁在受力当中,试截断某一截面,通过对其进行受力分析。我们可以得到:<Object: word/embeddings/oleObject80.bin>、<Object: word/embeddings/oleObject81.bin>和<Object: word/embeddings/oleObject82.bin>共同作用,抵抗支座反力<Object: word/embeddings/oleObject83.bin>。于是可以取模型在梁的横截面上受力平衡:<Object: word/embeddings/oleObject84.bin>,得出结论如下: <Object: word/embeddings/oleObject85.bin> (2-12)

使得<Object: word/embeddings/oleObject86.bin>为箍筋和砼共同承受的剪力,即

<Object: word/embeddings/oleObject87.bin> (2-13)

<Object: word/embeddings/oleObject88.bin> (2-14)

其中

<Object: word/embeddings/oleObject89.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject90.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject91.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject92.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject93.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject94.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject95.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject96.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject97.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject98.bin>;

2)梁破坏时,箍筋和弯起筋的拉应力强度值都趋向于屈服,当要考虑的是—拉应力的不均匀性,尤其是临近剪压区的箍筋很大程度上不会屈服。

2.计算公式

1)只有布置箍筋时,矩形截面受弯构件—梁的斜截面受剪承载力的表达如下

<Object: word/embeddings/oleObject99.bin> (2-15)

其中

<Object: word/embeddings/oleObject100.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject101.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject102.bin>0.7;

<Object: word/embeddings/oleObject103.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject104.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject105.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject106.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject107.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject108.bin>,即<Object: word/embeddings/oleObject109.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject110.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject111.bin>;

布置箍筋以及弯起钢筋: <Object: word/embeddings/oleObject112.bin> (2-16)

当中

<Object: word/embeddings/oleObject113.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject114.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject115.bin>。

梁的破坏大致可以分为三种情形,其中包括剪压、斜压和斜拉。为了预防不会出现后面两种破坏状态,需要满足以下:为了预防以上第二种破坏状态,规定截面不可以太小。<Object: word/embeddings/oleObject116.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject117.bin>,要求满足以下情况:

<Object: word/embeddings/oleObject118.bin> (2-17)

<Object: word/embeddings/oleObject119.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject120.bin>,要求满足以下情况:

<Object: word/embeddings/oleObject121.bin> (2-18)

<Object: word/embeddings/oleObject122.bin>,要求满足以下情况:

<Object: word/embeddings/oleObject123.bin> (2-19)

<Object: word/embeddings/oleObject124.bin>: <Object: word/embeddings/oleObject125.bin> (2-20)

2.2行业规范—公路桥涵砼结构设计

2.2.1有关正截面的相关规定

<Object: word/embeddings/oleObject126.bin>[1]<Object: word/embeddings/oleObject127.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject128.bin>;<Object: word/embeddings/oleObject129.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject130.bin>;截面上的受拉砼刚度和强度不需要额外的考虑;<Object: word/embeddings/oleObject131.bin>弹模的相乘而得,只是不会大于其强度的设计值;<Object: word/embeddings/oleObject132.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject133.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject134.bin>。基本计算公式由基本假定可以知道,仅配受力钢筋矩形截面梁正截面计算简图如图1-3所示,由力学条件可得:

<Object: word/embeddings/oleObject135.bin> (2-21)

<Object: word/embeddings/oleObject136.bin> (2-22)

<Object: word/embeddings/oleObject137.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject138.bin>一类1.1,两类1,三类0.9。

公式使用条件避免超筋梁,规定<Object: word/embeddings/oleObject139.bin>不能超过相对界限受压区高度<Object: word/embeddings/oleObject140.bin>,即<Object: word/embeddings/oleObject141.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject142.bin>的取值详细情况如表2-3。图2-3 不配架力钢筋矩形截面构件强度计算模式

表2-3 桥规下的受弯构件相对受压区高度限制的规定[1]

预防出现少筋梁,故要求配筋率<Object: word/embeddings/oleObject159.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject160.bin>取值规定详见表2-4表2-4 纵向受拉钢筋最小配筋率[1]

