受弯构件斜截面（钢筋混凝土结构课件）

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1、第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,5.1 无腹筋梁斜截面受剪性能 5.2有腹筋梁斜截面受剪性能 5.3 建筑工程中受弯构件斜截面设计方法 5.4 公路桥涵工程中受弯构件斜截面设计方法,5.1腹筋梁斜截面受剪性能,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,5.1.1 受弯构件斜截面受力与破坏分析,1 斜截面开裂前的受力分析,主应力轨迹线,按材力公式分析：,主拉应力：,主压应力：,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,当弯剪区的主拉应力tpft时，即产生与主拉应力迹线大致垂直的斜裂缝，故其破坏面与梁轴斜交称斜截面破坏。,斜裂缝的类型,腹剪斜裂缝：中间宽两头窄,弯剪斜裂缝：裂缝下宽

2、上窄,(b) 弯剪斜裂缝,(a) 腹剪斜裂缝,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,2 无腹筋梁的受力及破坏分析,梁斜裂缝中受力状态图：,现将梁沿斜裂缝AAB切开，取出斜裂缝顶点左边部分脱离体。,A,A,B,D,C,(a),P,P,梁中斜裂缝的受力变化,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算, 开裂前，VA由全截面承受；开裂后，VA为残余的较小面积承受；同时VA和VC组成的力偶应由TS及D来平衡，残余面上既受剪又受压剪压区，且、明显增大。, 开裂前，BB处钢筋应力由MB决定；开裂后，BB处钢筋应力由MA决定， MA MB ，所以，BB处钢筋应力突增。, 最终随着荷载加大，斜裂缝形成，

3、梁的受力有如一拉杆拱的作用。,应力状态变化分析：,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,破坏时的受力模型：带拉杆的梳形拱模型,此模型把梁的下部看成是被斜裂缝和垂直裂缝分割成一个个具有自由端的梳状齿，梁的上部与纵向受拉钢筋则形成带有拉杆的变截面两铰拱。,齿的受力,梳状齿的齿根与拱内圈相连，齿相当一悬臂梁，齿的受力情况如上图。,梳状结构,梳状齿的作用：,纵筋的拉力ZJ和Zk。两者数量不等， ZJZk ；,纵筋的销栓力Vj和Vk，裂缝两边混凝土上下错动，纵筋受力引起；,裂缝间的骨料咬合力Sj和Sk，咬合力主要与轴力相平衡。,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,随着斜裂缝的逐渐加宽，咬合

4、力下降，纵筋混凝土可能劈裂，销栓力会逐渐减弱，梳状齿作用减小，梁上荷载绝大部分由上部拱体承担，拱的受力如下图。,拱体的受力,有效拱体是上图中的阴影线部分。,5.1.3 斜截面破坏的主要形态,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,(a) 斜拉破坏,(b) 剪压破坏,(c) 斜压破坏,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,3，一裂，即裂缝迅速向集中荷载作用点延伸，一般形成一条斜裂缝将弯剪段拉坏。承载力与开裂荷载接近。,13，tpft开裂，其中某一条裂缝发展成为临界斜裂缝，最终剪压区减小，在，共同作用下，主压应力破坏。,1，由腹剪斜裂缝形成多条斜裂缝将弯剪区段分为斜向短柱，最终短柱压坏。

5、, 斜拉破坏：, 剪压破坏：, 斜压破坏：,无腹筋梁的破坏形态：,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,承载能力：,斜压 剪压 斜拉,破坏性质：,斜截面受剪均属于脆性破坏。除发生以上三种破坏形态外，还可能发生纵筋锚固破坏(粘结裂缝、撕裂裂缝)或局部受压破坏。,试述剪跨比的概念及其对斜截面破坏的影响。 梁上斜裂缝是怎样形成的？它发生在梁的什么区段内？ 斜裂缝有几种类型？有何特点？ 试述斜截面受剪破坏的三种形态及其破坏特征。 试述简支梁斜截面受剪机理的力学模型。 影响斜截面受剪性能的主要因素有哪些。,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,5.

