04斜截面抗剪承载力计算

4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态
a
h0
斜拉破坏
P
a
P
a P
剪压破坏
斜压破坏
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态
试验曲线 – 承载力 承载力：斜截面承载力在斜压破坏时最大，其次为剪压，斜 拉最小。 – 延性 延性：达到峰值荷载时，跨中挠度都不大，破坏后荷载迅速 下降，都属脆性破坏类型，其中以斜拉破坏最为明显。
4） 配箍率和箍筋强度 ） 试验表明，在配箍最适当的范围内，梁 的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强 度的提高而有较大幅度的增长。 但剪切破坏属脆性破坏。为提高斜截面 的延性，不宜采用高强度钢筋作箍筋。
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态
3）破坏形态 ） 斜压破坏： 斜压破坏： – 条件：剪跨比较小(m<1)，或截面尺寸太小，腹筋配置过多 – 腹筋：破坏时与斜裂缝相交的箍筋和弯筋达不到 达不到屈服强度 达不到 – 原因：斜压短柱的主压应力达到抗压强度 剪压破坏： 剪压破坏： – 条件：剪跨比适中(1<m<3)，且腹筋适量 – 腹筋：破坏时与斜裂缝相交的箍筋和弯筋达到 达到屈服强度 达到 – 原因：斜裂缝顶端受压区混凝土达到复合极限强度 斜拉破坏： 斜拉破坏： – 条件：剪跨比较大(m>3)，或腹筋配置太少 – 腹筋：破坏时与斜裂缝相交的箍筋和弯筋达到 达到屈服强度 达到 – 原因：临界斜裂缝迅速伸展到受压边缘，构件斜拉为两部分
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态
2）斜裂缝出现后 ） 形成条件：当梁中由弯矩和剪力共同作用产生的主拉应力超过 形成条件 混凝土的极限抗拉强度时出现与主压应力迹线一致的斜裂缝。 裂缝类型：主要有腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。 裂缝类型 – 腹剪斜裂缝 腹剪斜裂缝：在中和轴附近，主拉 应力方向大致为45°的区域，当混 凝土主拉应力达到的极限抗拉强度， 沿主压应力迹线产生的腹部斜裂缝。 其中间宽两头细，常见于薄腹梁中。 – 弯剪斜裂缝 弯剪斜裂缝：在弯剪段截面的下边 缘，主拉应力方向水平。可能首先 出现一些较短垂直裂缝，然后延伸 成斜裂缝，向集中荷载作用点发展， 这种斜裂缝上细下宽，是最常见的。
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态
3）破坏机理——拉杆拱模型 ）破坏机理 拉杆拱模型 主压应力主要靠 拱形混凝土块体 I 来传递到支座上； 斜裂缝下部的 拱形混凝土块体 II,III 所传递的主压应力很小： 其所传递的主压应力不能直接作用支座上，需要通过纵向钢筋 的销栓作用，但销栓作用很难充分发挥：纵筋受剪较大就会使 混凝土沿纵筋撕裂破坏； 当拱顶强度或者拱体的抗压强度不足时，混凝土压碎，拱传力 机构失效，梁截面发生破坏。
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态
2）斜压破坏 ） 出现条件：剪跨比较小(m<1) 时 出现条件 破坏特征：在梁腹中垂直于主拉应力方向，先后出现若干条大 破坏特征 致相互平行的腹剪斜裂缝，梁的腹部被分割成若干斜向的受压 短柱。随着荷载的增大，混凝土短柱沿斜向最终被压溃破坏 。 破坏时斜裂缝多而密，没有主裂缝。 传力机理：m小，拱作用大, 荷载传递主要靠拱机构；斜裂缝 传力机理 出现后, 传力机构仍有效, 直至拱体砼在斜向压应力下受压破 坏。 承载能力：取决于混凝土斜压短柱的抗压强度。 承载能力：取决于混凝土斜压短柱的抗压强度。
4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素
4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素
1）剪跨比 ） 剪跨比越大，梁的破坏形态按斜压、剪压 和斜拉变化，抗剪承 载力逐步降低。 对无腹筋梁，当m≥3 ，剪跨比的影响不明显。
4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素
2）混凝土强度 ） 斜截面破坏是因混凝土达到复合应力状态下强度而发生的，故斜 截面抗剪承载力随混凝土强度等级的提高而提高。 梁斜压破坏时，受剪承载 力取决于混凝土的抗压强 度。 梁为斜拉破坏时，受剪承 载力取决于混凝土的抗拉 强度，而抗拉强度的增加 较抗压强度来得缓慢，故 混凝土强度的影响就略小。 剪压破坏时，混凝土强度 的影响则居于上述两者之 间。
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态
2）斜裂缝出现后 ） 力学状态：塑性阶段 力学状态 分析方法：取隔离体，力的平衡 分析方法 剪力由三部分承担： • Vc 剪压区混凝土剪力； • Vay骨料咬合力竖向分力； • Vd 梁底纵筋销栓力。 应力重分布： 应力重分布 – 剪压区剪应力和压应力增大； – 纵筋拉应力显著增大。