2.2.2斜截面

斜截面抗剪承载力计算公式[1]钢筋砼构件—矩形截面的梁,布置箍筋以及弯起钢筋之后,此时斜截面抗剪承载力应当合乎下面的计算公式:

<Object: word/embeddings/oleObject187.bin> (2-23)

<Object: word/embeddings/oleObject188.bin> (2-24)

<Object: word/embeddings/oleObject189.bin> (2-25)

布置箍筋时,斜截面抗剪承载力公式计算过程如下:

<Object: word/embeddings/oleObject190.bin> (2-26)

其中

<Object: word/embeddings/oleObject191.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject192.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject193.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject194.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject195.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject196.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject197.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject198.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject199.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject200.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject201.bin>:<Object: word/embeddings/oleObject202.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject203.bin>—本论文中取<Object: word/embeddings/oleObject204.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject205.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject206.bin>,其值取为<Object: word/embeddings/oleObject207.bin>。

公式使用条件<Object: word/embeddings/oleObject208.bin>: <Object: word/embeddings/oleObject209.bin> (2-27)

<Object: word/embeddings/oleObject210.bin>: <Object: word/embeddings/oleObject211.bin> (2-28)

2.3行业规范—水工砼结构设计

2.3.1正截面受弯承载力计算

矩形截面受弯构件梁的正截面承载力应符合[2]:(见图2-4):

图2-4 矩形截面的受弯构件的抗弯承载力计算

<Object: word/embeddings/oleObject212.bin> (2-29)

受压区高度<Object: word/embeddings/oleObject213.bin>,算法公式如下:

<Object: word/embeddings/oleObject214.bin> (2-30)

砼受压时,其计算高度<Object: word/embeddings/oleObject215.bin>必须合乎下列规定:

<Object: word/embeddings/oleObject216.bin> (2-31)

<Object: word/embeddings/oleObject217.bin> (2-32)

2.3.2斜截面受弯承载力计算

矩形截面梁的受剪截面合乎下列要求[3]:

<Object: word/embeddings/oleObject218.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject219.bin> (2-33)

<Object: word/embeddings/oleObject220.bin>时

<Object: word/embeddings/oleObject221.bin> (2-34)

<Object: word/embeddings/oleObject222.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject223.bin>。

<Object: word/embeddings/oleObject224.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject225.bin>:

<Object: word/embeddings/oleObject226.bin> <Object: word/embeddings/oleObject227.bin> (2-35)

<Object: word/embeddings/oleObject228.bin> (2-36)

<Object: word/embeddings/oleObject229.bin> (2-37)

<Object: word/embeddings/oleObject230.bin> <Object: word/embeddings/oleObject231.bin> (2-38)

<Object: word/embeddings/oleObject232.bin> (2-39)

如合乎<Object: word/embeddings/oleObject233.bin>,则不需要计算斜截面受剪,对照构造要求布置钢筋即可。式中:

<Object: word/embeddings/oleObject234.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject235.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject236.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject237.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject238.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject239.bin>。

3.不同规范钢筋混凝土梁配筋计算

为了对比不同规范钢筋混凝土梁的承载能力,本篇论文采用反向思路。即设定钢筋混凝土梁的计算荷载,截面尺寸,跨度,以及混凝土、钢筋种类来计算不同规范规定下所需钢筋数量,从而达到对比不同规范钢筋混凝土梁的承载能力。

如图3-1所示,钢筋砼矩形截面矩形梁,受均布荷载设计值(包括自重)85kN/m,断面尺寸为<Object: word/embeddings/oleObject240.bin>,热扎HPB300级钢筋作为箍筋类型,砼强度等级为C25,纵向钢筋为HRB335级钢筋。环境类别为一类。

图3-1 钢筋混凝土梁设计尺寸

3.1国家规范—砼结构设计配筋量

3.1.1正截面配筋量

截面弯矩设计值<Object: word/embeddings/oleObject241.bin>

由钢筋混凝土结构设计规范查得

<Object: word/embeddings/oleObject242.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject243.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject244.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject245.bin>

