第5章 受弯构件斜截面承载力

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Vu Vc Vsv Vsb Vs Vay
有腹筋梁斜截面的受力分析
在有腹筋梁中,斜裂缝出现后,与斜裂缝 相交的腹筋(箍筋和弯筋)应力显著增大,直 接承担部分剪力。 腹筋能限制斜裂缝的开展和延伸,增大斜 裂缝上端混凝土剪压区的截面面积,提高混凝 土剪压区的抗剪能力。
有腹筋梁斜截面的受力分析
2)剪压破坏
剪跨比适中(1≤λ ≤3)
到达破坏荷载时,斜裂缝上端混凝土被压碎, 破坏时剪压区的混凝土在压应力、切应力及荷载 产生的竖向局部压应力的共同作用下达到复合受
力的极限强度,破坏取决于混凝土的剪压复合强
度,其承载能力高于斜拉破坏的情况。设计时应 将构件控制为剪压破坏类型。
3)斜拉破坏
剪跨比较大(λ >3)时
受力特点
2)在斜裂缝出现前斜截面起点处纵筋的拉应力由
该处的弯矩
M E 所决定 ; 斜裂缝出现后,斜截面起
点处纵筋的拉应力将由斜截面顶端处的弯矩 M C 决 定,由于 M B M C,斜裂缝出现后纵筋的拉应力突 然增大;同时,纵筋的销栓作用会使纵筋周围的
混凝土产生撕裂裂缝,削弱钢筋混凝土的粘结,
§5 . 3
受弯构件斜截面受剪承载力计算
计算原理 有腹筋梁沿斜截面破坏可能出现斜压破坏、斜
拉破坏和剪压破坏三种破坏形态。工程设计中不 允许出现斜压破坏和斜拉破坏的梁。 通过构造措施,控制最大配箍率,即控制构
件最小截面尺寸,防止发生斜压破坏;
§5.3
计算原理
斜截面受剪承载力计算
用配置一定数量的箍筋和保证必要的箍筋间距
有腹筋梁斜截面受剪破坏形态
(2)剪压破坏
当剪跨比适中(1≤λ ≤3)时,配箍筋率适当,或剪跨
比较大(λ >3),且腹筋数量不过多时,斜裂缝出现后, 箍筋承担了部分剪力,限制斜裂缝开展,使荷载可有 较大的增长,最后箍筋屈服,受压区混凝土在切应力 和压应力的共同作用下达到构件的极限强度,丧失其 承载能力,发生剪压破坏。这种破坏的极限承载力主 要取决于混凝土强度及配箍率。
筋的梁称为无腹筋梁。
§5 .2
斜截面受剪破坏形态和破坏机理
试验概况
纯弯区CD 段,产生垂 直裂缝,形 成正截面破 坏。 弯剪区AC 和DB段,出 现斜裂缝。
应力分析
正应力 主拉应力 主压应力
M y I0
剪应力

2
VS 0 I 0b
tp
2
4
2
cp

2

2
公式
无弯起钢筋时 ,公式可简 化为
Vu Vc Vsv Vsb Vu Vc Vsv Vcs
无腹筋梁斜截面受剪承载力
不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截
面的受剪承载力应符合下列规定
V Vc 0.7 h f t bh0
800 h h 0
本拱体Ⅰ,再传给支座 。
有腹筋梁的抗剪计算模式
有腹筋梁的传力体系可比拟为拱形桁架模型。混 凝土基本拱体Ⅰ是拱形桁架的上弦压杆,斜裂缝之间 的小拱(Ⅱ、Ⅲ)为受压腹杆,纵筋为受拉弦杆,箍
筋为受拉腹杆。当配有弯起钢筋时,它可以看作拱形
桁架的受拉斜腹杆。腹筋中存在拉应力,斜裂缝间的 混凝土承受压应力。当受拉腹杆(腹筋)较弱时可能 发生斜拉破坏;当受拉腹杆(腹筋)配置适当时将发 生剪压破坏;当受拉腹杆过强(腹筋过多)时可能发 生斜压破坏。
3)纵筋配筋率
由于纵筋的增 加相应地加大 了剪压区混凝 土的高度,间 接地提高了梁 的抗剪能力。
纵筋的增加提高了销栓作用,同时限制了斜裂缝的发展。增加纵
筋配筋率可提高梁的受剪承载力,剪跨比λ 较小时,纵筋纵筋配 筋率对受剪承载力影响大;剪跨比 λ 较大时,属斜拉破坏,纵筋 配筋率对受剪承载力的影响小。
箍筋还将提高斜裂缝交界面骨料的咬合和 摩擦作用,延缓沿纵筋的粘结劈裂裂缝的发展, 防止混凝土保护层的突然撕裂,提高纵向钢筋
的销栓作用。
因此,腹筋将使梁的受剪承载力有较大的
提高。
有腹筋梁斜截面受剪破坏形态
(1)斜压破坏 当剪跨比较小(λ <1)或λ 虽较大但 箍筋配置数量过多时,箍筋应力增长缓慢, 在箍筋 尚未屈服时,发生斜压破坏,梁腹斜裂缝间混凝土即 达到抗压强度而发生斜压破坏其承载力取决于混凝土 强度及截面尺寸,再增加配箍率对提高受剪承载力已 不起作用。
4
2
1 2 2
主应力的作用方向与梁纵 轴的夹角
arctan(

