斜截面承載力計算講解課件

1、第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.1 概述受彎構(gòu)件在荷載作用下，同時產(chǎn)生彎矩和剪力。在彎矩區(qū)段，產(chǎn)生正截面受彎破壞，而在剪力較大的區(qū)段，則會產(chǎn)生斜截面受剪破壞。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 1.斜裂縫的形成第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.1 概述彎剪型腹剪型隨力的增加 幾條斜裂縫 其中一條發(fā)展為臨界斜裂縫 沿這條臨界斜裂縫發(fā)生破壞一.斜裂縫的形成及斜截面的破壞特征2. 破壞特征5.1 概述二. 無腹筋梁的受剪性能斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化開裂前的剪力全截面承擔(dān),開裂后則主要由剪壓區(qū)承擔(dān),混凝土切應(yīng)力大大增大斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝

2、土剪力增大(剪壓區(qū))第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 斜裂縫出現(xiàn)前，支座附近截面a-a的鋼筋應(yīng)力ss與Ma成正比；MaMb二.無腹筋梁的受剪性能斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化裂縫出現(xiàn)后,與斜裂縫相交處的縱筋應(yīng)力,由于斜裂縫的出現(xiàn)而突然增大.因截面a-a 的鋼筋應(yīng)力ss取決于臨界斜裂縫頂點截面b-b處的Mb，即與Mb成正比, Mb比Ma大很多因此，斜裂縫出現(xiàn)使支座附近的ss與跨中截面的ss相近，這對縱筋的錨固提出更高的要求。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 縱筋拉應(yīng)力的增大導(dǎo)致鋼筋與混凝土間粘結(jié)應(yīng)力的增大,有

3、可能出現(xiàn)沿縱筋的粘結(jié)裂縫或撕裂裂縫。二.無腹筋梁的受剪性能斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.1 概述隨P 裂縫數(shù) ,W Va , 沿縱筋的混凝土保護(hù)層也可能被撕裂,Vd ,其中一條斜裂縫發(fā)展為主要斜裂縫-臨界斜裂縫.無腹筋梁此時如同拱結(jié)構(gòu),縱筋成拱的拉桿.常見的破壞:臨界斜裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土剪壓區(qū)高度的不斷減小,最后在切應(yīng)力和壓應(yīng)力的共同作用下,剪壓區(qū)混凝土被壓碎(拱頂破壞),梁發(fā)生破壞.三.有腹筋梁的受剪性能 梁中配置箍筋，出現(xiàn)斜裂縫后，梁的剪力傳遞機構(gòu)由原來無腹筋梁的拉桿拱傳遞機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殍旒芘c拱的復(fù)合傳遞機構(gòu) 斜裂縫間齒狀體混凝土有如斜壓腹桿

4、箍筋的作用有如豎向拉桿 臨界斜裂縫上部及受壓區(qū)混凝土相當(dāng)于受壓弦桿 縱筋相當(dāng)于下弦拉桿5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 VVCCTVSV對集中荷載簡支梁5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 h0a四.影響斜截面受力性能的主要因素1 剪跨比l 反映斜截面抗剪強度變化規(guī)律和區(qū)分各種剪切破壞形態(tài)發(fā)生條件的參數(shù)5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 2 腹筋的數(shù)量 腹筋由箍筋和彎起鋼筋組成 腹筋的數(shù)量增多，斜截面的承載力增大。3 混凝土強度等級 剪切破壞是由于混凝土達(dá)到復(fù)合應(yīng)力（剪壓）狀態(tài)下

5、強度而發(fā)生的。所以混凝土強度對受剪承載力有很大的影響。 規(guī)范取無腹筋梁的受剪承載力Vu與fc成正比，這在普通強度等級情況下近似成立。 試驗表明，隨著混凝土強度的提高，Vu與 ft 近似成正比。 事實上，斜拉破壞取決于ft ，剪壓破壞也基本取決于ft，只有在剪跨比很小時的斜壓破壞取決于fc。 而斜壓破壞可認(rèn)為是受剪承載力的上限。4 縱筋配筋率縱筋配筋率越大，受壓區(qū)面積越大，受剪面積也越大，并使縱筋的銷栓作用也增加。同時，增大縱筋面積還可限制斜裂縫的開展，增加斜裂縫間的骨料咬合力作用。5 截面形狀T形截面有受壓翼緣，增加了剪壓區(qū)的面積，對斜拉破壞和剪壓破壞的受剪承載力有提高（20%），但對斜壓破壞

