受弯构件斜截面破坏的机理与研究
《混凝土结构设计原理》第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力
斜拉破坏则是由于梁内配置的腹筋数量过少而引起的，因 此用配置一定数量的箍筋和保证必要的箍筋间距来防止这种破 坏的发生；
对于常见的剪压破坏，通过受剪承载力计算给予保证。
《混凝土结构设计规范》的受剪承载力计算公式就是依据剪 压破坏特征建立的。
5.3.1 计算原则
采用半理论半经验方法建立受剪承载力计算公式
F
5.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能
梁沿斜截面破坏的主要形态
剪压破坏的特点
弯剪段下边缘先出现初始垂直 裂缝；
F
随着荷载的增加，这些初始垂直 裂缝将大体上沿着主压应力轨迹 向集中荷载作用点延伸；
临界斜裂缝
在几条斜裂缝中会形成一条主要的斜裂缝，这一斜裂缝被称为临界 斜裂缝; 最后，与临界斜裂缝相交的箍筋应力达到屈服强度，斜裂缝宽度增 大，导致剩余截面减小，剪压区混凝土在剪压复合应力作用下达到混 凝土复合受力强度而破坏，梁丧失受剪承载力。
斜裂缝的形成
矩形截面梁
P
P
弯剪斜裂缝
垂直裂缝
P
Ｉ字形截面梁
P
主拉应力超过混 凝土的抗拉强度时， 将出现斜裂缝。 弯剪区段截面下 边缘的主拉应力仍为 水平，在这些区段一 般先出现垂直裂缝， 随着荷载的增大，垂 直裂缝将斜向发展， 形成弯剪斜裂缝。
腹剪斜裂缝
由于腹板很薄，且该处剪应力较大，故斜裂缝首 先在梁腹部中和轴附近出现，随后向梁底和梁顶斜 向发展，这种斜裂缝称为腹剪斜裂缝。
ＶC
斜截面的受剪承载力的组成
s Ｖa
Vd
DC
Vu = Vc + Vsv + Vsb + Vd + Va
受弯构件斜截面
梳状齿的作用：
（1）纵筋的拉力Z1和Zk。两者数量不等， Z1＜Zk ；
（2）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；
（3）裂缝间的骨料咬合力Sj和Sk，咬合力主要与轴力相 平衡。
随着斜裂缝的逐渐加宽，咬合力下降，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，拱的受力如图5-13：
由图中可见梁的斜截面受 剪承载力随配箍率增大而提高， 两者呈线性关系。
图5-10 配箍率对梁受 剪承载力的影响
4）. 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。
5）. 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 。
6）. 截面尺寸和形状
用方式：
斜压破坏 — 通常用限制截面尺寸的条件来防止； 剪压破坏 — 用满足最小配箍率条件及构造要求来防止； 斜压破坏 — 通过计算使构件满足一定的斜截面受剪承载力；
我国混凝土结构设计规范中所规定的计算公式就是根据剪
压破坏形态而建立的。考虑了的平衡条件 y 0 ，引入一些
试验参数及四项基本假设。
（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%。 （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。
§5.3 简支梁斜截面受剪机理
解释简支梁斜截面受剪机理的结构模型已有多种，介绍 三种：带拉杆的梳形拱模型、拱形桁架模型、桁架模型。
图中：
(c)
α—— 混凝土斜压杆的倾角； Cd—— 斜压杆内力； 图5-15 (c) 变角桁架模型的内力分析图
受弯构件斜截面的受力特点及斜截面受剪破坏
〔三〕斜压破坏
配置腹筋过量， <1，或腹板宽度很小的T形梁和工字形 梁中，裂缝一般首先在梁腹部出现，然后向上下延伸，这 些平行裂缝将梁分割成斜向“短柱〞，最后混凝土“短柱 〞被压碎而破坏。破坏属于脆性。通过控制最小截面尺寸 防止发生该破坏。
2、影响斜截面抗剪承载力的主要因素
剪跨比、混凝土强度、箍筋配筋率〔配箍率〕、纵向钢筋 配筋率。
一、受弯构件剪弯段的受力特点及斜截面受剪破坏
1、斜截面破坏的主要形态
a
＝a/h0
〔一〕剪压破坏
配置腹筋适量或1< 3时，某一条裂缝开展成临界斜裂缝， 最后和斜裂缝相交的腹筋屈服，剪压区混凝土被压碎。破 坏属于脆性，通过受剪承载力计算防止发生该破坏。
〔二〕斜拉破坏：
剪垮比 >3且配置腹筋很少时，斜裂缝一旦出现迅速开展成 临界斜裂缝，并向剪压区延伸，梁沿临界斜裂缝劈裂成两 半。破坏属于脆性。通过控制最小配箍率来防止发生该破 坏。
二、受弯构件斜截面的受剪承载力计算
〔一〕矩形、T形和I形截面的一般受弯构件，当仅配置箍筋 时： V≤Vu= 0.7ftbh0+1.2： V≤ Vu=1.75/( +1))ftbh0+fyv(Asv/s)h0
〔三〕公式适用条件 1、上限－最小截面尺寸：防止斜压破坏 2、下限－最小配箍率和箍筋最大间距：防止斜拉破坏
