计算钢筋混凝土梁的弯矩承载力

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@小白创作中心

计算钢筋混凝土梁的弯矩承载力

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来源

https://skyciv.com/zh/docs/tutorials/reinforced-concrete-tutorials/calculate-the-moment-capacity-of-a-rc-beam/

钢筋混凝土梁的弯矩承载力计算是结构工程中的一个重要课题。本文将从光束行为的基本原理出发，详细解释在不同载荷条件下的光束行为模式，并介绍强度设计方法的基本假设。最后，文章将说明如何计算中轴深度和力矩容量。

光束行为: 梁的弯矩能力

在讨论力矩能力计算之前，让我们回顾一下钢筋混凝土光束的基本行为。当光束承受向下的载荷时，会在光束中产生正力矩。钢筋位于梁的底部附近，这是紧张的一面。我们可以选择三种主要的光束行为模式：

1. 极小载荷下的弯曲行为

假设具体假设。顶部的混凝土也将抵抗压缩。应力分布将是线性的：

2. 中等负荷下的弯曲行为

在这种情况下，超过混凝土的抗拉强度，混凝土会在拉伸区域开裂。因为混凝土不能传递任何张力穿过裂缝，钢筋将抵抗整个拉力。混凝土的压缩应力分布仍假定为线性。

3. 极限载荷下的弯曲行为

在这里，压缩应变和应力增加，在梁的受压侧有一些非线性应力曲线。中性轴上方的应力曲线基本上与典型混凝土的形状相同应力-应变曲线。拉伸钢应力fs等于钢fy的屈服应力。最终，光束的极限容量将达到，光束将失效。

上面描述的是钢筋混凝土梁破坏的实际机理，通常相当复杂。这就是为什么强度设计方法的开发取决于以下基本假设的原因：

混凝土中的应变与钢筋在相同水平上的应变相同，只要钢和混凝土之间的粘结足够；
混凝土中的应变与距中性轴的距离成线性比例
弯曲后，平面横截面仍然是平面
混凝土的抗拉强度忽略不计
失败时，假定极限压缩纤维处的最大应变等于设计规范规定的限制（0.003）
为了设计强度，压缩混凝土应力分布的形状可以简化。

假设条件

由于中性轴上方的非线性压缩应力图的形状，确定力矩强度并不简单。为了简化和实际应用，惠特尼提出了一个虚拟但等效的矩形混凝土应力分布，随后被不同的设计规范采用，像ACI 318，在 2，如 3600，和其他。关于该等效应力分布，如下所示，平均应力强度取为fc（在极限载荷下）并且假定作用在由宽度b和深度a定义的光束横截面的上部区域上。在不同的设计代码参数中，通过将c乘以因子来确定a。混凝土强度fc也减少了。例如，根据ACI 318 码fc减少了 0.85 和一个由β1决定的因子 0.65 和 0.85。