6、的受剪承載力并沒有提高。6 尺寸效應(yīng)梁高度很大時，撕裂裂縫比較明顯，銷栓作用大大降低，斜裂縫寬度也較大，削弱了骨料咬合作用。試驗表明，在保持參數(shù)fc、r、l 相同的情況下，截面尺寸增加4倍，受剪承載力降低25%30%。對于高度較大的梁，配置梁腹縱筋，可控制斜裂縫的開展。配置腹筋后，尺寸效應(yīng)的影響減小。7 其他因素預(yù)應(yīng)力、梁的連續(xù)性等5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 五.斜截面破壞的形態(tài)影響有腹筋梁破壞形態(tài)的主要因素有剪跨比l5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 和配箍率rsv斜拉破壞剪壓破壞斜壓破壞斜拉破壞（l 3）的無腹筋梁或腹筋過少的有腹筋梁 剪跨比

7、l 較大，主壓應(yīng)力角度較小，拱作用較小。 剪力主要依靠拉應(yīng)力（梁作用）傳遞到支座， 一旦出現(xiàn)斜裂縫，就很快形成臨界斜裂縫，荷載傳遞路線被切斷，承載力急劇下降，脆性性質(zhì)顯著。 破壞是由于混凝土（斜向）拉壞引起的，稱為斜拉破壞。 斜拉傳力機構(gòu)，取決于混凝土的抗拉強度。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 最后，拱頂處混凝土在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力的共同作用下，達(dá)到混凝土的復(fù)合受力下的強度而破壞。 部分拱作用，部分斜拉傳遞，取決于混凝土的復(fù)合應(yīng)力下（剪壓）的強度。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 剪壓破壞（1l 3）適中的無腹筋梁或腹筋適宜的有腹筋梁 剪跨比較小，有一

8、定拱作用 斜裂縫出現(xiàn)后，部分荷載通過拱作用傳遞到支座，承載力沒有很快喪失，荷載可以繼續(xù)增加，并出現(xiàn)其它斜裂縫。斜壓破壞（l1）.5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 剪跨比很小，拱作用很大。荷載主要通過拱作用傳遞到支座。 主壓應(yīng)力的方向沿支座與荷載作用點的連線。 最后拱上混凝土在斜向壓應(yīng)力的作用下受壓破壞。 斜壓傳力機構(gòu)，取決于混凝土的抗壓強度。梁的受剪破壞都是脆性的斜拉破壞為受拉脆性破壞，脆性性質(zhì)最顯著；斜壓破壞為受壓脆性破壞；剪壓破壞界于受拉和受壓脆性破壞之間。不同破壞形態(tài)的原因主要是由于傳力路徑的變化引起應(yīng)力狀態(tài)的不同而產(chǎn)生的。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截

9、面承載力計算 (2)有腹筋梁其中Vcs混凝土和箍筋共同作用的抗剪力， Vsb為彎起鋼筋的抗剪力。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 六. 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法1、受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算(1)無腹筋梁當(dāng)h0小于800mm時取h0=800mm當(dāng)h02000mm時取h0=2000mmVVCCTVSV矩形、T形和工形截面的一般無彎起鋼筋受彎構(gòu)件抗剪公式：集中荷載作用下的獨立梁5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件5

10、.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 集中荷載作用下的獨立梁2、截面限制條件 當(dāng)配箍率超過一定值后，則在箍筋屈服前，斜壓桿混凝土已壓壞，故可取斜壓破壞作為受剪承載力的上限。 斜壓破壞取決于混凝土的抗壓強度和截面尺寸。 規(guī)范是通過控制受剪截面剪力設(shè)計值不大于斜壓破壞時的受剪承載力來防止由于配箍率而過高產(chǎn)生斜壓破壞 受剪截面應(yīng)符合下列截面限制條件當(dāng)4bhw時， 025.0bhfVccb當(dāng)6bhw時， 020.0bhfVccb當(dāng)64bhw時，按直線內(nèi)插法取用。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 上限值-最小截面尺寸和最大配筋率b

11、c為高強混凝土的強度折減系數(shù)，當(dāng)fcu,k 50N/mm2時，bc =1.0，當(dāng)fcu,k =80N/mm2時bc =0.8，其間線性插值，P125。2、截面限制條件 當(dāng)配箍率超過一定值后，則在箍筋屈服前，斜壓桿混凝土已壓壞，故可取斜壓破壞作為受剪承載力的上限。 斜壓破壞取決于混凝土的抗壓強度和截面尺寸。 規(guī)范是通過控制受剪截面剪力設(shè)計值不大于斜壓破壞時的受剪承載力來防止由于配箍率而過高產(chǎn)生斜壓破壞 受剪截面應(yīng)符合下列截面限制條件當(dāng)4bhw時， 025.0bhfVccb當(dāng)6bhw時， 020.0bhfVccb當(dāng)640.7ftbh0時，配箍率應(yīng)滿足第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.