钢筋混凝土双向受弯构件斜截面受剪性能理论研究
善 。对 于双弯构件则涉及较少 ， 目前也仅对 双弯构 件的正截 面 强 度 研 究 取 得 一 定 成 果 （ 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 在 ＧＢ ０ １．０ ２］ ５ ０ ０２ ０ ｔ Ｉ 中有所体现）而对 其斜截面抗剪则在结构计 ，
面抗剪强度进行 了试验 和理论研究 ， 并提 出了相应 的计 算公 式， 但其理论 尚有待于完善。 国外学者从 ６ ０年代后期 开始对双向受弯 构件进行 试验 研究 ， 以研 究钢筋 混凝土 双向受弯柱 为主 ， 并 且仅 以正 截面
应力 、 内力 的重 分布等 。一次全过程分 析计算 所得 到的反映 构件 状态 的数据 ， 论从数 量上还是质 量上 ， 无 都是相 应一次
时也是对所得出的理论正确与否的验证。但模型试验 由于钢
众所 周知 ， 件在发生弯 曲变形时 ， 构 若其 弯曲平面（ 即挠
筋混 凝土构件 的特点 ， 模型制作 和试验工作 量大 ， 试验 结果
曲轴 所在平 面 ） 与外荷 载作用平 面相重合 ， 件的这种 弯 则构
曲称 为平 面弯 曲。弯曲构件在外荷载作用下发生平面弯曲必 须具 备两个条件 ： 一是外荷载作用平面通过构件 的弯曲中心 轴； 二是外荷载 的作 用平面与构件形心主惯性平 面平行 。如 果作 用在构件上 的外荷载 只满 足前 一个 条件 ， 则构 件的弯曲
摘 要： 钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件的正截面 强度及斜截面抗 剪问题是混凝 土结构理论 的一个 重要研 究领域。文
章总结 了近年来国 内外有关钢筋混凝土双 向受弯构件斜 截面受剪性能研究， 并展望 了今后该领域 的研究方 向。 关键词 ： 向受弯梁 ； 双 斜截 面受剪
混凝土结构设计原理第五章 受弯构件斜截面
s
s
Asv . . h0 .... b
架立筋
箍筋 纵筋
· · · ·
弯起点 as 弯起筋
箍筋及弯起钢筋 有腹筋梁：箍筋、弯起钢筋（斜筋）、纵筋 无腹筋梁：纵筋
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。
第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
拱形桁架模型 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，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
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tp>ft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。
弯剪斜裂缝：裂缝下宽上窄 斜裂缝的类型 腹剪斜裂缝：中间宽两头窄
(a) 腹剪斜裂缝
(b) 弯剪斜裂缝
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
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。
B A Vc D c A
P
D C B A A
P
D C VA
Va Vd Ts B C a MB
(a)
MA
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
D
C
B
A Vc D c
应力状态变化分析：
VA
Va T B Vd s C a MB
受弯构件斜截面受剪破坏形态
受剪破坏形态
梁斜截面破坏的三种形态
1 剪压破坏
这种破坏多发生在截面尺寸合适、箍筋配置适当且剪跨比适中
（1≤λ≤3）时的 剪压破坏
剪压破坏的破坏过程：随着荷载的增加，截面出现多条斜裂缝
，其中一条延伸长度较大，开展宽度较宽的斜裂缝，称为“临界
斜裂缝”，破坏时，与临界斜裂缝相交的箍筋首先达到屈服强度
界斜裂缝，与其相交的梁腹筋随即屈服，箍筋对斜裂缝开展的限
制已不起作用，导致斜裂缝迅速向梁上方受压区延伸，梁将沿斜
裂缝裂成两部分而破坏。
因为斜拉破坏的承载力很低，并且一裂即坏，故属于脆性破坏
。为了防止发生剪跨比较大时的斜拉破坏，箍筋的配置应不小于
最小配箍率，最小配箍率可用下式计算：
， = ( ) = 0.24
时箍筋的应力往往达不到屈服强度，钢筋的强度不能充分发挥，
且破坏属于脆性破坏，故在设计中应避免，一般通过验算梁的最
小截面尺寸来防止斜压破坏。
梁斜截面破坏的三种形态
3 斜拉破坏
这种破坏多发生在剪跨比λ较大（λ＞3）时，或箍筋配置过少
（配箍率 较小）时。
梁斜截面破坏的三种形态
3 斜拉破坏
斜拉破坏的破坏过程：一旦梁腹部出现斜裂缝，很快就形成临