6、1.2 影响斜截面受力性能的主要因素,1 剪跨比,广义剪跨比：,计算剪跨比：, 在一定范围内，剪跨比增加，抗剪承载力下降。,随着剪跨比的增加，梁的破坏形态按斜压（3）的顺序演变，其受剪承载力则逐步减弱。 当 3时，剪跨比的影响不明显。,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,对矩形截面梁，截面上的正应力和剪应力 可表达为：,1 ， 2 与梁支座形式、计算截面位置等有关的系数； 广义剪跨比。,由图可见，剪跨比与无腹筋梁的斜截面破坏形态有很重要的关系。,剪跨比与主应力迹线分布,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,2 跨高比l0/h, 跨高比l0/h增加，抗剪承载力下降。,4 混凝土强度

7、等级,3 腹筋的数量,斜截面受剪承载力随配箍率增大而提高。,梁斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度； 梁斜拉破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度； 剪压破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,5 纵筋配筋率,纵筋的受剪产生了销栓力，所以纵筋的配筋越大，梁的受剪承载力也就提高。,6 斜截面上的骨料咬合力,斜裂缝处的骨料咬合力对无腹筋梁的斜截面受剪承载力影响较大 。,7 截面尺寸和形状,（1）尺寸的影响： 截面尺寸大的构件，破坏时的平均剪应力比尺寸小的构件要降低。试验表明，其他参数保持不变时梁高扩大四倍，受剪承载力下降25%40%。 （

8、2）形状的影响： 增加翼缘宽度（T形梁）及梁宽可相应提高受剪承载力。,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,5.2有腹筋梁斜截面受剪性能,腹筋形式； 配置； 作用； 斜截面破坏形态； 承载力计算公式,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,为了抵抗主拉应力的钢筋： 弯起钢筋、箍筋 （腹筋）,梁中设置纵向钢筋承担开裂后的拉力，箍筋、弯筋、纵筋、架立筋 形成钢筋骨架，如图所示。,有腹筋梁：箍筋、弯起钢筋（斜筋）、纵筋,无腹筋梁：纵筋,弯终点,弯起点,弯起筋,纵筋,箍筋,架立筋,as,h0,Asv,s,s,b,.,. .,箍筋及弯起钢筋, 梁中配置箍筋(stirrup)，出现斜裂缝后，梁的

9、剪力传递机构由原来无腹筋梁的拉杆拱传递机构转变为桁架与拱的复合传递机构, 斜裂缝间齿状体混凝土有如斜压腹杆(compression diagonals) 箍筋的作用有如竖向拉杆 临界斜裂缝上部及受压区混凝土相当于受压弦杆(compression chord) 纵筋相当于下弦拉杆(tension chord) 箍筋将齿状体混凝土传来的荷载悬吊到受压弦杆，增加了混凝土传递受压的作用 斜裂缝间的骨料咬合作用，还将一部分荷载传递到支座（拱作用arch mechanism）,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,一、 有腹筋梁的受力及破坏分析,此模型把开裂后的有腹筋梁看成为拱形桁架，其拱体是上弦杆

10、，裂缝间的齿块是受压的斜腹杆，箍筋则是受拉腹杆。如图所示；与梳形拱模型的主要区别：1）考虑了箍筋的受拉作用； 2）考虑了斜裂缝间混凝土的受压作用。,拱形桁架模型,拱形桁架模型,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,此模型把有斜裂缝的钢筋混凝土梁比拟为一个铰接桁架，压区混凝土为上弦杆，受拉纵筋为下弦杆，腹筋为竖向拉杆，斜裂缝间的混凝土则为斜压杆。如图所示：,桁架模型,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,桁架模型,(a) 450桁架模型,(b) 变角桁架模型, 配置箍筋抗剪,裂缝出现后，形成桁架体系传力机构。,二、有腹筋梁的破坏形态：,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,衡量

