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1、受弯构件斜截面承载力计算第四章受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态斜裂缝出现前的受力状态斜裂缝出现前的受力状态斜裂缝出现的形态：斜裂缝出现的形态：l从主应力迹线可以看出，剪弯段的主拉应力方从主应力迹线可以看出，剪弯段的主拉应力方向是倾斜的，与梁轴线交角大约为向是倾斜的，与梁轴线交角大约为4545度，在梁度，在梁的下缘主拉应力方向接近水平。在矩形截面梁的下缘主拉应力方向接近水平。在矩形截面梁中，主拉应力的数值是沿着某一条拉应力迹线中，主拉应力的数值是沿着某一条拉应力迹线自上而下逐步增大的。在剪
2、弯段底部，先出现自上而下逐步增大的。在剪弯段底部，先出现正截面裂缝，然后沿与主拉应力垂直的方向扩正截面裂缝，然后沿与主拉应力垂直的方向扩展，即由支座向荷载作用点发展。展，即由支座向荷载作用点发展。斜裂缝出现后的受力状态。斜裂缝出现后的受力状态。应力重分布的表现：应力重分布的表现：l剪压区压应力、剪压区压应力、剪应力增加。剪应力增加。l截面截面BBBB处，处，钢筋应力增加。钢筋应力增加。无腹筋简支梁斜截面破坏模型无腹筋简支梁斜截面破坏模型F F拱体拱体拱顶拱顶拉杆拉杆拉杆拱机理示意图拉杆拱机理示意图l斜拉破坏斜拉破坏 产生条件产生条件m m3破坏特点破坏特点 梁的剪跨段产生由梁底竖向裂缝沿主压应
3、力迹线向上梁的剪跨段产生由梁底竖向裂缝沿主压应力迹线向上延伸发展而成的斜裂缝，临界裂缝很快形成，并迅速延延伸发展而成的斜裂缝，临界裂缝很快形成，并迅速延伸至荷载垫板边使梁体通裂。同时沿纵向钢筋伴随产生伸至荷载垫板边使梁体通裂。同时沿纵向钢筋伴随产生水平撕裂裂缝。破坏发生突然，破坏面较整齐，无混凝水平撕裂裂缝。破坏发生突然，破坏面较整齐，无混凝土压碎现象。土压碎现象。 无无腹筋腹筋简支梁斜截面破坏形态简支梁斜截面破坏形态l剪压破坏剪压破坏 产生条件产生条件1 1m m3 3破坏特点破坏特点 随随荷荷载载的的增增大大，梁梁的的剪剪弯弯区区段段陆陆续续出出现现几几条条斜斜裂裂缝缝，其其中中一一条条发
4、发展展成成为为临临界界斜斜裂裂缝缝后后，梁梁承承受受的的荷荷载载还还能能继继续续增增加加，而而斜斜裂裂缝缝伸伸展展至至荷荷载载板板底底下下直直到到剪剪压压区区混混凝凝土土被压碎而破坏。被压碎而破坏。 l斜压破坏斜压破坏 产生条件产生条件m 1,腹筋多，腹板薄。腹筋多，腹板薄。破坏特点破坏特点 荷载和作用点之间出现一条斜裂缝，然后出现若干荷载和作用点之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体平行的斜裂缝，梁腹被分成若干个倾斜的小柱体。条大体平行的斜裂缝，梁腹被分成若干个倾斜的小柱体。破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。 有腹筋简支梁斜裂缝出现后的受力状态有腹筋简支梁斜
5、裂缝出现后的受力状态F FF FF F （ K KN N ）箍筋的应力（箍筋的应力（MPaMPa）影响斜截面抗剪承载力的主要因素影响斜截面抗剪承载力的主要因素剪跨比剪跨比斜压破斜压破坏坏剪压破剪压破坏坏斜拉破斜拉破坏坏混凝土抗压强度混凝土抗压强度纵向钢筋的配筋率纵向钢筋的配筋率配箍率和箍筋强度。配箍率和箍筋强度。l配置数量过多，则在箍筋尚未屈服时，斜裂缝混凝土混配置数量过多，则在箍筋尚未屈服时，斜裂缝混凝土混凝土即因主应力过大而发生斜压破坏。此时梁的抗剪能力凝土即因主应力过大而发生斜压破坏。此时梁的抗剪能力主要取决于构件截面尺寸和混凝土的强度等级。主要取决于构件截面尺寸和混凝土的强度等级。l配
