结构设计原理 · 承接受弯与抗剪课堂

先看怎样变形,再算两种材料的应力

从原形到缩短、弯曲:让钢筋与混凝土一起变形,再用应变、应力和平衡解释。

C30 · HRB400300 × 500截面尺寸 mm · 初始参数
先预测,再拖动

同一高度 · 相同应变

换算的是面积,应力还要还原

压 +拉 −外力

① 加载前原形

② 当前变形 灰色虚线叠加原形

拖动旋转 · 滚轮缩放。原形与变形采用相同视角、相同比例,灰色虚线用于比较。

截面 → 应变 → 混凝土应力 → 钢筋应力

MPa = N/mm²

左右滑动,对照应变、混凝土与钢筋应力 →

把观察写成计算

换算、计算、还原:三个动作缺一不可

先自行计算,再展开数值过程。

同一高度,比较谁?

停一下,用图中的证据回答

留给下一步的问题

如果一开始就让混凝土带着一点压力,后来再加弯矩,会发生什么?

先用今天的应变协调与应力分担,想一想拉区会怎样改变。把你的判断留到下一课验证。

教师参考:模型范围、符号与依据

符号:压力 N > 0,上缘受压的弯矩 M > 0;应力、应变均压正拉负。正弯矩下近压边钢筋为 A′s,远侧为 As,反向偏心时两侧交换。对称配筋指两侧面积相同,不表示外力也对称。

弹性分析:平截面、完全粘结、短期线弹性。未开裂换算截面 A₀ = bh + (n−1)(As+A′s),n = Es/Ec。将钢筋占位混凝土替换为钢筋,忽略单根钢筋自身惯性矩。开裂模式采用混凝土受拉不计、受压线弹性及钢筋线弹性的截面平衡解;开裂后的压区重新求解,不沿用未开裂中性轴。不计徐变、收缩、拉区混凝土贡献及裂缝宽度。

受压计算:沿用本课程桥梁教材参数与矩形压应力块。给定 Nd、Md视为题目已确定的截面设计内力;本页不代算作用组合、γ₀、η、二阶效应或长细比。大小偏心按应变协调与钢筋屈服判别;小偏心采用两条平衡式及应变协调数值求解。全截面受压的延拓用于机理比较,与轴压 0.9φ 公式分开标示。承载力压块采用毛截面近似,不扣钢筋占位。

配筋选择:推荐值是面积取整候选,不包含保护层、净距、箍筋、锚固、最小直径、最大配筋率及完整构造验算。最低配筋量按本页明确列出的教学下限控制。不能仅凭面积满足就判定施工配筋合格。

教材讲法的组合:MIT 教材第9章 §9.5先从共同变形、分别写本构与平衡建立异材截面分析;本页据此让同一钢筋高度的应变、参考应力与真实应力联动。西南交通大学课程同时安排 N–M 曲线和对称配筋设计复核;IIT Kharagpur 讲义第23讲用极限应变族、相互作用图和固定偏心方向解释试配回代。本页将这些讲法合成两组实验,计算参数仍统一采用本课程公路体系,不移植其他规范系数。详细对照与阅读位置见随附“教材讲法对照”。

主要依据:本地《结构设计原理》第5版节选用于衔接受弯知识;轴压、偏压公式直接核对 交通运输部 JTG 3362—2018 官方原文。本地节选不含完整受压章。具体条款和核算见随附“教材核对与课堂设计”。材料模量的探索滑块用于单因素比较,不自动生成新的混凝土等级。