式中 ——混凝土的抗拉强度设计值（N/2 ）;
——箍筋的抗拉强度设计值（N/2 ）。
谢 谢 观 看
。最后，由于斜裂缝顶端剪压区的混凝土在压应力、剪应力共同
作用下达到剪压复合受力时的极限强度而破坏。
为防止梁发生剪压破坏，通常在梁中配置与梁轴线垂直的箍筋
以承受梁内剪力的作用，梁的斜截面承载力计算公式是在剪压破
坏的基础上建立的。
05a受弯构件斜截面的受力特点与破坏形态讲解
（2）斜压破坏 A:当剪跨比较小(λ<1)时 B:此破坏系由梁中主压应力所致，类似于正截面承载
力中的超筋破坏，表现为混凝土压碎，也呈明显脆性，但不 如斜拉破坏明显。
C:这种破坏多数发生在剪力大而弯矩小的区段，以及梁 腹板很薄的T形截面或工字形截面梁内。破坏时，混凝土被 腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而被压坏，破坏是突然发 生。
1、箍筋 为了防止梁沿斜裂缝破坏，应使梁配置必要的箍筋。
2、斜钢筋（弯起钢筋 ） 一般由梁内的纵筋弯起而形成，称为弯起钢筋。
3、钢筋骨架 箍筋、纵筋和架立钢筋绑扎（或焊）在一起，形成钢筋骨
架，使各种钢筋得以在施工时维持正确的位置。 4、腹筋
箍筋、弯起钢筋（或斜筋）统称为腹筋。
有腹筋梁：箍筋、弯筋、纵筋
h h0
a
b
As
钢筋混凝 土受弯构
件受力
问题的提出
弯矩 剪力
正截面 斜截面
问题的提出
正截面受弯承载力不够，将沿垂直裂缝发生正截面受弯破坏。
钢筋混凝土受弯构件还有可能在剪力和弯矩共同作用的支 座附近区段内，会沿着斜向裂缝发生斜截面受剪破坏或斜截面 受弯破坏。
因此，在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时，还要 保证斜截面承载力，即斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力。
腹剪斜裂缝是由剪弯区段截面 下边缘的垂直裂缝发展而成，下宽 上细，随着荷载的增加向集中荷载 作用点延伸。
弯剪斜裂缝
max
6My bh2
max
3Q 2bh
3、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态
（1）斜拉破坏 A:当剪跨比较大(λ>3)时 B:此破坏系由梁中主拉应力所致，斜裂缝一出现梁
受弯构件实验报告
吉林建筑工程学院受弯构件实验指导书及实验报告班级姓名学号土木工程系结构实验室二OO四年实验一短期荷载下单筋矩形截面梁正截面强度试验一、实验目的通过适筋梁的试验，加深对受弯构件正截面三个工作阶段的认识，并验证正截面强度计算公式。
二、试验内容和要求1、试件在纯弯曲段的裂缝出现和展开过程，并记下抗裂荷载P s cr(M s cr)量测试件在各级荷载下的跨中挠度值。
绘制梁跨中挠度的M-f P s cr(M s cr)图。
2、测试件在纯弯曲段沿截面高度的平均应变，绘制沿梁高度的应变分布图形。
3、观察和描述试件破坏情况和特征，记下破坏荷载P s p(M s u)。
验证理论公式，并对试验值和理论值进行比较。
三、试件和试验方法1、试件试验梁混凝土强度等级为C20，试件尺寸和配筋如图1-1所示。
2、试验设备及仪器①千斤顶及加荷架②百分表③手持式应变仪 ④电阻应变仪 ⑤电阻应变片 ⑥读数显微镜3、 试验方法①用千斤顶和反力架进行二点加载。
②用百分表测读挠度。
③用手持应变仪沿截面高度的平均应变。
④电阻应变计计录受拉钢筋应变值。
仪表布置如图1-2所示图24、试验步骤①在未加荷前用百分表及手持应变仪读初读数，检查有无初始干缩裂缝。
②加第一级荷载后读手持式应变仪，以量测梁未开裂时，沿截面高度的平均应变值。
③电阻应变计记录受拉区应变，判断有无开裂。
④估计试验梁的抗裂荷载，在梁开裂前分三级加荷，如仍未开裂，再少加些，直到裂缝出现，记下荷载值P scr (M scr )，每次加荷后，持荷五分钟后读百分表，以量测试件支座和跨中位移值。
⑤试验梁出裂后至荷载之间分二次加荷，每次加荷五分钟后读百分表，至使用荷载时读应变仪，用读数放大镜读取最大裂缝宽度。
⑥使用荷载理论值M u之间分三次加荷。
百分表每次都读，至第二次加荷后读应变仪，读后拆除百分表。
如第三次加荷后仍不破坏，再酌量加荷直至破坏。
破坏时，仔细观察梁的破坏特征，并记下破坏荷载P s p(M s u)。
05a受弯构件斜截面的受力特点与破坏形态分析
tg 2
2
1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态
2
1
3 在这些曲线上 任意一点处的 切线的方向就 是在该点处的 主应力的方向， 这种曲线叫做 主应力轨迹线 （简称主应力 迹线）。
1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态
（ 1 ）在中和轴附近， 正应力小，剪应力大， 主拉应力方向大致为 450。 （ 2 ）在剪弯区段截面 的下边缘，主拉应力 还是接近水平方向的。