6、置箍筋适量，则斜裂缝出现以后，原来由混凝土承受配置箍筋适量，则斜裂缝出现以后，原来由混凝土承受的转由箍筋承担，在箍筋尚未屈服时，由于箍筋的作用，的转由箍筋承担，在箍筋尚未屈服时，由于箍筋的作用，延缓和限制了裂缝的发展，承载力尚能有较大的增长。当延缓和限制了裂缝的发展，承载力尚能有较大的增长。当箍筋屈服后，变形迅速增大，箍筋不再能有效的抑制斜裂箍筋屈服后，变形迅速增大，箍筋不再能有效的抑制斜裂缝的开展，最后，斜裂缝上端的混凝土在剪、压复合应力缝的开展，最后，斜裂缝上端的混凝土在剪、压复合应力作用下，发生剪压破坏。梁的抗剪能力主要与箍筋数量和作用下，发生剪压破坏。梁的抗剪能力主要与箍筋数量和混凝土
7、的强度等级有关，而剪跨比和纵向钢筋的配筋率影混凝土的强度等级有关，而剪跨比和纵向钢筋的配筋率影响相对较小。响相对较小。l若箍筋量配置很少，则斜裂缝一出现，截面即发生急剧的若箍筋量配置很少，则斜裂缝一出现，截面即发生急剧的应力重分布，原来由混凝土承受的拉应力转由箍筋承担，应力重分布，原来由混凝土承受的拉应力转由箍筋承担，使箍筋很快达到屈服，变形剧增，不能斜裂缝的开展，此使箍筋很快达到屈服，变形剧增，不能斜裂缝的开展，此时梁的破坏形态与无腹筋梁类似，当剪跨比较大时，也会时梁的破坏形态与无腹筋梁类似，当剪跨比较大时，也会发生斜拉破坏。发生斜拉破坏。l箍筋配筋率箍筋配筋率1 11 12 22 21-1
8、1-12-22-2受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力计算公式及适用条件计算公式及适用条件上限值：上限值：下限值：下限值：l若满足上式，则表明可以通过计算配置腹筋；反之，若满足上式，则表明可以通过计算配置腹筋；反之，表明不能通过配置腹筋满足斜截面抗剪承载力，而要表明不能通过配置腹筋满足斜截面抗剪承载力，而要加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。l若符合上式，则不需要进行斜截面抗剪承载力计若符合上式，则不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅需要按构造配置箍筋。算，仅需要按构造配置箍筋。等高度简支梁腹筋初步设计步骤等高度简支梁腹筋初步设计步骤已知条件：梁的
9、计算跨径及截面尺寸，混凝土的已知条件：梁的计算跨径及截面尺寸，混凝土的强度等级，纵向受拉钢筋的及箍筋抗拉设计强度，强度等级，纵向受拉钢筋的及箍筋抗拉设计强度，跨中截面纵向受拉钢筋的布置，梁的计算剪力包跨中截面纵向受拉钢筋的布置，梁的计算剪力包络图。络图。（1 1）验算上限条件。）验算上限条件。（2 2）验算下限条件。）验算下限条件。（3 3）计算剪力图的分配：最大计算剪力值取用距）计算剪力图的分配：最大计算剪力值取用距支座支座h/2 h/2 截面的数值截面的数值 ，其中，混凝土和箍筋共，其中，混凝土和箍筋共同承担的剪力不少于同承担的剪力不少于60%60%，弯起钢筋承担的剪力不，弯起钢筋承担的剪
10、力不超过超过40%40%。(4)(4)箍筋设计箍筋设计初步拟定箍筋的直径和形式初步拟定箍筋的直径和形式检查各项构造要求检查各项构造要求, ,最终确定箍筋的配筋方案。最终确定箍筋的配筋方案。（5 5）弯起钢筋的数量及初步的弯起位置。）弯起钢筋的数量及初步的弯起位置。支座中心线梁跨中梁中轴线受弯钢筋的斜截面抗弯能力受弯钢筋的斜截面抗弯能力斜截面抗弯承载斜截面抗弯承载能力计算能力计算l保证斜截面抗弯承载力的构造措施。保证斜截面抗弯承载力的构造措施。整理后得：即满足上式，可不进行即满足上式，可不进行斜截面抗弯承载力计算。斜截面抗弯承载力计算。纵向受拉钢筋的弯起位置纵向受拉钢筋的弯起位置简支梁的内力包络
