混凝土-講稿05受剪性能

受彎構(gòu)件在荷載作用下，同時(shí)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(huì)產(chǎn)生斜截面受剪破壞。

“強(qiáng)剪弱彎”第五章受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算5.1斜裂縫的形成

FormationofDiagonalCracks③①②①②③③①②彎剪斜裂縫5.1斜裂縫的形成

FormationofDiagonalCracks③①②腹剪斜裂縫5.1斜裂縫的形成

FormationofDiagonalCracks③①②①②③彎剪斜裂縫腹剪斜裂縫箍筋彎起鋼筋腹筋5.1斜裂縫的形成

FormationofDiagonalCracks5.2無(wú)腹筋梁的受剪性能一、斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化★斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝土剪力增大(剪壓區(qū))一、斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化★斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝土剪力增大(剪壓區(qū))★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；MaMb6.2無(wú)腹筋梁的受剪性能★斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝土剪力增大(剪壓區(qū))★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★斜裂縫出現(xiàn)后，截面a-a

的鋼筋應(yīng)力ss取決于臨界斜裂縫頂點(diǎn)截面b-b處的Mb，即與Mb成正比。★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(duì)縱筋的錨固提出更高的要求。★同時(shí)，銷栓作用Vd使縱筋周圍的混凝土產(chǎn)生撕裂裂縫，削弱混凝土對(duì)縱筋的錨固作用。★梁由原來(lái)的梁傳力機(jī)制變成拉桿拱傳力機(jī)制一、斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化5.2無(wú)腹筋梁的受剪性能二、荷載傳遞機(jī)構(gòu)

LoadTransferMechanism

梁機(jī)構(gòu)拱機(jī)構(gòu)三、無(wú)腹筋梁的剪切破壞形態(tài)

ShearFailureMode對(duì)集中荷載簡(jiǎn)支梁剪跨比Shearspanratioh0a◆（l>3）■

剪跨比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?！銎茐氖怯捎诨炷粒ㄐ毕颍├瓑囊鸬模Q為斜拉破壞。■斜拉傳力機(jī)構(gòu)，取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。Pf斜拉破壞diagonaltensionfailure■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(qiáng)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(qiáng)度。Pf■

剪跨比較小，有一定拱作用

■

斜裂縫出現(xiàn)后，部分荷載通過(guò)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。剪壓破壞shearcompressionfailure◆（1<l<3）◆（l<1）■

剪跨比很小，拱作用很大。荷載主要通過(guò)拱作用傳遞到支座?！?/p>

主壓應(yīng)力的方向沿支座與荷載作用點(diǎn)的連線?！?/p>

最后拱上混凝土在斜向壓應(yīng)力的作用下受壓破壞?！?/p>

斜壓傳力機(jī)構(gòu)，取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。Pf斜壓破壞diagonalcompressionfailure無(wú)腹筋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。四、影響受剪承載力的因素⑴剪跨比l

◆

影響荷載傳遞機(jī)構(gòu)，從而直接影響到梁中的應(yīng)力狀態(tài)

◆

剪跨比l大，荷載主要依靠拉應(yīng)力傳遞到支座◆

剪跨比l小，荷載主要依靠壓應(yīng)力傳遞到支座間接加載，由于荷載傳遞方式的改變，即荷載通過(guò)橫梁上部拉應(yīng)力向支座傳遞，這樣即使在名義剪跨比較小時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生斜拉破壞。⑵混凝土強(qiáng)度◆

剪切破壞是由于混凝土達(dá)到復(fù)合應(yīng)力（剪壓）狀態(tài)下強(qiáng)度而發(fā)生的。所以混凝土強(qiáng)度對(duì)受剪承載力有很大的影響。

◆

現(xiàn)行《規(guī)范GBJ10-89》取無(wú)腹筋梁的受剪承載力Vu與fc成正比，這在普通強(qiáng)度等級(jí)情況下近似成立。◆

試驗(yàn)表明，隨著混凝土強(qiáng)度的提高，Vu與ft近似成正比。

◆事實(shí)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(shí)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。⑶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(shí)，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。⑷截面形狀——T形截面有受壓翼緣，增加了剪壓區(qū)的面積，對(duì)斜拉破壞和剪壓破壞的受剪承載力有提高（20%），但對(duì)斜壓破壞的受剪承載力并沒有提高。⑸尺寸效應(yīng)——梁高度很大時(shí)，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(yàn)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(duì)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。五、無(wú)腹筋梁受剪承載力的計(jì)算bh為截面尺寸效應(yīng)影響系數(shù)，當(dāng)h<800mm時(shí)，取bh=1.0，當(dāng)h>1500mm時(shí)，取bh=0.85；br為計(jì)算截面位置縱向受拉鋼筋配筋率影響系數(shù)，當(dāng)r>1.5%時(shí)，取br=(0.7+20r)。