1M
2 0
max
bh bh 0 3Q 6 My 2 max 2 bh bh
2V
1 M 1 2 Vh0 2
（二）无腹筋梁斜截面 的受力特点与破坏形态
1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态 2、无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态 3、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态
腹剪斜裂缝首先出现在中和轴 附近，中间宽两头细，呈枣核形， 常见于薄腹梁中，随着荷载的增加 向支座和集中荷载作用点延伸。
腹剪斜裂缝
在剪弯区段截面的下边缘，正应力大，剪应力小， 主拉应力还是接近水平方向的。所以，在这些区段仍可 能首先出一些较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝，这 种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体，称为弯剪斜裂 缝。
（3）剪压破坏 A:当剪跨比一般(1<λ<3)时 B:此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所 致，类似于正截面承载力中的适筋破坏，也属脆性破坏，但 脆性不如前两种破坏明显。 C:其破坏的特征通常是，在剪弯区段的受拉区边缘先 出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向 延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜 裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜 截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使 斜截面丧失承载力。
受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态
有腹筋梁斜裂缝出现后力传递示意图
• 有腹筋梁斜截面破坏试验
1. 箍筋适量:m=1.94,ρsv=0.47% 2. 箍筋过多:m=1.93,ρsv=1.30% 3. 箍筋过少:m=1.94,ρsv=0.078% 4. 剪跨比较小:m=1.11,ρsv=0.47% 5. 剪跨比较大:m=3.33,ρsv=0.078%
3、破坏形态（与无腹筋梁类似）
• 斜压破坏： 产生条件：m＜1，或腹筋配置过多，以及腹板宽度 较窄的T形或I字形梁。
破坏特征：中性轴附近出现斜裂缝，然后向支座和 荷载作用点延伸，破坏时在支座与荷载作用点之间形成多 条斜裂缝，斜裂缝间混凝土突然压碎，箍筋不屈服。
避免措施：采用截面限制条件加以避免。
剪压破坏： 产生条件：1≤m≤3且配置适量腹筋。 破坏特征： 受拉区边缘先开裂，然后向受压区延伸， 破坏时与临界斜裂缝相交的箍筋屈服，混凝土后压碎。 避免措施：通过设计计算加以避免。
混凝土设计与施工
受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态 一、无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态
1、应力分析：在弯剪区段，由于M和V的存在产生 正应力和剪应力。
My0
I0
Vs0
bI 0
将弯剪区段的典型微元进行应力分析，可以由、求得主拉 应力和主压应力。
tp
2
2 2
4
cp
2
2 2
4
2、斜截面破坏原因：
箍筋抑制斜裂缝开展宽度，从而增大斜裂缝顶端混 凝土的剪压面，提高了混凝土的抗剪能力。
箍筋可减小斜裂缝宽度，从而提高斜截面上的骨料咬 力。
可见，箍筋对提高斜截面受剪承载力的作用是多方面的和 综合性的。
2、剪力传递机理（见下图）——桁架－拱模型：
受弯构件斜截面破坏的主要形态
受弯构件斜截面破坏的主要形态受弯构件在受到外加载荷时，由于材料的强度和刚度的限制，会
发生破坏。
在弯曲过程中，构件的截面会发生多种形态的破坏。
1.剪切破坏：当受弯构件的外加载荷使得构件截面承受剪切力时，可能会导致截面内部的材料出现切割破坏。
这种破坏形态在混凝土构
件中更为常见，称为剪切破坏。
当剪力超过构件的抗剪承载能力时，
截面内部的材料会出现剪切裂缝，如果进一步加大加载荷，则可能导
致截面的整体破坏。
2.弯曲破坏：受弯构件在外加载荷作用下，会发生弯曲。
当外加
载荷超过了构件的抗弯承载能力时，构件截面会出现裂缝并最终发生
破坏。
在金属材料中，这种破坏形态常称为屈服屈服破坏。
在混凝土
构件中，弯曲破坏会导致截面内部的混凝土出现决裂，称为压缩破坏。
3.拉伸破坏：在一些情况下，受弯构件可能会因外加载荷的作用
而出现拉伸破坏。