11、图简支梁的内力包络图抵抗弯矩图，就是沿梁长各个正截面按实际配置抵抗弯矩图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示各个正截面所具有的抗弯承载力。各个正截面所具有的抗弯承载力。跨中截面钢筋的弯起位置确定方法钢筋的弯起位置确定方法全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求斜截面抗剪承载能力复核斜截面抗剪承载能力复核复核截面位置确定：复核截面位置确定：l距支座距支座h/2h/2的截面的截面l受拉区弯起钢筋弯起处截面以及锚于受拉区受拉区弯起钢筋弯起处截面以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面的纵向钢筋开始不受力处的
12、截面l箍筋数量或间距改变的位置箍筋数量或间距改变的位置l梁的肋板宽度改变处的截面梁的肋板宽度改变处的截面斜截面投影长度斜截面投影长度c c的确定的确定斜截面顶端位置的确定斜截面顶端位置的确定l选择斜截面底端位置。选择斜截面底端位置。l以底端位置向跨中方向取距离以底端位置向跨中方向取距离h h0 0，此处即为验，此处即为验算斜截面顶端位置。算斜截面顶端位置。l由验算截面顶端的位置坐标，可以从内力包由验算截面顶端的位置坐标，可以从内力包络图中得到相应的弯矩和剪力组合设计值，求络图中得到相应的弯矩和剪力组合设计值，求得投影长度得投影长度l在投影长度内确定与验算斜截面相交的弯起在投影长度内确定与验算斜
13、截面相交的弯起（斜）钢筋及箍筋数量，以及纵向钢筋的配（斜）钢筋及箍筋数量，以及纵向钢筋的配筋率，代入公式进行计算。筋率，代入公式进行计算。有关构造要求有关构造要求纵向钢筋在支座处的锚固纵向钢筋在支座处的锚固l在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数少于总数1/51/5的下层受拉主筋通过。的下层受拉主筋通过。l底层两外侧之间不向上弯起的受拉主筋，伸出底层两外侧之间不向上弯起的受拉主筋，伸出支点以外的长度不应小于支点以外的长度不应小于10d10d，（，（R235R235级钢筋应级钢筋应带半圆弯钩）带半圆弯钩）纵向钢筋在梁跨间的截断与锚固纵向钢筋在梁跨
14、间的截断与锚固钢筋的接头钢筋的接头l钢筋的接头，可以采用绑扎搭接接头、焊接接钢筋的接头，可以采用绑扎搭接接头、焊接接头和机械接头。头和机械接头。l绑扎接头的搭接长度绑扎接头的搭接长度L Ld d，见表，见表4-34-3。受压区绑扎。受压区绑扎接头的搭接长度，应取用受拉钢筋绑扎接头长度接头的搭接长度，应取用受拉钢筋绑扎接头长度的的倍。倍。l在任一绑扎接头的中心至搭接长度的在任一绑扎接头的中心至搭接长度的倍的长度区倍的长度区段内，同一根钢筋不得有两个接头；在该区段内段内，同一根钢筋不得有两个接头；在该区段内有绑扎接头的受力钢筋的面积，受拉区不宜超过有绑扎接头的受力钢筋的面积，受拉区不宜超过25%2
15、5%，受压区不宜超过，受压区不宜超过50%50%。l焊接接头包括闪光接触焊、夹杆式电弧焊和搭焊接接头包括闪光接触焊、夹杆式电弧焊和搭叠式电弧焊。叠式电弧焊。l钢筋机械接头包括套筒挤压接头和镦粗直螺纹钢筋机械接头包括套筒挤压接头和镦粗直螺纹接头接头箍筋的构造要求箍筋的构造要求l直径：直径： 不小于不小于8mm8mm且不主钢筋直径的且不主钢筋直径的1/4.1/4.l间距：间距：一般位置一般位置由支座向跨径方向长度不小于一倍由支座向跨径方向长度不小于一倍的梁高范围内，箍筋的间距不宜大的梁高范围内，箍筋的间距不宜大于于100mm100mm。l最小配筋率：最小配筋率：连续梁的斜截面抗剪承载力连续梁的斜截面抗剪承载力连续梁斜截面抗剪承载力计算方法连续梁斜截面抗剪承载力计算方法支座中心线梁跨中梁中轴线l连续梁的近边支点梁段连续梁的近边支点梁段l等高度连续梁和悬臂梁的近中间支点梁段等高度连续梁和悬臂梁的近中间支点梁段支座中心线梁跨中梁中轴线l变高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段变高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段