)
斜裂缝形式 通常情况下,弯剪区段中,
截面下边缘的受弯正拉应力
较大,因此首先出现垂直裂
缝,并随着荷载的增大,垂
直裂缝将沿主压应力迹线斜 向发展,形成弯剪斜裂缝。
斜裂缝形式 当梁的腹板很薄而高宽比较
大(薄腹T形梁)或集中荷载离
支座很近时,构件腹部剪应力 较大,构件腹板中部主拉产生 的拉应变达到混凝土的极限拉 应变而开裂,并沿上、下主压
应力迹线发展为斜裂缝,称为
腹剪斜裂缝。
斜截面的受力分析
脱离体上作用的外剪力为 V , 斜截面上的抗力有混凝土剪压 区的剪力和压力、纵筋的抗力、
纵筋的销栓力、骨料咬合力等。
X 0
Y 0
1 4
斜截面破坏具有明显的脆性,只有截面高度小于 150
mm的小梁,才允许使用无腹筋梁,高度大于 150 mm的梁 ,
需按抗剪承载力计算或构造配置钢筋。
仅配置箍筋梁的斜截面受剪承载力
矩形、T形、I形截面的一般受弯构件,当仅配置箍
筋时,其斜截面的受剪承载力应符合下列规定
V Vcs cv f t bh0 f yv
通过计算由混凝土、箍筋和弯起钢筋来承
担;斜截面受弯承载力则是通过构造措施
来满足的。
§5 .1
概述
通常,板具有足够的斜截面承载力,故
受弯构件斜截面承载力主要是研究梁及厚板。
梁具有一个合理的截面尺寸,并配置箍 筋或配置弯起钢筋。箍筋、弯起钢筋统称为 腹筋。有箍筋、弯起钢筋和纵向钢筋的梁称
为有腹筋梁;无箍筋和弯起钢筋但有纵向钢
第5章 受弯构件斜截面承载力
4)箍筋配箍率及箍筋强度
Asv n Asv1 sv bs bs
梁的斜截面受剪承载力随配箍率与箍筋强度
的乘积的增大而提高,两者呈线性关系。
5)斜裂缝的集料咬合力和纵向钢筋的销栓 作用
斜裂缝的集料咬合力对开裂前斜截面受剪 承载力有较大的影响,但随着斜裂缝的开 展,其作用逐渐减弱。纵向钢筋的销栓作 用对斜截面受剪承载力的影响较弱。
无腹筋梁的抗剪计算模式
无腹筋梁的传力体系可比拟
为一个拉杆拱,斜裂缝顶部的残
余截面为拱顶,纵筋为拉杆,基
本拱体Ⅰ为拱体。当拱顶混凝土
强度不足时,将发生剪压破坏; 当拱身的抗压强度不足时,将发 生斜压破坏;当支座纵筋锚固不 足时将发生粘结破坏。
有腹筋梁的抗剪计算模式
在有腹筋梁中,临界 斜裂缝形成后,腹筋依靠 “悬吊”作用把内拱(Ⅱ、 Ⅲ)的内力直接传递给基
wenku.baidu.com
2)混凝土强度
在剪跨比和其他条 件一定时,斜截面受剪承
载力随混凝土强度 fcu 的
提高而增大,两者基本为 线性关系。 剪跨比λ <1时为 斜压破坏,取决于混 凝土的抗压强度; 剪跨比λ >3时为斜拉破坏,取决于混凝土的抗拉强度; 剪跨比1≤λ ≤3时为剪压破坏,受剪承载力与混凝土强
度的压剪复合受力强度有关。
来防止斜拉破坏。
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。
有箍筋和弯起钢筋
的简支梁,斜截面上 的抗剪力有混凝土剪 压区的剪力和压力、 箍筋和弯起钢筋的抗 力、纵筋的抗力 、纵 筋的销栓剪力 、骨料 咬合力等。
《规范》采用半理论半经验方法建立受剪承载力计算
因此对纵筋在支座处的锚固提出了更高要求。
破坏形态
剪跨比λ
集中力到支座之间的距离a称为剪跨,剪跨a与梁的有 效高度h0的比值则称为计算剪跨比λ a / h0
1)斜压破坏 剪跨比较小(λ <1)时。 无腹筋梁出现相互平行的 腹剪斜裂缝,主压应力超过
混凝土的抗压强度,沿斜向
压坏,破坏时斜裂缝多而密, 梁腹发生类似柱体受压的侧 向膨胀,故称为斜压破坏。
有腹筋梁斜截面受剪破坏形态
(3)斜拉破坏。当剪跨比较大(λ >3)时,且配
箍率过低,如同正截面受弯的少筋梁一样,斜裂缝一 出现,箍筋即达到屈服,箍筋对斜裂缝开展的约束作
用不复存在,相当于无腹筋梁,发生斜拉破坏。
无腹筋梁的抗剪计算模式
临界斜裂缝出现后,梁被
斜裂缝分割为套拱式机构。内
拱(Ⅲ)通过纵筋的销栓作用 和混凝土骨料的咬合作用把力 传给相邻外侧拱,最终传给基 本拱体Ⅰ,再传给支座。