4.1 斜截面受力特点和破坏形态
4.1 斜截面受力特点和破坏形态
4.1.1 无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态
1）斜裂缝出现前 ） 力学状态：弹性阶段 力学状态 分析方法：材料力学 分析方法 剪力传递：梁机构和拱机构 剪力传递
主拉应力：
σ tp = σ
2 +
主压应力：
σ2
4 +τ 2
σ cp =
σ
2
第四章 受弯构件斜截面承载力计算
－《钢筋混凝土结构设计原理》 钢筋混凝土结构设计原理》
第四章 受弯构件斜截面承载力计算
斜截面受力特点和破坏形态 影响斜截面抗剪承载力的主要因素 斜截面抗剪承载力计算 斜截面抗剪承载力设计与复核 斜截面抗弯承载力计算 全梁承载力设计与校核
前言
弯剪段（本章研究的主要内容） P P 弯起筋 箍筋
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态
拱体 拱顶
Iห้องสมุดไป่ตู้
II
III
拉杆
有腹筋梁荷载传力的桁架拱机理
拱体I = 拱（上弦压杆） 桁架拱 拱体II、III = 受压腹杆
纵筋 ＝ 下弦拉杆 腹筋 ＝ 受拉腹杆
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态
统称腹筋——帮助混凝 土梁抵抗剪力
有腹筋梁——既有纵筋又有腹筋 无腹筋梁——只有纵筋无腹筋
h s b Asv1 纵筋
Asv = nAsv1
箍筋肢数
弯剪段
纯弯段
弯剪段
纯弯段：正截面受弯破坏 弯剪段：斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏。
前言
前言
4.1 斜截面受力特点和破坏形态
4.1 斜截面受力特点和破坏形态
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态
3）破坏形态 ） 影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比m和配箍率 ρ sv
Asv nasv ρ sv = = bsv bsv
Asv = nasv
箍筋肢数
asv
sv
b
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态
拱体 拱顶
I
II
III
拉杆
无腹筋梁荷载传力的拉杆拱机理
拉杆拱
拱体I = 拱 纵筋 = 拉杆
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态
−
σ2
4
+τ 2
A
σ=
My I0
τ=
α=
VS bI 0
1 2τ arctan( − ) σ 2
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.1无腹筋梁斜裂缝出现前后受力状态
剪力传递机构 由材料力学,剪力与弯矩关系为
dM V= dx
M =Tz
dM d dT dz V= = (Tz) = z +T =V +VA B dx dx dx dx
有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态 4.1.3有腹筋梁斜裂缝出现后受力状态
1）破坏机理 ） 斜裂缝出现前：腹筋应力很低，与无腹筋梁基本相同。 斜裂缝出现后：箍筋应力突然增大，箍筋将 混凝土块体II、III 传来的荷载悬吊 悬吊到拱形上弦压杆，增强了混凝土传递压力的作 悬吊 用。荷载增加到一定程度时，出现临界斜裂缝。 破坏机理：无腹筋梁——拉杆拱模型 有腹筋梁——桁架拱模型
4.1 斜截面受力特点和破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态 4.1.2无腹筋梁斜截面破坏形态
3）剪压破坏： ）剪压破坏 出现条件：剪跨比适中(1<m<3) 时 出现条件 破坏特征：首先在剪跨区出现数条短的弯剪斜裂缝，其中一条 破坏特征 延伸最长、开展较宽的裂缝成为临界斜裂缝；随着荷载增加， 临界斜裂缝向荷载作用点延伸，使混凝土受压区高度不断减小， 直到剪压区混凝土达到复合应力状态下的极限强度而破坏 。 传力机理：m适中，拱作用和梁作用共同工作，直至受压区混 传力机理 凝土达到极限抗压强度而破坏。 承载能力：取决于混凝土在复合应力下的抗压强度。 承载能力：取决于混凝土在复合应力下的抗压强度。
2）腹筋的作用 ） 斜裂缝出现后，腹筋直接承受相当部分剪力，增强了梁的剪力传递能 力 箍筋能有效减小斜裂缝开展宽度，提高骨料咬合力 箍筋有效抑制斜裂缝开展和延伸，增加剪压区面积，提高剪压区混凝 土抗剪能力 箍筋吊住纵筋，延缓纵向钢筋撕裂裂缝的开展，增强纵筋销栓作用 腹筋参与斜截面受弯，使斜裂缝出现后纵筋应力增量减小 配置腹筋对斜裂缝开裂荷载没有影响，也不能提高斜压破坏的承载力。 即m较小时，腹筋的上述作用很小，m较大时，若腹筋配置超过一定限 值，会产生斜压杆压溃，继续增加腹筋无效果。 弯起钢筋由于数量少而且面积集中，限制大范围裂缝宽度作用不大， 一般不单独采用，而与箍筋联合使用。 配置箍筋是提高梁的抗剪承载力的有效措施