第四章受彎構(gòu)件斜截面承載力計算

電子教案

適用專業(yè)：土木工程（路橋方向）

湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院路橋系舒小娟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計第四章受彎構(gòu)件斜截面承載力計算受彎構(gòu)件斜截面受力特點和破壞形態(tài)影響斜截面抗剪能力的主要因素受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算受彎構(gòu)件斜截面抗彎承載力計算連續(xù)梁斜截面抗剪承載力計算4.1受彎構(gòu)件斜截面受力特點和破壞形態(tài)彎筋箍筋PPs縱筋彎剪段（本章研究的主要內(nèi)容）統(tǒng)稱腹筋----幫助混凝土梁抵御剪力有腹筋梁----既有縱筋又有腹筋無腹筋梁----只有縱筋無腹筋hbAsv1箍筋肢數(shù)單肢箍n=1雙肢箍n=2四肢箍n=44.1.1簡支無腹筋梁的抗剪機制bhh0As（E-1）AsPPaaAA當(dāng)tpmax>ft(二軸抗拉強度)時，梁的剪彎段開裂，出現(xiàn)斜裂縫根據(jù)剪跨比的(M和V比值不同)裂縫可能由截面中部開始出現(xiàn)（腹剪裂縫）裂縫可能由截面底部開始出現(xiàn)

構(gòu)件的開裂反映了集中力作用截面處彎矩M和剪力V的比例關(guān)系計算剪跨比廣義剪跨比4.1.1簡支無腹筋梁的抗剪機制m<1時斜壓破壞

破壞特征4.1.1簡支無腹筋梁的抗剪機制1

m3時剪壓破壞

破壞特征4.1.1簡支無腹筋梁的抗剪機制m>3時斜拉破壞

破壞特征4.1.1簡支無腹筋梁的抗剪機制所有的破壞均表現(xiàn)為脆性

破壞特征4.1.1簡支無腹筋梁的抗剪機制以剪壓破壞為例(相對于斜壓破壞和斜拉破壞，它更能給人以破壞預(yù)告)VuVcCcVdViTsa銷栓力，隨著裂縫的發(fā)展逐漸增大咬合力，隨著裂縫的發(fā)展逐漸減小數(shù)值很難估計抗剪機制APPsA開裂前構(gòu)件的受力性能與無腹筋梁相似，腹筋中的應(yīng)力很小當(dāng)tpmax>ft(二軸抗拉強度)時，梁的剪彎段開裂，出現(xiàn)斜裂縫開裂后，腹筋的應(yīng)力增大，限制了斜裂縫的發(fā)展，提高了抗剪承載力

構(gòu)件的開裂4.1.2有腹筋梁的抗剪機制4.1.2有腹筋梁的抗剪機制m<1或m較大但腹筋配置較多時，斜壓破壞，腹筋在破壞時未屈服

破壞特征4.1.2有腹筋梁的抗剪機制1

m3時，剪壓破壞，腹筋屈服后，剪壓區(qū)混凝土壓碎

破壞特征4.1.2有腹筋梁的抗剪機制m>3且腹筋配置量較小時，斜拉破壞，腹筋用量太少，起不到應(yīng)有的作用

破壞特征4.1.2有腹筋梁的抗剪機制設(shè)計時應(yīng)避免出現(xiàn)此二種破壞形態(tài)

破壞特征4.1.2有腹筋梁的抗剪機制以剪壓破壞為例VcCcVdVuViTsaTvTb‘抗剪機制4.2影響抗剪承載力的因素PPaa0.40.30.20.1012345斜壓剪壓斜拉4.2.1無腹筋梁影響因素混凝土的強度提高縱筋配筋率增大抗剪承載力提高1.剪跨比m2.混凝土的強度3.縱筋配筋率0.40.30.20.1012345斜壓剪壓斜拉4.2.2有腹筋梁影響因素1.剪跨比m2.混凝土的強度3.縱筋配筋率PPaa在一定的范圍內(nèi)，腹筋配筋率增大抗剪承載力提高4.腹筋配筋率4.3受彎構(gòu)件抗剪承載力忽略ViVdbhh0As1h0由后二式實際上是剪壓區(qū)的加載規(guī)律Vch0asAs1h0c4.3.1無腹筋梁抗剪承載力VuVcCcVdViTsa4.3.1無腹筋梁抗剪承載力m<1時為斜壓破壞，1=0m較大時，1近似為純彎時的b1值在0~b之間變化*對不同的m=1~5，采用線性插值可確定不同所對應(yīng)的1。于是可得出一組對于不同m的/fc-c/fc的關(guān)系直線（加載曲線）0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.10.2m=1m=2m=3m=4m=54.3.1無腹筋梁抗剪承載力Vch0asAs1h0c4.3.2有腹筋梁抗剪承載力半經(jīng)驗半理論公式

——適用于剪壓破壞異號彎矩影響系數(shù)，計算簡支梁和連續(xù)梁近邊支點梁段的抗剪承載力時，取α1

=1.0；計算連續(xù)梁和懸臂梁近中間支點梁段的抗剪承載力時，續(xù)梁和懸臂梁近中間支點梁段的抗剪承載力時，取α1=0.9受壓翼緣影響系數(shù)，取α3