假设受拉钢筋布置为单排,假设<Object: word/embeddings/oleObject246.bin>,则<Object: word/embeddings/oleObject247.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject248.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject249.bin>

通过计算可说明,设计成单筋矩形截面合理。于是

<Object: word/embeddings/oleObject250.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject251.bin>

选用4B25,<Object: word/embeddings/oleObject252.bin>,上端配置2A14,如图3-2所示排列。

图3-2 截面配筋图

截面验算适用条件:

<Object: word/embeddings/oleObject253.bin>已满足。<Object: word/embeddings/oleObject254.bin>,同样<Object: word/embeddings/oleObject255.bin>,配筋适合。3.1.2斜截面受剪腹筋量

查表可得

<Object: word/embeddings/oleObject256.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject257.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject258.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject259.bin>,

支座边缘截面的剪力设计值

<Object: word/embeddings/oleObject260.bin>

复核截面尺寸

<Object: word/embeddings/oleObject261.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject262.bin>

属于一般梁则

<Object: word/embeddings/oleObject263.bin>

截面尺寸复核要求。

图3-3 钢筋混凝土梁的剪力图

验算是否需要配置箍筋

<Object: word/embeddings/oleObject264.bin>

所以必须要配置箍筋。以下两种配置腹筋的方法:

只配箍筋,不配置弯起钢筋。由 <Object: word/embeddings/oleObject265.bin> (3-1)

可得

<Object: word/embeddings/oleObject266.bin>

选用双支箍A8,则<Object: word/embeddings/oleObject267.bin>,可以求得

<Object: word/embeddings/oleObject268.bin>

取<Object: word/embeddings/oleObject269.bin>,箍筋沿着梁长均匀布置,如图3-4所示

图3-4 梁内仅配箍筋钢筋布置图

配置箍筋以及弯起钢筋的配置,根据规范规定构造上的要求,假设采用A<Object: word/embeddings/oleObject270.bin>双支箍筋,则<Object: word/embeddings/oleObject271.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject272.bin>

因<Object: word/embeddings/oleObject273.bin>,所以箍筋配置合理。

<Object: word/embeddings/oleObject274.bin>

由弯起钢筋计算方法可得

<Object: word/embeddings/oleObject275.bin>

因此选择直径为25的三级钢筋作为弯起钢筋,如图3-5所示,<Object: word/embeddings/oleObject276.bin>,满足。

图3-5 梁内配置箍筋和弯起钢筋钢筋布置图

图3-6 梁截面配筋图

判断是否满足在剪力承受范围内时,还需要验算是否需要配置第二排的弯起钢筋,也就是距离支座边缘<Object: word/embeddings/oleObject277.bin>处。其剪力值为

<Object: word/embeddings/oleObject278.bin>

所以不再需要第二排弯起钢筋。综上所述梁横截面钢筋布置如上图3-6。

3.2行业规范—公路桥涵砼结构设计配筋量

3.2.1正截面配筋量

截面弯矩设计值<Object: word/embeddings/oleObject279.bin>

由公路桥涵砼设计规范查得,<Object: word/embeddings/oleObject280.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject281.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject282.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject283.bin>。假设<Object: word/embeddings/oleObject284.bin>,则有效高度为<Object: word/embeddings/oleObject285.bin>。

由行业规范—公路桥涵砼结构设计规范中计算公式可得:

<Object: word/embeddings/oleObject286.bin>

计算钢筋数量<Object: word/embeddings/oleObject287.bin>,由计算公式可得:

<Object: word/embeddings/oleObject288.bin>

钢筋布置按计算钢筋面积查找,即选用2A28<Object: word/embeddings/oleObject289.bin>2A25(<Object: word/embeddings/oleObject290.bin>=1232+982=2214<Object: word/embeddings/oleObject291.bin>),梁截面钢筋布置图如下图3-7所示。

图3-7 梁截面钢筋布置图

验算配筋率:

实际配筋率

<Object: word/embeddings/oleObject292.bin>

考虑到构造上的要求,特在梁截面上端配置构造钢筋2A14。

3.2.1斜截面配筋量

查表可得

<Object: word/embeddings/oleObject293.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject294.bin>