当构件的受拉边缘受到较大的拉力时，如果材料的
抗拉强度低于加载荷，可能会导致拉伸破坏。
这种破坏形态在钢结构
中比较常见，称为拉拉破坏。
拉伸破坏的特点是截面内部的材料发生拉裂，若进一步增大加载荷，则可能导致截面整体破坏。
4.四边支撑破坏：当受弯构件的截面四边都得到支撑时，破坏形态会有所不同。
在这种情况下，受弯构件的破坏主要发生在截面角的位置。
这种破坏形态称为四边支撑破坏。
四边支撑破坏时，截面角附近的材料会发生拉伸破坏，裂缝从截面的角处开始扩展，最后导致整个截面的破坏。
钢筋混凝土斜截面受剪实验报告
sq
1.1 0.65
Wmax
（4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
弹性阶段：再此阶段混凝土的受拉应力应变曲线和受压应力应变曲线都近似直线，因此，基本上可 看成混凝土在弹性范围内工作。而钢筋此时也工作在弹性范围内，所以整根钢筋混凝土梁可看似一
te sq
As 1413 0.0256 Ate 0.5 210 525
MK F a 220.5 103 1000 370.6 N / mm 2 h0 As h0 As 0.87 484 1413
1.1 0.65
Bs
te sq
计算极限剪力： 由Vcs acv f t bh0 f yv Vcs acv f tk bh0 f stk
（2）绘出试验梁 p-f 变形曲线。 （计算挠度）
-6-
极限荷载时，最大挠度的计算：
h0 484mm
As 1413mm 2
Es As 2 105 1413 E 0.099 4 Ec bh0 2.8 10 210 484
《混凝土结构设计原理》实验报告
实验二 钢筋混凝土受弯构件斜截面试验
土木工程专业 10 级
3
班
姓名
学号
二零一零年十二月
仲恺农业工程学院城市建设学院
目
录
一、实验目的： · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 二、实验设备： · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 2.1 试件 2.2 实验仪器设备 三、实验成果与分析，包括原始数据、实验结果数据与曲线、根据实验数据绘制曲线· · · · ·3 3.1 实验简图 2 3.1.1 实验简图 3.1.2 斜拉破坏-配筋截面 3.1.3 剪压破坏-配筋截面 3.14 斜压破坏-配筋截面 3.2 斜拉破坏： · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 3.2.1 计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因 3.2.2 绘出试验梁 p-f 变形曲线 3.2.3 绘制裂缝分布形态图 3.2.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理 3.3 剪压破坏： · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 3.231 计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因 3.3.2 绘出试验梁 p-f 变形曲线 3.3.3 绘制裂缝分布形态图 3.3.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理 3.3.5 简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响 3.4 斜压破坏： · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 3.4.1 计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因 3.4.2 绘出试验梁 p-f 变形曲线 3.4.3 绘制裂缝分布形态图 3.4.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理 3.3.5 简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响 四、实验结果讨论与实验小结。 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11
受弯构件的破坏有正截面受弯破坏和斜截面破坏两种
受弯构件的破坏有正截面受弯破坏和斜截面破坏两种。
正截面是指与混凝土构件纵轴线相垂直的计算截面，为了保证正截面有足够的受弯承载力，不产生受弯破坏，由承载力极限状态知应满足M ≤ M uM ----正截面的弯矩设计值，M----正截面的受弯承载力设u计值，M相当于荷载效应组合S，是由内力计算得到的，M u 相当于截面的抗力R。