12、2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法3、受剪計算斜截面的位置 支座邊緣截面（1-1）； 腹板寬度改變處截面（2-2）； 箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）； 受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面（4-4）。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法4、計算步驟第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法 鋼筋混凝土梁一般先進(jìn)行正截面承載力設(shè)計，初步確定截面尺寸和縱向鋼筋后，再進(jìn)行斜截面受剪承載力設(shè)計計算。 僅配箍筋梁的設(shè)計計算 驗算截面限制條件，如不滿足 如VV0.7ftbh0

13、 一般受彎構(gòu)件集中荷載作用下的獨立梁 根據(jù)Asv/s計算值確定箍筋肢數(shù)、直徑和間距，并應(yīng)滿足最小配箍率、箍筋最大間距和箍筋最小直徑的要求。 同時配有彎起鋼筋時 當(dāng)剪力較大時，可利用縱筋彎起與斜裂縫相交來提高受剪承載力。a 為彎起鋼筋與構(gòu)件軸線的夾角，一般取4560。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法VVCCTVSV 為防止彎筋間距太大，出現(xiàn)不與彎筋相交的斜裂縫，使彎筋不能發(fā)揮作用，規(guī)范規(guī)定當(dāng)按計算要求配置彎筋時，前一排彎起點至后一排彎終點的距離不應(yīng)大于表中V0.7ftbh0欄的最大箍筋間距smax的規(guī)定。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.2

14、 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法例 題例5-1 已知：5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 解：復(fù)核截面尺寸驗算是否構(gòu)造配筋箍筋配置計算（無彎筋）5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 斜截面的構(gòu)造要求理論推導(dǎo)構(gòu)件截面抵抗矩Mu與鋼筋截面面積為二次曲線關(guān)系，實際中Mu近似與鋼筋面積成正比（偏于安全）1 正截面受彎承載力圖（材料圖）的概念5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 1 正截面受彎承載力圖（材料圖）的概念材料圖的作法A 縱向受拉鋼筋全部伸入支座B 部分縱向受拉鋼筋彎起5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)

15、計方法根據(jù)M圖的變化將鋼筋彎起時需繪制Mu圖，使得Mu圖包住M圖，以滿足受彎承載力的要求。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 考慮到斜裂縫出現(xiàn)的可能性，鋼筋彎起時還應(yīng)滿足斜截面受彎承載力的要求。zbz5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 C 部分縱向受拉鋼筋截斷 受彎構(gòu)件的縱向鋼筋由控制截面處最大彎矩計算確定的。 根據(jù)設(shè)計彎矩圖的變化，可以在彎矩較小的區(qū)段將一部分縱筋截斷。 但在正彎矩區(qū)段，彎矩圖變化比較平緩，同時鋼筋應(yīng)力隨彎矩變化產(chǎn)生的粘結(jié)應(yīng)力，加上錨固鋼筋所需要的粘結(jié)應(yīng)力，因此錨固長度很長，通常已基本接近支座，截斷鋼筋意義不大。因此，一般不在跨中

16、受拉區(qū)將鋼筋截斷。 對于連續(xù)梁、框架梁中間連續(xù)支座負(fù)彎矩區(qū)段的上部受拉鋼筋，可根據(jù)彎矩圖的變化分批將鋼筋截斷。 截斷鋼筋必須有足夠的錨固長度，但這里的錨固與鋼筋在支座或節(jié)點內(nèi)的錨固受力情況不同，因為要考慮斜裂縫對鋼筋應(yīng)力的影響、彎剪共同作用的影響、彎矩圖變化情況的影響、以及無支座壓力的影響。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 延伸長度ld(development length) 鋼筋截斷點到計算最大負(fù)彎矩截面的距離。V0.7ftbh0：當(dāng)最大負(fù)彎矩較小時，鋼筋可一次全部截斷。 a點 為鋼筋的充分利用點 b點 為全部鋼筋的不需要點（理論斷點） c點 為鋼筋實

17、際截斷點由于ab間還有一段彎矩變化區(qū)，實際截斷點c到鋼筋充分利用點a 的錨固長度（即延伸長度ld）要求比基本錨固長度la大。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 延伸長度ld(development length) 鋼筋截斷點到計算最大負(fù)彎矩截面的距離。V0.7ftbh0：當(dāng)最大負(fù)彎矩較小時，鋼筋可一次全部截斷。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法 a點 為鋼筋的充分利用點 b點 為全部鋼筋的不需要點（理論斷點） c點 為鋼筋實際截斷點第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 當(dāng)彎矩較大時，鋼筋可分批截斷5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法V0.7ftbh0第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 由于剪力較大可能產(chǎn)生斜裂縫，鋼筋強度充分利用點由a點移至斜裂縫與縱筋相交處a 點，同時受彎矩分布影響，鋼筋強度充分利用點可能還會向右偏移。一次截斷情況5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 鋼筋分批截斷情況第一批截斷鋼筋其他截斷鋼筋最后一批截斷鋼筋各批截斷鋼筋的配筋百分率不宜超過1.2%。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算 例 伸臂梁設(shè)計實例伸臂梁設(shè)計實例第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載