它们的关系按下式而定:

<Object: word/embeddings/oleObject295.bin>

查表得

<Object: word/embeddings/oleObject296.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject297.bin>

所以

<Object: word/embeddings/oleObject298.bin>

仅配箍筋时,由公式 <Object: word/embeddings/oleObject299.bin> (3-2)

<Object: word/embeddings/oleObject300.bin> (3-3)

其中

<Object: word/embeddings/oleObject301.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject302.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject303.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject304.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject305.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject306.bin> (3-4)

预先选定箍筋为双支箍A8,则<Object: word/embeddings/oleObject307.bin>,可以求得

<Object: word/embeddings/oleObject308.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject309.bin>

取<Object: word/embeddings/oleObject310.bin>,箍筋沿着梁长均匀布置,虽然箍筋的配置与混凝土结构设计规范计算下的配置相同,但是在计算的过程中运用了不同的方式方法,得到的结构箍筋距离也不会是相同的,对比箍筋距离,可以看出公路桥规计算下的箍筋距离还是比较小的。仅配箍筋梁内钢筋布置如图3-8所示。

图3-8 公路桥规梁内箍筋布置图

2)配置箍筋和弯起钢筋

剪力图如图3-9所示,简支梁近边支点距离支点<Object: word/embeddings/oleObject311.bin>处的剪力值<Object: word/embeddings/oleObject312.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject313.bin>

因为

<Object: word/embeddings/oleObject314.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject315.bin>

假定双支箍箍筋直径A8,箍筋计算间距为:

<Object: word/embeddings/oleObject316.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject317.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject318.bin>

第一排弯起钢筋的截面面积为

<Object: word/embeddings/oleObject319.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject320.bin><Object: word/embeddings/oleObject321.bin>

因此我们必须要弯起中间两支受拉钢筋,不够合理。可以调整一下分配系数,加大<Object: word/embeddings/oleObject322.bin>的值,即令<Object: word/embeddings/oleObject323.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject324.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject325.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject326.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject327.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject328.bin>

所以箍筋间距设为<Object: word/embeddings/oleObject329.bin>,箍筋配置沿梁全长均匀分布。如图3-9所示。弯起钢筋面积为:

<Object: word/embeddings/oleObject330.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject331.bin><Object: word/embeddings/oleObject332.bin>

因此我们要弯起中间一支受拉钢筋B25即可。具体布置见图3-9所示。

检验是否需要配置第二排弯起钢筋。

<Object: word/embeddings/oleObject333.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject334.bin>

所以还要配置第二排弯起钢筋。

<Object: word/embeddings/oleObject335.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject336.bin>

所以在距离支座边缘<Object: word/embeddings/oleObject337.bin>处,弯起钢筋第三排—B25。继续验证是否有必要配置第三排。

<Object: word/embeddings/oleObject338.bin>

故不再需要配置第三排的弯起钢筋。具体布置图见图3-9所示。

图3-9 梁内部钢筋布置图

整体钢筋截面布置图如图3-10所示。

图3-10 梁截面钢筋布置图

3.3国家规范—水工砼结构配筋量

3.3.1正截面配筋量

截面弯矩设计值<Object: word/embeddings/oleObject339.bin>

由水工混凝土结构设计规范查的:

<Object: word/embeddings/oleObject340.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject341.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject342.bin>

假设受拉钢筋布置为单排,假设<Object: word/embeddings/oleObject343.bin>,则<Object: word/embeddings/oleObject344.bin>

由水工砼结构设计规范可得:

<Object: word/embeddings/oleObject345.bin> (3-5)

<Object: word/embeddings/oleObject346.bin> (3-6)

其中<Object: word/embeddings/oleObject347.bin>取值为1.0,计算受压区计算高度:

<Object: word/embeddings/oleObject348.bin>

所以:

<Object: word/embeddings/oleObject349.bin>

又因为界限受压区计算高度为

<Object: word/embeddings/oleObject350.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject351.bin>