从截面受力性能看，可归纳为单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形（I形、箱形）截面等三种主要截面形式。
1)梁的截面尺寸梁高和跨度之比h/l称为高跨比，《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)规定框架结构主梁的高跨比为1/10~1/18。
梁高与梁宽（T形梁为肋宽）之比h/b，对矩形截面梁取2~3.5，对T形截面梁取2.5~4.0。
梁高h在200mm以上，按50mm模数递增，达到800mm以上，按100mm模数递增。
梁宽b通常取150、180、200、250mm，其后按50mm模数递增。
2)梁中钢筋的布置梁中的钢筋有纵向钢筋、弯起钢筋、纵向构造钢筋（腰筋）、架立钢筋和箍筋，箍筋、纵筋和架立钢筋绑扎（或焊）在一起，形成钢筋骨架，使各种钢筋得以在施工时维持正确的位置。
纵向受力钢筋主要是指受弯构件在受拉区承受拉力的钢筋，或在受压区承受压力的钢筋。
梁内纵向受力钢筋宜采用HRB400或RRB400级和HRB335级钢筋为了保证钢筋和混凝土有良好的握裹能力，构件的外缘应当保证保护层的厚度大于钢筋直径，并满足表4-1的规定。
构件的内部钢筋的间距4.2.1 配筋率对构件破坏特征的影响假设受弯构件的截面宽度为b，截面高度为h，纵向受力钢筋截面面积为A s，从受压边缘至纵向受力钢筋截面重心的距离h o为截面的有效高度，截面宽度与截面有效高度的乘积bh o为截面的有效面积（图4-6）。
构件的截面配筋率是指纵向受力钢筋截面面积与截面有效面积的百分比，即(4-1)图4-6 矩形截面受弯构件构件的破坏特征取决于配筋率、混凝土的强度等级、截面形式等诸多因素，但是以配筋率对构件破坏特征的影响最为明显。
实验二受弯构件斜截面破坏
实验二受弯构件斜截面破坏姓名班级学号组别组员：试验日期报告日期一、试验名称受弯构件斜截面破坏二、试验目的和内容1、验证斜截面强度计算方法，加深认识剪压破坏、斜压破坏、斜拉破坏等三种剪切破坏形态的主要破坏特征，以及产生这三种破坏特征的机理。
2、正确区分斜裂缝和垂直裂缝，弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝；在此基础上加深了解这二种裂缝的形成原因和裂缝开展的特点。
3、加深了解箍筋在斜截面抗剪中的作用。
三、试验梁概况（列表）四、材料强度指标混凝土：设计强度等级C20 试验实测值f c s= 9.6 N/mm2E c= 2.55Ｘ104N/mm2钢筋：试验实测值：HPB235，f y s= 215 N/mm2E s= 2.05Ｘ106 N/mm2HRB335，f y s= 300 N/mm2E s=2.05Ｘ106 N/mm2五、试验数据记录1、百分表记录表（表1）2、电阻变仪记录表（表2）3、观察斜裂缝的出现和发展，记录第二裂缝图形，记录破坏时受荷载值六、试验结果分析1、试验情况概述剪压：实验加载至20kN时看见第一条斜裂缝，随后出现其他斜裂缝，并不断发展。
40kN时一条斜裂缝发展接近顶端，裂缝宽度快速增加。
50kN时挠度已经很大，顶部混凝土逐渐被压酥。
为保护仪器，55kN停止试验。
构件破坏时间在三者中最长。
斜压：最终破坏裂缝两侧的混凝土都被压酥，裂缝咬合较为紧密。
斜拉：裂缝开展迅速，很快就达到破坏。
几乎没有延性发展过程2、试验梁荷载——挠度曲线*曲线最后一段梁已经接近破坏，千斤顶位移增加但实际力并未增加，故曲线反向。
3、试验梁荷载——箍筋应力曲线*测点4开始时数据有异常，可能制作构件过程中应变片被移动。
4、画出梁两侧主要斜裂缝图形，叙述裂缝的出现和发展特点。
当加载到20kN 时，出现第一条肉眼可见的裂缝。
随着荷载增加，第一条裂 逐渐向顶端发展，并在周围出现其他裂缝，但其他裂缝的发展程度不及第一条裂缝。
裂缝虽然有发展但宽度几乎不变，到50kN 时，裂缝基本到达顶端，宽度开始明显增加。
受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态
受弯构件斜截面承载力计算
受弯构件斜截面的受力特点 和破坏形态
目录
1 受弯构件斜截面的配筋方式 2 无腹筋简支梁斜截面的受剪破坏形态 有腹筋梁斜截面的主要破坏形态
1 受弯构件斜截面的配筋方式
竖向荷载引起的内力： 弯矩：→正应力→正
截面开裂、破坏→纵筋;
剪力：→剪应力→斜截面 开裂、破坏→？筋.
斜拉破坏：
产生条件：m＞3且腹筋配置过少。 避免措施：采用一定的构造加以避免。
THE END
（3）斜拉破坏
m>3，特点：垂直裂缝一出现，迅速向受压区斜向伸展， 斜截面承载力随之丧失。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷 载很接近，破坏过程急骤，梁变形很小，明显的脆性。
（m >3）
2无腹筋简支梁斜截面的受剪破坏形态
1.斜拉破坏为受拉脆性破坏，
P
脆性性质最为显著；
斜压破坏
2.斜压破坏为受压脆性破坏，