cv ▬斜截面混凝土受剪承载力系数,对于一般受弯构件取0.7; 集中荷载下(包括作用有多种荷载 , 其中集中荷载对支座截 面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的 75%以上的情况)的独 1.75 立梁 cv 1
Asv h0 s
箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力
矩形、 T形、I形截面的受弯构件,当配置箍筋和 弯起钢筋时,其斜截面的受剪承载力应符合下列规定
(6)加载方式和受力类型
• 加载方式(梁顶或中间加载)和受力类型(简 支梁或连续梁)对斜截面承载力也有一定的影
响。中间加载的简支梁的受剪承载力小于梁顶
加载的。在集中荷载作用下,连续梁的受剪承 载力低于相同条件的简支梁,在均布荷载作用 下两者相当。
(7)截面尺寸和形状
•对无腹筋梁,梁高增大,斜裂缝的宽度也 增大,骨料咬合作用和纵筋的销栓作用减弱, 受剪承载力降低。对有腹筋梁,腹筋的存在 限制斜裂缝的开展,尺寸效应的影响减小。
V Vu Vcs 0.8 f y Asb sin s
1)截面限制条件
为了防止斜压破坏,箍筋不能配得太多,或者说截
面尺寸不能太小,《混凝土结构设计规范》规定
影响斜截面受剪承载力的主要因素
1)剪跨比 对于对称集中力作用下的简支梁
a / h0 Pa / Ph0 M / Vh0
M a1 2 bh0 V a2 bh0
a1 M a2 Vh0
M Vh0
按斜压破坏 ( λ <1) 、剪压破坏 (1< λ <3) 和斜拉破坏 (λ >3)的顺序变化,其受剪承载力则逐渐减弱。当λ >3时, 剪跨比的影响将不明显。
第5章
受弯构件斜截面承载力
第一节:概述 第二节:斜截面受剪破坏形态和破坏机理 第三节:斜截面受剪承载力计算 第四节:保证斜截面受弯承载力的构造措施
§5.1 概述 钢筋混凝土受弯构件除承受弯矩外,
一般还同时承受剪力。在弯剪区,会沿着 斜向裂缝发生斜截面破坏。 斜截面破坏的形式有受剪和受弯破坏
两类。工程设计中,斜截面受剪承载力是
斜裂缝一旦出现就很快向梁顶发展,形
成临界裂缝,将残余混凝土截面斜向撕劈成
两半而破坏,同时沿纵筋产生劈裂裂缝。
3)斜拉破坏
剪跨比较大(λ >3)时 斜拉破坏是由于受压区混凝土截面面积急剧减小, 梁的承载力取决于混凝土的抗拉强度,破坏荷载和斜
裂缝出现时的开裂荷载差不多,其值相当低。该过程
快速而突然,变性很小,无明显征兆,具有很大脆性 和危险性,设计时按构造要求设置腹筋可防止斜拉破 坏。
Cc Ts Vax
V Vc Vay Vs
1 1 Ts z Va Vs z a V ay z a Vax z 2 2
M 0
受力特点
无腹筋梁斜裂缝形成后,发生应力重分布,有以下特点:
1)荷载引起的剪力使斜裂缝上方的混凝土既受压
又受剪,成为剪压区。斜裂缝出现以前,荷载引起的 剪力由全截面承担,斜裂缝出现后,主要由斜裂缝上 端剪压区的混凝土截面来承担,由于剪压区截面面积 远小于全截面面积,故其剪应力和压应力将显著增大。
不同剪跨比的无腹筋梁的破坏形态和承载能力虽 有不同,但达到承载力时梁的挠度均不大,且破坏后 荷载均急剧下降。
其中, 斜拉破坏脆性最
为突出,斜压破坏次之,剪 压破坏稍好。 破坏时 承载能力各不相
同,斜压破坏时抗剪能力最
大,其次是剪压,斜拉最小。
有腹筋梁斜截面受剪破坏
受剪承载力的组成
斜截面的受剪承载力 由下列各项所组成
破坏形态
1)斜压破坏
破坏取决于 混凝土的 抗压强度,且破坏是突然
的,为脆性破坏,与正截
面的超筋破坏相类似。
2)剪压破坏
剪跨比适中(1≤λ ≤3)
剪弯区段的受拉边缘出现一些垂直裂缝,
随着荷载的增加,这些垂直裂缝将沿压应力迹 线向集中荷载作用点处延伸,形成一些斜裂缝; 其中一条延伸较长、开展较宽的斜裂缝发展成 临界斜裂缝,向梁顶混凝土受压区发展。
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