因为

<Object: word/embeddings/oleObject352.bin>

所以符合条件。则由计算公式可得

<Object: word/embeddings/oleObject353.bin>

选用4B25,<Object: word/embeddings/oleObject354.bin>,上端配置2A14,如图3-11所示排列。

图3-11 水工混凝土梁截面配筋图

3.3.2斜截面受剪腹筋量

矩形截面梁受弯时,其

<Object: word/embeddings/oleObject355.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject356.bin>

梁截面符合要求。因为

<Object: word/embeddings/oleObject357.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject358.bin>

所以需要配置腹筋。

当仅配箍筋时 <Object: word/embeddings/oleObject359.bin> (3-7)

预先选定箍筋为双支箍A8,则<Object: word/embeddings/oleObject360.bin>,可以求得

<Object: word/embeddings/oleObject361.bin>

可以得到

<Object: word/embeddings/oleObject362.bin>

取<Object: word/embeddings/oleObject363.bin>,沿着梁全部长度均匀的布置箍筋,如图3-12所示

图3-12 水工混凝土结构梁仅配箍筋配置图

2)当同时配置有箍弯起钢筋

<Object: word/embeddings/oleObject364.bin> (3-8)

布局规定,最大箍筋间距<Object: word/embeddings/oleObject365.bin>,配置之后箍筋时,上式演变成

<Object: word/embeddings/oleObject366.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject367.bin>

由计算结果可知只需要弯起一根受拉钢筋B25即可。见图3-13。

图3-13 水工钢筋混凝土梁配筋布置图及对应剪力图

验算是否还需要弯起第二排钢筋:

同样和之前计算一样用比例法求得第一排钢筋受拉末端的剪力

<Object: word/embeddings/oleObject368.bin>

又因为

<Object: word/embeddings/oleObject369.bin>

所以不再需要配置第二排钢筋。具体配筋图见图3-13所示。

4.不同规范钢筋混凝土梁计算比较分析

4.1公式对比

4.1.1正截面计算公式对比

1.国家规范—砼结构设计中对于正截面计算的基本公式为:

<Object: word/embeddings/oleObject370.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject371.bin>

其中

<Object: word/embeddings/oleObject372.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject373.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject374.bin>—详见表2-2的规定;

<Object: word/embeddings/oleObject375.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject376.bin>,按附表1取用;

<Object: word/embeddings/oleObject377.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject378.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject379.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject380.bin>。

行业规范—水工砼结构设计关于正截面的计算公式如下所示:<Object: word/embeddings/oleObject381.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject382.bin>

其中

<Object: word/embeddings/oleObject383.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject384.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject385.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject386.bin>,按附录2取用;

<Object: word/embeddings/oleObject387.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject388.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject389.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject390.bin>,按附表3取用;

<Object: word/embeddings/oleObject391.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject392.bin>,按附表4取用;

行业规范—公路桥涵砼结构设计对于正截面计算的基本公式为:<Object: word/embeddings/oleObject393.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject394.bin>

其中

<Object: word/embeddings/oleObject395.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject396.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject397.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject398.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject399.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject400.bin>,按附表5取用;

<Object: word/embeddings/oleObject401.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject402.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject403.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject404.bin>,按附表6取用;

通过各行业规范计算公式的对比,可以明显看出各行业规范的异同点。即混凝土结构设计规范采用了等效应力图形系数<Object: word/embeddings/oleObject405.bin>,而行业规范—水工砼结构设计和国家规范—公路桥涵砼结构设计则采用了等效应力矩形图,却没有采用等效系数<Object: word/embeddings/oleObject406.bin>,相对应的这两种规范采用了安全系数<Object: word/embeddings/oleObject407.bin>和<Object: word/embeddings/oleObject408.bin>。除此之外,通过第二章对题设的条件进行计算对比之下可以知道,虽然有着这些不同,但是在给定的条件下,即混凝土强度等级为C25,这样一来,<Object: word/embeddings/oleObject409.bin>,所以计算结果基本相同,只是计算的过程不一样而已,会有一点不同。