承载力最大； 3.剪压破坏界于受拉和受压脆
栓力。 弯起钢筋：限制斜裂缝的发展，提高结构的抗剪能力
3 有腹筋梁斜截面的主要破坏形态
斜压破坏：
产生条件：m＜1，但腹筋配置过多，以及腹板宽度 较窄的T形或I字形梁。 避免措施：采用截面限制条件加以避免。
3 有腹筋梁斜截面的主要破坏形态
剪压破坏：
产生条件：1≤m≤3或适量配置腹筋。 避免措施：通过设计计算加以避免。
1 2
M Vh0
1 m 2
m
M Vh0
广义剪跨比
2无腹筋简支梁斜截面的受剪破坏形态
斜截面受剪破坏的三种主要形态
（1）斜压破坏
m <1时，发生斜压破坏，多 数发生在剪力大而弯距小的 区段，以及梁腹很薄的T形 截面或工形截面梁内。破坏 时，混凝土被腹剪斜裂缝分 割成若干个斜向短柱而压坏， 破坏是突然的。
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受弯构件斜截面破坏的机理与研究
高等结构试验
学院：土木工程学院
班级： 5班
姓名：魏亚男
学号：1622071187
受弯构件斜截面破坏的机理与研究本科的时候由于学习过混凝土结构设计原理这门课程，所以对受弯构件的斜截面的承载力和受剪破坏形态有一定的了解。
现在上了高等结构试验这门课程，着重对试件的实验过程进行分析和从根本上有更为深入的理解。
今天去观察了庭院内往届师兄做过的试验构件，也让我对试验的破坏形态有了更近一步的研究。
如图可以很直观的观察
到梁的端部有一条斜裂缝的
存在。
由《混凝土结构设计
原理》可知，钢筋混凝土梁
在剪力和弯矩共同作用的剪
弯区段内，会产生斜裂缝。
斜截面受剪破坏主要有三种
形态，斜压破坏，剪压破坏
和斜拉破坏，而这三种破坏都是在无腹筋梁或者箍筋数量配置过少时产生的。
钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏理论分析
无腹筋梁斜裂缝受力情况与破坏形态
在钢筋混凝土梁中，我们一般把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的腹筋。
把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁称为有腹梁筋，而把仅有纵向受力钢筋而不设腹筋的梁称为无腹筋梁，现先从相对较简单的无腹筋梁入手分析。
斜裂缝出现前构件的受力状态
下图为一个只配设受拉主筋（无腹筋）的矩形截面简支梁，现研究其在剪力和弯矩共同作用下的典型破坏过程。
梁上作用有两个对称的集中荷载，荷载和支座之间的剪力 V 为一常数，弯矩为线性变化。
图中 AC 段和 DB 段称为剪弯段，长度 a 为剪跨，与截面有效高度h0 之比称为剪跨比（λ=h0/ a ），CD 段称为纯弯段。
当梁上荷载较小时，裂缝尚未出现，钢筋和混凝土的应力-应变关系都处在弹性阶段，所以，把梁近似看作匀质弹性体，可用材料力学方法来分析它的应力状态。
在剪弯区段截面上任一点都有剪应力和正应力存在，由单元体应力状态通过 Mohr 应力圆计算，可以得到各点主应力的数值和方向，并绘制梁的主拉、主压应力轨迹。
从主应力轨迹线可以看出，剪弯区段主拉应力方向是倾斜的，与梁轴线的交角约为45度，而在梁的下边缘主拉应力方向接近于水平。
在矩形截面梁中，主拉应力的数值是沿着某一条主拉应力轨迹线自上向下逐步增大的。
混凝土的抗压强度较高，但其抗拉强度较低。
斜裂缝出现后的受力状态
在梁的剪弯段中，当主拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会出现斜裂缝。
梁的剪弯段出现斜裂缝后，截面的应力状态发生了质变，或者说发生了应力重分布。
这时，不能用材料力学公式来计算梁截面上的正应力和剪应力，因为这时梁已不再是完整的匀质弹性梁了。
图 2.2 为斜裂缝出现前后Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面的应变分布图。
截面应变差异表明，斜裂缝出现后，将梁分成上、下两个部分，梁内应力发生了重分布，其主要表现为斜裂缝起始端的纵筋拉应力突然增大，大部分荷载将由斜裂缝上
方的混凝土传递，剪压区混凝土所受的剪应力和压应力亦显著增加。
下图为一根出现斜裂缝后的无腹筋梁，现沿斜裂缝将梁切开，取左边隔离体AA′BCD进行受力分析。
在隔离体上，外荷载在斜截面AA′B 上引起的弯矩为MA 、剪力为QA ，而斜截面上的抵抗力则有：①斜截面上端混凝土剪压面 AA′上压力Dc 和剪力Qc ；②纵向钢筋拉力Ts ；③在梁的变形过程中，斜裂缝的两边将发生相对剪切位移，使斜裂缝面上产生摩擦力以及骨料凹凸不平相互间的骨料咬合力，它们的合力为Sa ；④由于斜裂缝两边有相对的上下错动，从而使纵向受拉钢筋受剪，通常称其为纵筋的销栓力Qd 。
几种无腹筋梁斜截面破坏状态
1.剪压破坏状态
中等剪跨比（ 1≤λ≤ 3 ）的梁，在加载试验过程中的受力变形、裂缝和破坏特点如图，这种破坏是最常见的斜截面破坏形态。
