鋼筋混凝土-混凝土構(gòu)件受剪計算課件

第五章受彎構(gòu)件的斜截面承載力

5.1概述

受彎構(gòu)件可能在彎矩的作用下發(fā)生正截面的破壞，我們通過配置縱向受力鋼筋和構(gòu)造措施來防止。即使在非常情況下發(fā)生，只要配筋適當，破壞也是延性破壞。

受彎構(gòu)件還可能在剪力和彎矩的共同作用下發(fā)生斜截面的破壞，這種破壞是脆性破壞，必須嚴格加以防止。斜截面破壞有兩種一是斜截面抗剪能力不足發(fā)生斜截面剪切破壞，這通過計算配置抗剪鋼筋和構(gòu)造措施來防止；二是斜截面抗彎能力不足發(fā)生斜截面受彎破壞，這一般不計算，而是通過構(gòu)造措施來防止。抗剪鋼筋，又稱腹筋有兩種：1.箍筋，主要的；垂直布置，以便施工；能有效地控制斜裂縫的開展，一般都必須采用。2.彎起鋼筋，次要的?？赡茉趶澠鹛幮纬膳蚜芽p。故位置不宜在梁側(cè)，直徑不宜太粗。5.2斜裂縫,剪跨比及斜截面受剪破壞形態(tài)5.2.1彎剪斜裂縫、腹剪斜裂縫斜裂縫的形成

當主拉應(yīng)力超過混凝土復(fù)合受力下的抗拉強度時，就會出現(xiàn)與主拉應(yīng)力跡線大致垂直的裂縫。抵抗主拉應(yīng)力的鋼筋：

彎起鋼筋

箍筋

腹筋斜裂縫的類型（1）彎剪斜裂縫特點：裂縫下寬上窄

（2）腹剪斜裂縫特點：裂縫中間寬兩頭窄5.2.2剪跨比廣義剪跨比：

集中荷載下的簡支梁，計算剪跨比為：實質(zhì)上反映截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對比值，影響了梁斜截面的破壞形態(tài)和受剪承載力。5.2.3斜截面剪切破壞的三種形態(tài)1.無腹筋梁斜截面剪切破壞的三種形態(tài)斜拉破壞剪壓破壞斜壓破壞1)斜壓破壞

<1,(以剪為主〕，在梁腹中垂直于主拉應(yīng)力方向，先后出現(xiàn)若干條大致相互平行的腹剪斜裂縫，梁的腹部被分割成若干斜向的受壓短柱。隨著荷載的增大，混凝土短柱沿斜向最終被壓酥破壞。腹筋不屈服。抗剪承載力取決于混凝土的抗壓強度

2)剪壓破壞

約為1～3，首先在剪跨區(qū)出現(xiàn)數(shù)條短的彎剪斜裂縫，其中一條延伸最長、開展較寬的裂縫成為臨界斜裂縫；臨界斜裂縫向荷載作用點延伸，使混凝土受壓區(qū)高度不斷減小，最后在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下，導(dǎo)致剪壓區(qū)混凝土達到復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的極限強度而破壞?？辜舫休d力主要取決于混凝土在復(fù)合應(yīng)力下的抗壓強度