4.1.2斜截面计算公式对比

1.国家规范—砼结构设计中对于斜截面的计算公式表达如下:

<Object: word/embeddings/oleObject410.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject411.bin>

1)只配箍筋,矩形截面受弯梁的斜截面受剪承载力的公式如下所示:

<Object: word/embeddings/oleObject412.bin> (4-1)

2)配有箍筋以及弯起筋时,梁的斜截面承载力设计表达式如下所示:

<Object: word/embeddings/oleObject413.bin> (4-2)

其中符号规定见第一章。

2.国家规范—水工砼结构设计中对于斜截面计算的基本公式为:

矩形截面构件受弯时,斜截面受剪承载力应当计算如下:

1)<Object: word/embeddings/oleObject414.bin>:

<Object: word/embeddings/oleObject415.bin> (4-3)

<Object: word/embeddings/oleObject416.bin> (4-4)

<Object: word/embeddings/oleObject417.bin> (4-5)

2)<Object: word/embeddings/oleObject418.bin>:

<Object: word/embeddings/oleObject419.bin> (4-6)

<Object: word/embeddings/oleObject420.bin> (4-7)

3)<Object: word/embeddings/oleObject421.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject422.bin>,取规范要求的构造要求配置钢筋即可。

3.国家规范—砼结构设计中对于斜截面承载力的计算公式为:

矩形截面形式的钢筋混凝土受弯梁,箍筋和弯起钢筋同时配置时,梁的斜截面抗剪承载力公式计算过程如下:

<Object: word/embeddings/oleObject423.bin> (4-8)

<Object: word/embeddings/oleObject424.bin> (4-9)

<Object: word/embeddings/oleObject425.bin> (4-10)

<Object: word/embeddings/oleObject426.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject427.bin>承载力的公式如下:

<Object: word/embeddings/oleObject428.bin> (4-11)

其中

<Object: word/embeddings/oleObject429.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject430.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject431.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject432.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject433.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject434.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject435.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject436.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject437.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject438.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject439.bin><Object: word/embeddings/oleObject440.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject441.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject442.bin><Object: word/embeddings/oleObject443.bin>;

<Object: word/embeddings/oleObject444.bin>—<Object: word/embeddings/oleObject445.bin>,取<Object: word/embeddings/oleObject446.bin>。

对比之下,可以获得以下总结的内容:

经过对比,国家规范—砼结构设计和行业规范—水工砼结构设计对于钢筋混凝土梁的承载能力的计算式表达上,均用到<Object: word/embeddings/oleObject447.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject448.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject449.bin>这几部分的叠加,然而细致比照这两种规范仍可以发现,其实它们也不是完全一样,国家规范—砼结构设计中明确提出式中的<Object: word/embeddings/oleObject450.bin>不可以被认为是是混凝土独自承担的剪力值,同样,不能将公式中的<Object: word/embeddings/oleObject451.bin>当作是仅由箍筋所分担的剪力。

在钢筋砼结构构件当中,箍筋显然克制了斜截面斜裂缝的展开,以至于剪压区的面积的增大,分担到混凝土上的剪力就相应的增大了,因此,<Object: word/embeddings/oleObject452.bin>指的是无腹筋梁砼承担的剪力。

针对配有箍筋的梁结构,分配到混凝土上的剪力值还要大一些,也就意味着在<Object: word/embeddings/oleObject453.bin>中,会有部分剪力的分担是混凝土的作用。公式中<Object: word/embeddings/oleObject454.bin>,以此来系统地表达砼、箍筋所承担的剪力。究其原因,我们会得出腹筋构件的受剪承载力计算公式,是建立在无腹筋构件的实验结果之上。相比而下,行业规范—水工砼结构设计当中却并未这样提出,而是应用公式:<Object: word/embeddings/oleObject455.bin>,<Object: word/embeddings/oleObject456.bin>。然则,关于行业规范—公路桥涵砼结构设计,却只是运用了<Object: word/embeddings/oleObject457.bin>和<Object: word/embeddings/oleObject458.bin>之和,其中<Object: word/embeddings/oleObject459.bin>和<Object: word/embeddings/oleObject460.bin>均属于半经验半理论公式。规格的前两种是用近似概率极限状态设计法。