斜裂缝是从先出现的竖向裂缝斜向延伸出来的，并随着荷载的增加向集中荷载的作用点处沿伸，这种斜裂缝可能不止出现一条，但随着荷载的增加，在众多的斜裂缝中形成一条延伸较长、扩展较宽的主要斜裂缝。
通常称之为“临界斜裂缝”。
临界斜裂缝出现后，梁还能继续加载，这时，与斜裂缝相交的腹筋应力迅速增长而达到屈服强度，荷载主要由剪压区的混凝土承受，斜裂缝继续向上延伸，剪压区面积减小，最后使混凝土在弯矩和剪力的作用下，亦即在压应力和剪应力的复合作用下达到混凝土复合受力时的极限强度而破坏，这时剪压区混凝土有一些水平裂缝和混凝土碎渣。
所以，当剪压破坏时所施加的荷载，明显地大于斜裂缝出现时的荷载。
2.斜压破坏
剪跨比<1时，荷载靠近支座，梁端竖直方向的正应力集中在荷载板和支座面之间的斜向范围内，其数值远大于水平正应力和剪应力，主压应力方向大致
平行于荷载和支座反力的连线。
当荷载逐渐增大，临近试件破坏前，首先在梁腹中部出现斜向裂缝，平行于荷载—反力连线。
此后，裂缝沿同一方向同时往上和往下延伸，相邻处出现多条平行的斜裂缝。
最终，梁腹中部斜向受压破坏，其受力模型和破坏特征与轴心压力作用下的斜向短柱相同，如图2.5。
3.斜拉破坏
剪跨比较大时，荷载位置离支座已远，竖直方向正应力对梁腹部的影响很小。
试件加载后，首先跨中纯弯段的下部出现受拉裂缝，垂直向上延伸。
当梁端剪弯段的腹部中间形成 45°的腹剪斜裂缝后，很快地往两个方向延伸：裂缝向上发展，倾斜角渐减，到达梁的底部将梁切断；裂缝向下发展，倾斜角渐增，到达受拉钢筋的梁底处，裂缝已是竖直方向。
斜裂缝的下部在荷载作用下往下移动，带动受拉钢筋，使梁的端部沿钢筋上皮把混凝土保护层撕裂。
造成最终破坏的斜裂缝是主拉应力控制的混凝土拉断破坏，如图2.6。
有腹筋简支梁斜裂缝受力分析及弯剪承载力计算
配置箍筋的梁的受力分析
由上一节知识可知，无腹筋梁的弯剪承载力十分有限，若不足以抵抗荷载产生的剪力时，设置横向箍筋是很有效的措施。
同时，箍筋还起到固定构件纵筋位置、承受长期温度应力、减小裂缝宽度等作用。
配置箍筋的钢筋混凝土梁，在临近界限荷载时，梁端剪跨段内各箍筋的实测应力应变分布状况如图 2.7。
当荷载P很小混凝土未开裂之前，箍筋中的应力很小。
在配有箍筋试验梁的荷载试验中，观察到的箍筋实测应力很小[图 2.8]:当荷载 F=24k N 时，箍筋实测应力仅 8MPa。
因而，在斜裂缝出现前，箍筋的作用不大。
增加梁上荷载，在较大弯矩区出现竖直方向的受拉裂缝。
这种裂缝与箍筋平行，对箍筋的应力影响仍不太大。
继续增加荷载，受拉裂缝向上延伸，斜角减小，形成弯剪裂缝；靠近支座处则出现倾斜的腹剪裂缝，并往上、下两边延伸。
当这些裂缝与箍筋相交后，箍筋的应力突然增大。
随着斜裂缝的加宽和延伸，箍筋的应力继续增大，又有箍筋出现应力突增。
致使各个箍筋应力值各不相同，即使同一箍筋的应力沿长度（截面高度）方向的分布也很不均匀，完全取决于斜裂缝的位置和开展程度，在支座范围及其附近的箍筋由于受到支座反力的作用，可能承受压应力。
构件临近破坏时，靠近腹剪裂缝最宽处的箍筋首先屈服，虽维持屈服应力，但已不能限制斜裂缝的发展。
随之，相邻的箍筋相继屈服，斜裂缝宽度沿全长增大，骨料咬合作用减弱。
最终，斜裂缝上端的混凝土在正应力和剪应力的共同作用下破坏，同样形成剪压破坏形态。
在破坏后的斜裂缝最宽处可以看到箍筋被拉断，断口有明显的颈缩现象。
2 .斜筋的作用
起钢筋进入截面上部，并穿过支座，可作为连续梁的抗弯矩主筋。
弯起部分设在梁内的适当位置，斜裂缝与之相交后受到钢筋的约束，裂缝的发展被减缓，增大了构件的弯剪承载力。
弯剪钢筋的抗剪作用和箍筋相似：斜裂缝出现前影响很小；斜裂缝延伸并穿越弯起钢筋时，应力突增；沿弯起钢筋的长度方向，应力随裂缝的位置而变化；构件被破坏时，与斜裂缝相交的弯起钢筋可能达到屈服，取决与裂缝的位
置和宽度。
综上可见，配置箍筋是提高梁抗剪承载力的有效措施。
箍筋一般是沿梁剪跨布置的，在梁的剪跨范围内只要出现斜裂缝，相应部位的箍筋就发挥作用。
弯起钢筋或斜筋只有与临界斜裂缝相交后才能发挥作用，可以提高梁的抗剪承载力。
试验证明，梁的抗剪承载力随弯筋面积的加大而提高，两者呈线性关系。
弯筋仅在穿越斜裂缝的部位才可能屈服。
当弯筋恰好从斜裂缝顶端越过时，因接近受压区，弯筋有可能达不到屈服强度，计算时要考虑这个因素。
弯起钢筋虽能提高梁的抗剪承载力，但数量少而面积集中，对限制大范围内的斜裂缝宽度的作用不大，所以，弯筋不宜单独使用，而总是与箍筋联合使用。
设置腹筋的简支梁斜截面剪切破坏形态与无腹筋简支梁一样，也概括为斜拉破坏、斜压破坏和剪压破坏。
但是，箍筋的配置数量对有腹筋梁的破坏形态有一定的影响。
通过本次的实践与学习，让我对梁的斜截面破坏形式和机理有了更近一步的了解，同时也学会了文献的查找方法和应用方式，并且让我知道了除了abaqus 以外，还有ansys软件可以进行仿真模拟。
这次的论文真的让我收获颇丰！
8。