（剪力、壓力）3)斜拉破壞

>3,首先在梁的底部出現(xiàn)垂直的彎曲裂縫；隨即，其中一條彎曲裂縫很快地斜向伸展到梁頂?shù)募泻奢d作用點處，形成所謂的臨界斜裂縫，將梁劈裂為兩部分而破壞，同時，沿縱筋往往伴隨產(chǎn)生水平撕裂裂縫。這三種破壞都是脆性破壞。尤其是斜拉破壞。抗剪承載力取決于混凝土的抗拉強度受剪破壞均屬于脆性破壞，其中斜拉破壞最明顯，斜壓破壞次之，剪壓破壞稍好。2.有腹筋梁斜截面破壞形態(tài)鋼筋混凝土有腹筋梁有三種斜截面破壞形態(tài)，都應(yīng)避免。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斜壓破壞通過滿足截面最小尺寸的條件來防止；斜拉破壞通過滿足最小配箍率和最大箍筋間距的條件來防止；剪壓破壞因其承載力變化幅度較大，必須通過計算配置腹筋來防止。所以，計算公式是針對剪壓破壞建立的。除了這三種破壞外還有斜截面受彎破壞，縱筋錨固破壞，支座處局部擠壓破壞等。這些都有構(gòu)造措施來防止。5.3簡支梁斜截面受剪機理5.3.1無腹筋簡支梁的受剪機理一.斜裂縫出現(xiàn)前的受力狀態(tài)內(nèi)力小，按變形協(xié)調(diào)條件，將鋼筋混凝土截面換算成等效的混凝土截面，采用材料力學公式來分析梁的應(yīng)力。二.斜裂縫出現(xiàn)后的受力狀態(tài)

平截面假定已不再適用。無腹筋梁在加載后期主要是拱體受力.如圖拱體：外荷載引起彎矩Mc和剪力VA。作用在截面CGJ上的內(nèi)力有：

1)混凝土殘余截面上的壓力Dc

和剪力Vc；2)斜裂縫上的骨料咬合力F，其分力為DF，VF；3)縱筋拉力Zj4)縱筋銷栓力Vj拱體的平衡方程式如下：Dc+DF=ZjVA=Vc+VF+VjMc=VAa=Zjh0+Vjc-Fg剪力V由幾部分承擔：（1）剪壓區(qū)剪力VC（2）骨料咬合力分力VF（3）縱筋銷栓力VJ目前還不能用這組方程式進行計算但是可以利用它們來分析，隨著斜裂縫開展：1)剪力主要由殘余截面承擔，其上剪應(yīng)力加大；2)壓力也集中到殘余截面，其上壓應(yīng)力也加大；3)C截面彎矩主要由J截面縱筋承擔，J截面縱筋拉應(yīng)力大大加大，J截面縱筋承擔C截面的彎矩。4)縱筋銷栓力V主要由保護層混凝土承擔，比較小，且可能引起撕裂裂縫。三.帶拉桿的梳形拱模型5.3.2有腹筋梁的受剪機理◆

斜裂縫出現(xiàn)后，拉應(yīng)力由箍筋承擔，增強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的增量減小；◆

配置箍筋對斜裂縫開裂荷載沒有影響，也不能提高斜壓破壞的承載力，即對小剪跨比情況，箍筋的上述作用很??；對大剪跨比情況，箍筋配置如果超過某一限值，則產(chǎn)生斜壓桿壓壞，繼續(xù)增加箍筋沒有作用。箍筋的作用斜裂縫出現(xiàn)后的受力機制腹筋的抗剪作用：1)穿過斜裂縫的腹筋直接承受很大的剪力；2)腹筋限制了斜裂縫的開展，使骨料咬合力加大；3)腹筋遏制了撕裂裂縫，加大了縱筋銷栓力；4)腹筋限制了斜裂縫的開展，殘余截面加大。因此，腹筋大大地提高了梁斜截面受剪承載力。（1）拱形桁架模型