4.2计算结果配筋率对比

为了便于对比第二章各行业规范规定下的刚劲混凝土梁的计算配筋率,采用同等环境,同等条件,以及同等尺寸。以下表4-1,表4-2为计算结果对比。

表4-1 正截面钢筋砼梁计算配筋详表

表4-2 斜截面钢筋砼梁计算配筋详表

从表格4-1中,我们很明显可以看出,即正截面钢筋砼梁的计算配筋情况对比,其中公路桥涵砼结构设计规范计算下得到的用钢量比水工砼结构设计规范要来的多。说明公路桥涵对于混凝土结构中配筋要求比较高,探其原因,我们也很容易理解:因为公路荷载多是动荷载,其要求固然会提高。

从表格4-2中,比照仅配箍筋时计算箍筋间距,我们发现同样是公路桥涵设计规范要求比较高。当配箍筋同时又配弯起钢筋时,在箍筋配筋相同的情况下水工混凝土设计规范要求计算弯起钢筋面积较少,说明混凝土结构设计规范要求比水工混凝土设计规范严格。

在公路桥涵规范要求下,计算过程没有像前两种规范一样的能先设定箍筋种类和间距,只能按照比例分配剪力到相应的钢筋类别上。如第二章计算公路桥涵规范时,分配了0.7的剪力给了箍筋,而0.3的剪力给了弯起钢筋,这样的算法显然是基于半经验半理论化的。

结论

本篇论文在研究之初的目的是为了解决,或者说是方便土木工程人员在不同岗位亦或是遇到不同结构建筑设计时,能够清楚明白的意识到土木工程各大方向,各大行业的规范的异同点。论文在解决各行各业规范关于混凝土结构计算设计对比的过程中实在遇到相当大的麻烦,原因是行业规范相互之间差距较为不同,对于变量与不变量,定量与不定量,难以形成传统的相对简单的对比,过程中为了方便结果对比,本人还是采用了一些不胜合理的方法,譬如说对于箍筋的规定,国家规范—砼结构设计中规定有HPB300,国家规范—水工砼结构设计中仅有HPB235,国家规范—公路桥规中仅有R235,所以很难去对比箍筋用量的不同,所以本人为了达到对比的效果,统一规定了箍筋选用HPB300。

论文在计算研究之后,得出的结论是非常合乎常理,譬如说公路桥规规定下,计算得到的箍筋,亦或是拉筋等都是具有非常大的安全储备,原因也是很容易让人理解。公路荷载属于动荷载,相比之下具有最大的破坏力。所以一当发生问题,破坏。其后果自然会很严重。所以土木工程技术人员必须牢牢记住自己的工作职责,不能马虎,不能以次充好,偷工减料。要以各行业规范为准,做到有足够的安全储备。相比之下,国家规范—水工和砼结构设计要求不及公路桥规,其所承载的大多数为静载荷,它们的计算过程相比而言有较为完整的理论公式。计算过程比较近似,所以计算结构相差不是很大。

附录

参考文献

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谢辞

本篇论文是在我的导师xx教授的指导之下完成,在论文写作的漫长过程中,xx老师不吝繁琐,一丝不苟的指导我。论文起初,我对此论文题目毫无头绪,但是在老师的定期定量的指示下,我发现按照老师指定的期限完成定额的工作量的方法非常有效,而且效果出乎我的意料。通过定期定量的提交工作成果报告,以及不能理解的问题,xx老师从来都是不厌其烦的解答,我表示非常感激。

在写作期间,由于一些所示离开学校,xx老师非但没有阻止,反而鼓励我在定期提交成果,发送至邮箱的办法为我解决了难题,这种创新有效的工作制度使得我再次由衷的感谢我的导师。在我的毕业论文写作过程中,卢老师不论是在论文课题上,还有创作态度上都充分的彰显了老师的严谨细致,开拓创新,给了我很多的帮助,相信会在以后的工作学习中享用不尽。

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