11、配箍量大小的指标 配箍率,Asv配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积。,Asv1单肢箍筋的截面面积；,配箍率,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,配箍率sv很低，或间距S 较大且较大的时候；,sv很大，或很小(1)斜向压碎，箍筋未屈服；,配箍和剪跨比适中，破坏时箍筋受拉屈服，剪压区压碎，斜截面承载力随sv及fyv的增大而增大。, 斜拉破坏：, 斜压破坏：, 剪压破坏：,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,有腹筋梁的破坏形态：,影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比l,和配箍率rsv,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,5.3

12、 建筑工程中受弯构件斜截面设计方法,5.2.1 一般受弯构件斜截面设计,1 受弯构件斜截面受剪承载力的计算,不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,V0.7h ft bh0,h截面高度影响系数，800mm h0 2000mm；当h02000mm时，取h0 =2000mm,均布荷载下不配置箍筋和弯起钢筋的钢筋混凝土板，其受剪承载力随板厚的增大而降低。其斜截面受剪承载力计算公式：,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,(2) 矩形、T形和工字形截面的一般受弯构件, 无腹筋梁的抗剪承载力,规范公式：根据无腹筋梁抗剪的实验数据点，满足目标可靠度指标=3.7，取偏下限作为斜截面承载力的计算公式，见

13、下式。, 均布荷载作用下：, 集中荷载作用下：,式中： Vc 无腹筋梁受剪承载力设计值,计算剪跨比,a 集中荷载作用点至支座边缘的距离,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算, 有腹筋梁的抗剪承载力,斜压破坏 通常用限制截面尺寸的条件来防止； 斜拉破坏 用满足最小配箍率条件及构造要求来防止； 剪压破坏 通过计算使构件满足一定的斜截面受剪承载力；,基本假设,我国混凝土结构设计规范所规定的计算公式就是根据剪压破坏形态而建立的。考虑了平衡条件y=0，引入一些试验参数及四项基本假设。,（1）剪压破坏时，斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力都达到其屈服强度；,（2）剪压破坏时，不考虑斜裂缝处的骨料咬合

14、力合纵筋的销栓力；,（3）为计算公式应用简便，仅在计算梁受集中荷载作用为主的情况下，才考虑剪跨比。,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,Vu梁斜截面破坏时所承受的总剪力； Vc混凝土剪压区所承受的剪力； Vs与斜裂缝相交的箍筋所承受的剪力； Vsb弯曲钢筋所承受的总剪力；,（4）剪压破坏时，斜裂缝所承受的剪力由三部分组成：,VuVc+Vs+Vsb,VcsVc+Vs,VuVcs+Vsb,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,分为仅配箍筋的梁的计算公式和同时配箍筋与弯筋的计算公式两种；考虑荷载形式，截面特点，剪跨比等因素。,计算公式：,1）仅配箍筋的梁的计算公式（共有两种情况）,（a

15、） 矩形截面梁受均布荷载作用或以均布荷载为主的情况；T形、工形截面梁受任何荷载 （一般情况）,ft 混凝土轴心抗拉强度设计值，按混凝土强度设计值表取用； fyv 箍筋抗拉强度设计值，按普通钢筋强度设计值表取用； s 沿构件长度方向箍筋的间距； b 矩形截面的宽度， T形、工形截面梁的腹板宽度；,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,（2）集中荷载作用下的矩形截面、T形、工形截面独立简支梁(包括多种荷载作用，其中集中荷载对支座截面产生的剪力值占总剪力值的75以上的情况)。（特殊情况）（独立梁是指不与楼板整体浇筑的梁）, 计算截面剪跨比，a/h0； a 计算截面至支座截面或节点边缘的距离； =1.53， 3时， 取 =3 对于有箍筋的梁，是不能把混凝土承担的剪力与箍筋承担的剪力分开表达的。,第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算,2）配有箍筋和弯起筋，梁受剪承载力的计算公式,Vu=Vcs+Vsb,Vsb = 0.8fy Asb sins,fy 弯起钢筋抗拉强度设计值， 按普通钢筋强度设计值表取用； Asb 与斜裂缝相交的配置在同一弯矩平面内的弯起钢筋截面积； s 弯起钢筋与梁纵轴线的夹角，一般为450，当梁截面超800mm时，通常是600；,考虑弯起筋在破坏时，不能全