影響受剪承載力的因素很多，很難綜合考慮，而且受剪破壞都是脆性的。

《規(guī)范》根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果，取具有一定可靠度（95%）的偏下限經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算受剪承載力。◆

矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件新規(guī)范：

Vc=0.7bhbrftbh0現(xiàn)規(guī)范：Vc=0.07fcbh0

影響受剪承載力的因素很多，很難綜合考慮，而且受剪破壞都是脆性的。

《規(guī)范》根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果，取具有一定可靠度（95%）的偏下限經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算受剪承載力?！?/p>

矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件新規(guī)范：

Vc=0.7bhbrftbh0現(xiàn)規(guī)范：Vc=0.07fcbh0

上式相當(dāng)于受均布荷載作用的不同l0/h的簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁試驗(yàn)結(jié)果的偏下限，接近斜裂縫開裂荷載，因此當(dāng)剪力設(shè)計(jì)值小于該值時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生受剪破壞，同時(shí)在使用荷載下一般不會(huì)出現(xiàn)斜裂縫。五、無(wú)腹筋梁受剪承載力的計(jì)算◆集中荷載作用下的獨(dú)立梁

對(duì)于不與樓板整澆的獨(dú)立梁，在集中荷載下，或同時(shí)作用多種荷載，其中集中荷載在支座截面產(chǎn)生的剪力占總剪力的75%以上時(shí)，新規(guī)范：當(dāng)剪跨比l<1.5，取l=1.5；當(dāng)l>3.0，取l=3.0，且支座到計(jì)算截面之間均應(yīng)配置箍筋。無(wú)腹筋梁的受剪破壞都是脆性的，其應(yīng)用范圍有嚴(yán)格的限制?！兑?guī)范》僅對(duì)h<150的小梁（如過(guò)梁、檁條）可采用無(wú)腹筋?，F(xiàn)規(guī)范：需要說(shuō)明的是：以上無(wú)腹筋梁受剪承載力計(jì)算公式僅有理論上的意義。實(shí)際無(wú)腹筋梁不允許采用《規(guī)范》中僅給出不配置箍筋和彎起鋼筋的一般單向板類構(gòu)件的受剪承載力計(jì)算公式Vc=0.7bhftbh0當(dāng)h0小于800mm時(shí)取h0=800mm當(dāng)h0≥2000mm時(shí)取h0=2000mm5.3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(jī)構(gòu)由原來(lái)無(wú)腹筋梁的拉桿拱傳遞機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殍旒芘c拱的復(fù)合傳遞機(jī)構(gòu)◆

斜裂縫間齒狀體混凝土有如斜壓腹桿◆

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◆箍筋將齒狀體混凝土傳來(lái)的荷載懸吊到受壓弦桿，增加了混凝土傳遞受壓的作用◆斜裂縫間的骨料咬合作用，還將一部分荷載傳遞到支座（拱作用）一、箍筋的作用◆

斜裂縫出現(xiàn)后，拉應(yīng)力由箍筋承擔(dān)，增強(qiáng)了梁的剪力傳遞能力；◆

箍筋控制了斜裂縫的開展，增加了剪壓區(qū)的面積，使Vc增加，骨料咬合力Va也增加；◆吊住縱筋，延緩了撕裂裂縫的開展，增強(qiáng)了縱筋銷栓作用Vd；◆箍筋參與斜截面的受彎，使斜裂縫出現(xiàn)后縱筋應(yīng)力ss的增量減??；◆