=1.1箍筋與混凝土抗力部分彎起鋼筋抗力部分*要特別注意單位的使用，按規(guī)定的單位代入數(shù)值，得到規(guī)定的單位縱筋配筋百分比:P=100ρs4.3.2有腹筋梁抗剪承載力適用條件1．上限值—最小截面尺寸

若符合下列條件，則不需進行斜截面抗剪計算，只需按構(gòu)造配置箍筋：2．下限值—按構(gòu)造要求配箍的上限

為防止出現(xiàn)薄腹梁，使斜裂縫過大，要求：4.3.3等高度簡支梁腹筋的初步設(shè)計已知條件

L0,截面尺寸，fcu,k，fsd,fsv,As及布置,γ0Vd的分布縱筋配筋百分比:P=100ρs1．驗算截面尺寸要求，即滿足上限值公式的最小截面尺寸

設(shè)計步驟

2．求按構(gòu)造配腹筋的梁段區(qū)——根據(jù)下限值公式計算

3．《公路橋規(guī)》規(guī)定：箍緊與混凝土承擔(dān)60%的最大計算剪力V’，彎起鋼筋承擔(dān)40%V’V’—最大剪力取用距支座h/2處的剪力計算值.4.3.3等高度簡支梁腹筋的初步設(shè)計4．箍筋設(shè)計

設(shè)計步驟

L0/2h/2h中性軸跨中線支座中心線V0V’0.6V’0.4V’下限值按構(gòu)造配箍段按承載力計算要求配箍段彎起鋼筋承擔(dān)的剪力4.3.3等高度簡支梁腹筋的初步設(shè)計*Vsbi按圖中從距支點h/2處的0.4V’為第一排值，然后依次取起彎點的分擔(dān)剪力部分。后排彎止點必須伸過或接上前排彎起點。

設(shè)計步驟

5．彎起鋼筋設(shè)計

L0/2h/2h中性軸跨中線支座中心線V0V’0.6V’0.4V’下限值按構(gòu)造配箍段按承載力計算要求配箍段彎起鋼筋承擔(dān)的剪力VsbiAsb1Asb2Asb34.3.4既有構(gòu)件抗剪承載力復(fù)核①支座邊緣處截面。②受拉區(qū)彎起鋼筋起點處截面。③箍筋截面面積或間距改變處截面。④腹板寬度改變處截面。復(fù)核截面的選擇斜截面頂端位置的確定c‘c‘’需要通過試算確定c值。書中推薦了一些簡化計算方法。4.4受彎構(gòu)件的斜截面抗彎承載力Mu斜VdDTsTvTbZsvZsbZsTs+TbMu正DZsZsb>Zs斜截面受彎承載力總能滿足支座處縱筋錨固不足縱筋彎起、切斷不當(dāng)異常情況需采取構(gòu)造措施

斜截面抗彎承載力分析4.4受彎構(gòu)件的斜截面抗彎承載力其他彎起鋼筋構(gòu)造要求（從錨固與折斷方面限制）公路橋規(guī)4.4.1斜截面抗彎承載力分析θs一般為45-60°Zs≈0.9h0Mu斜VdDTsTbZsbZsS14.4.2縱向鋼筋的彎起位置1.彎矩包絡(luò)圖—二次拋物線分布內(nèi)力包絡(luò)圖與抵抗包絡(luò)圖

——以簡支梁為例2.剪力包絡(luò)圖——直線分布（公路橋規(guī)）d在2點以外保證正截面受彎保證斜截面受彎？？？幾何中心軸321’1acdeADE2003.抵抗彎矩圖—應(yīng)在彎矩包絡(luò)圖之外，并保證斜截面抗彎要求。4.4.3全梁鋼筋構(gòu)造要求ABqlasMAMB開裂前A處的彎矩為MA，開裂后斜截面的彎矩為MB開裂后鋼筋的拉力Ts明顯增大。若las不夠則容易發(fā)生錨固破壞（1）支點處不少于總數(shù)1/5下層受拉主筋通過，且伸出支點長度不小于10d，光圓鋼筋應(yīng)帶半圓鉤。（2）采用跨中截斷方式，需要從理論截斷點外伸錨固長度后方可截斷。見表4-1。（3）鋼筋的接頭形式，焊接、綁接的構(gòu)造要求。綁接見表4-3。（4）箍筋的間距、直徑、最小配箍率要求4-3。（5）彎起鋼筋不得采用浮筋。4.5連續(xù)梁斜截面抗剪承載力連續(xù)梁的內(nèi)力分布特點與腹筋布置示意4.5.1斜截面破壞特點4.5.1斜截面破壞特點

應(yīng)力重分布*由于粘結(jié)裂縫發(fā)展而發(fā)生的應(yīng)力重分布，將使連續(xù)梁的承載力小于相同廣義剪跨比的簡支梁。421356m0.10.20.3Ψ=0Ψ=0.5