可以把開裂后的有腹筋梁看作一拱形桁架。（2）桁架模型◆斜裂縫間齒狀體混凝土有如斜壓腹桿(compressiondiagonals)◆箍筋的作用有如豎向拉桿◆臨界斜裂縫上部及受壓區(qū)混凝土相當于受壓弦桿(compressionchord)◆縱筋相當于下弦拉桿(tensionchord)◆箍筋將齒狀體混凝土傳來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archmechanism）5.4斜截面受剪承載力計算公式5.4.1影響斜截面抗剪承載力的主要因素1.剪跨比實質(zhì)上反映了截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對比值，影響了梁斜截面的破壞形態(tài)和受剪承載力。2.混凝土強度斜壓破壞：抗壓強度；斜拉破壞：抗拉強度；剪壓破壞：介于兩者之間，計算取抗壓強度。3.箍筋配箍率配箍率對梁的受剪承載力影響明顯，兩者呈線性關(guān)系。4.縱筋配筋率銷拴力利于限制斜裂縫開展5.骨料咬合力對無腹筋梁影響大6.截面尺寸和形狀1)截面尺寸效應(yīng)2)截面形狀，翼緣與梁寬無腹筋梁受剪承載力不高，且不可靠，破壞突然所以工程上除h<150mm的小梁，均須配置腹筋，主要是箍筋。5.4.2受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算公式1.基本假定依靠試驗研究，分析影響梁受剪承載力的主要因素，建立起計算公式的表達式，再與試驗數(shù)據(jù)配合，定出待定系數(shù)：計算公式是針對剪壓破壞建立的。2.計算公式(1)一般情況下的矩形，T形和I形截面簡支梁的受剪承載力的計算公式(2)受集中荷載為主的矩形,T形和I形截面獨立簡支梁（包括作用有多種荷載，且集中荷載在支座截面所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75％以上的情況）的受剪承載力計算公式:若<1.5,取=1.5若>3,取=3=a/h0

所謂以集中荷載為主是指集中荷載在支座上引起的剪力占總剪力的75％以上.獨立梁是指不與樓板整體澆筑的梁。(3)配有彎起鋼筋梁的受剪承載力的計算公式當剪力較大時，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45~60°。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V>0.7ftbh0欄的最大箍筋間距smax的規(guī)定。bc為高強混凝土的強度折減系數(shù)fcu,k≤50N/mm2時，bc=1.0fcu,k=80N/mm2時，bc=0.8其間線性插值。(4)計算公式的適用范圍1)受剪截面的最小尺寸限制:防止斜壓破壞◆當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?！粜眽浩茐娜Q于混凝土的抗壓強度和截面尺寸?！簟兑?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)生斜壓破壞和使用階段斜裂縫開展過寬當4￡bhw時，

025.0bhfVccb￡當63bhw時，

020.0bhfVccb￡當64<<bhw時，按直線內(nèi)插法取用。2)最小配箍率及箍筋的最大間距：防止斜拉破壞◆當配箍率小于一定值時，斜裂縫出現(xiàn)后，箍筋因不能承擔斜裂縫截面混凝土退出工作釋放出來的拉應(yīng)力，而很快達到屈服，其受剪承載力與無腹筋梁基本相同?！舢敿艨绫容^大時，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V>0.7ftbh0時，配箍率應(yīng)滿足對于一般受彎構(gòu)件，相應(yīng)受剪承載力為，箍筋最大間距見表5-2對箍筋的最小直徑的規(guī)定見頁.

梁中箍筋最小直徑(mm)梁高h(mm)

箍筋直徑

h≤800

h

>800

6

8

(5)厚板計算公式*如以集中荷載為主,注意設(shè)計中梁必須配置箍筋.板一般不配腹筋,必要時配置彎起鋼筋.以均布荷載為主,=800~2000mm(6)連續(xù)梁的抗剪性能及受剪承載力計算破壞特點集中荷載受剪能力低于相同廣義剪跨比的簡支梁但高于相同計算剪跨比的簡支梁均布荷載受剪能力不低于相同條件下的簡支梁2)連續(xù)梁的受剪承載力計算規(guī)范采用與簡支梁相同的公式.式中采用計算剪跨比.受集中荷載為主的矩形,T形和I形截面獨立梁的受剪承載力計算公式一般情況下的矩形，T形和I形截面獨立梁和梁板結(jié)構(gòu)的受剪承載力的計算公式5.5斜截面受剪承載力的設(shè)計方法和步驟一.設(shè)計方法應(yīng)選擇下列計算截面位置：1)支座邊緣處斜截面：剪力設(shè)計值最大(1-1)；2)彎起鋼筋彎起點處：受剪承載力變化(2-2)；3)箍筋數(shù)量和間距變化處：受剪承載力變化(3-3)；4)腹板寬度變化處：