配置箍筋對(duì)斜裂縫開裂荷載沒有影響，也不能提高斜壓破壞的承載力，即對(duì)小剪跨比情況，箍筋的上述作用很?。粚?duì)大剪跨比情況，箍筋配置如果超過(guò)某一限值，則產(chǎn)生斜壓桿壓壞，繼續(xù)增加箍筋沒有作用。二、破壞形態(tài)影響有腹筋梁破壞形態(tài)的主要因素有剪跨比l和配箍率rsv三、按桁架模型推導(dǎo)的受剪承載力公式三、按桁架模型推導(dǎo)的受剪承載力公式三、按桁架模型推導(dǎo)的受剪承載力公式上式表明，箍筋用量越少，cotf越大，也即斜壓桿角度越小當(dāng)為最小配箍率時(shí)，得到cotf的上限該上限還與剪跨比有關(guān)，剪跨比越大，cotf的上限也越大取斜拉破壞時(shí)的斜裂縫角度作為cotf的上限，試驗(yàn)結(jié)果cotf=3左右。因此，當(dāng)cotf大于3時(shí)，應(yīng)取等于3，即有，配箍率超過(guò)B點(diǎn)后，則在箍筋屈服前，斜壓桿混凝土已壓壞，因此B點(diǎn)為受剪承載力承載力的上限。5.4受剪承載力的計(jì)算一、計(jì)算公式Vc為無(wú)腹筋梁的承載力考慮到配置箍筋后尺寸效應(yīng)的影響減小，以及縱向鋼筋的影響并不是很大，故均取bh=1，br=1。系數(shù)asv與斜裂縫水平投影長(zhǎng)度以及內(nèi)力臂z與有效高度h0的比值有關(guān)。矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件新《規(guī)范》：集中荷載作用下的獨(dú)立梁新《規(guī)范》：現(xiàn)《規(guī)范》：現(xiàn)《規(guī)范》：矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件集中荷載作用下的獨(dú)立梁二、截面限制條件◆

當(dāng)配箍率超過(guò)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(qiáng)度和截面尺寸。◆

《規(guī)范》是通過(guò)控制受剪截面剪力設(shè)計(jì)值不大于斜壓破壞時(shí)的受剪承載力來(lái)防止由于配箍率而過(guò)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)4￡bhw時(shí)，

025.0bhfVccb￡當(dāng)63bhw時(shí)，

020.0bhfVccb￡當(dāng)64<<bhw時(shí)，按直線內(nèi)插法取用。bc為高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度折減系數(shù)，當(dāng)fcu,k≤50N/mm2時(shí)，bc=1.0，當(dāng)fcu,k=80N/mm2時(shí)bc=0.8，其間線性插值。二、截面限制條件hw截面腹板高度★矩形截面取hw=h0★T形截面取hw=h0-hf'

★工形截面取hw=h0-hf'

-hfb為矩形截面的寬度或T形截面和工形截面的腹板寬度當(dāng)4￡bhw時(shí)，

025.0bhfVccb￡當(dāng)63bhw時(shí)，

020.0bhfVccb￡當(dāng)64<<bhw時(shí)，按直線內(nèi)插法取用?！?/p>

當(dāng)配箍率超過(guò)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(qiáng)度和截面尺寸。◆

《規(guī)范》是通過(guò)控制受剪截面剪力設(shè)計(jì)值不大于斜壓破壞時(shí)的受剪承載力來(lái)防止由于配箍率而過(guò)高產(chǎn)生斜壓破壞◆

受剪截面應(yīng)符合下列截面限制條件，三、最小配箍率及配箍構(gòu)造◆

當(dāng)配箍率小于一定值時(shí)，斜裂縫出現(xiàn)后，箍筋因不能承擔(dān)斜裂縫截面混凝土退出工作釋放出來(lái)的拉應(yīng)力，而很快達(dá)到屈服，其受剪承載力與無(wú)腹筋梁基本相同。◆當(dāng)剪跨比較大時(shí)，可能產(chǎn)生斜拉破壞。◆

為防止這種少筋破壞，《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)V>0.7ftbh0時(shí)，配箍率應(yīng)滿足四、受剪計(jì)算斜截面⑴支座邊緣截面（1-1）；⑵腹板寬度改變處截面（2-2）；⑶箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）；⑷受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面（4-4）。五、僅配箍筋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算

鋼筋混凝土梁一般先進(jìn)行正截面承載力設(shè)計(jì)，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(jì)計(jì)算。

◆

具體計(jì)算步驟如下：

⑴驗(yàn)算截面限制條件⑵如V<0.7ftbh0⑶如0.25f