冲切与局部承压承载力验算.

冲切与局部承压承载力验算

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绪论

第1章钢筋砼结构的力学性能

第2章钢筋混凝土结构的基本计算原则

第3章钢筋砼受弯构件的正截面强度

第4章钢筋砼受弯构件的斜截面强度

第5章钢筋混凝土梁承载能力校核与构造要求

第6章钢筋混凝土受压构件承载能力计算

第7章钢筋混凝土受扭及弯扭构件

第8章钢筋混凝土受拉构件的强度

第9章冲切与局部承压承载力验算

第10章受弯构件的裂缝与变形验算

第11章预应力混凝土的基本概念及其材料

第12章预应力混凝土受弯构件的应力损失

第13章预应力混凝土受弯构件的设计与计算

第14章预应力混凝土简支梁设计

第15章部分预应力混凝土受弯构件

第一节冲切承载力计算

一、概述二、无腹筋板的冲切承载能力计算三、有腹筋板的冲切承载能力计算四、矩形截面墩柱的扩大基础

一、概述

（一）破坏形态

如图。

（二）构造措施

1、采用增加板的厚度或柱顶加腋的方法，如图所示。

2、配置腹筋（箍筋和弯起钢筋）提高抗冲切能力。如图所示。

3、腹筋配置要求

(1)板的厚度不应小于150mm，板的厚度太小，腹筋无法设置；

(2)箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于1/3h0。箍筋应采用封闭式，并箍住架立钢筋；按计算所需的箍筋，应配置在冲切破坏锥体范围内，此外，应以等直径和等间距的箍筋自冲切破坏斜截面向外延伸配置在不小于

0.5h0范围内（每侧布设箍筋的长度≥1.5h0）。

(3)弯起钢筋直径不应小于12mm，弯起角根据板的厚度采用30～45度，每一方向不应少于五根；弯起钢筋的倾斜段应与冲切破坏斜截面相交，其交点应在离集中反力作用面积周边以外1/2h～2/3h范围内。

二、无腹筋板的冲切承载能力计算

（一）计算简图

计算简图如图所示。

（二）基本公式

k为修正系数，取k＝0.7，代入前式，并考虑截面高度尺寸效应，得无腹筋板抗冲切承载力计算基本公式：

（三）计算方法

已知板面荷载设计值，板的厚度，柱截面尺寸，混凝土强度等级，验算冲切承载能力，可按下列步骤进行： 1.求冲切力Fld 2.按式计算 3.代入式进行抗冲切验算。

三、有腹筋板的冲切承载能力计算

(一)截面限制条件

配置腹筋时，板的截面限制条件为

（二）配箍筋板冲切承载能力计算

《公桥规》规定混凝土承担的冲切力为不配箍筋时混凝土抗冲切力的一半，其余部分由箍筋承担。因此，配置箍筋的板的冲切承载能力计算基本公式为：

当已知板面荷载设计值，板的厚度，混凝土和钢筋等级，可按下列步骤计算箍筋截面面积：

1.计算冲切力；

2.验算冲切力；

3.验算截面限制条件；

4.计算全部箍筋截面面积；

5.选定箍筋肢数（n）和直径d，计算冲切面每侧箍筋间距，

（三）弯起钢筋抗冲切承载能力计算

当配置弯起钢筋时，板的抗冲切能力由混凝土和弯起钢筋两部分组成。同样取不配抗冲切钢筋时混凝土抗冲切能力的一半，其余由弯起钢筋承担，冲切承载能力基本公式为

已知板荷载设计值，板的厚度，混凝土和钢筋等级时，可按下列步骤计算弯起钢筋面积：

1.计算冲切力；

2.验算冲切力；

3.验算截面限制条件；

4.计算全部弯起钢筋截面面积；

5.计算冲切面每侧弯起钢筋截面面积：

四、矩形截面墩柱的扩大基础(spread foundations)

基础的冲切破坏见如图。

计算基础的受冲切承载力时，冲切破坏锥体可取自柱边和变阶处向下作线与底板钢筋相交处，垂直向下交于基础底面的范围，如图9-6所示。

抗冲切承载力可按下列公式计算

第二节局部承压破坏机理

一、局部承压二、破坏形态和破坏机理三、防止局部承压破坏的措施

一、局部承压

局部承压（local compression）是指构件受力表面，仅有部分面积来承受压力的受力状态，如图所示。

局部承压时，在局部受压面上产生较大的纵向（x向）压应力，随着离开局部受压面，该压应力逐渐扩散到整个截面上，变成均匀受压，这个局部受压区段的长度约等于构件截面的高度h。在此区段上，还发生横向应力。纵向力和横向力的分布如图所示。

在靠近局部受压面附近，为横向拉力，此应力会使混凝土在局部承压时发生纵向裂缝而导致纵向劈裂破坏。

二、破坏形态和破坏机理对于混凝土局部承压的破坏形态，国内外进行了大量的混凝土局部承压试件的研究。研究表明，混凝土局部承压的破坏形态主要与Ac／A(Ac为局部承压面积,A为试件截面面积)以及Ac在底面积上的位置有关。对于Ac对称布置于底面上的轴心局部承压，其破坏形态主要有三种：

1.先开裂后破坏。

当试件截面面积与局部承压面积比较接近（一般在A/Ac<9），到达破坏荷载的50％～90％时，试件某一侧面首先出现纵向裂缝。随着荷载增加，裂缝逐渐延伸，其它侧面也相继出现类似裂缝。最后承压面下的混凝土被冲切出一个楔形体，如图，试件被劈成数块而发生劈裂破坏。

2、一开裂即破坏。

当试件截面面积与局部承压面积相比较大时（一般9

3、局部混凝土下陷。

当试件的截面面积与局部承压面积相比很大（一般A/Ac＞36）时，在

试件整体破坏前，局部承压面下的混凝土先局部下陷，沿局部承压面四周的混凝土出现剪切破坏，但此时外围混凝土尚未劈裂，荷载还可继续增加，直至外围混凝土被劈成数块而最终破坏。

关于混凝土局部承压的工作机理，国内外学者提出过许多看法，主要有两种理论：

1、套箍理论

这个理论认为，局部承压区的混凝土可看作是承受侧压力作用的混凝土芯块。当局部荷载作用增大时，受挤压的混凝土向外膨胀，周围混凝土起着套箍作用而阻止其横向膨胀，因此，挤压区混凝土处于三向受压状态，提高了芯块混凝土的抗压强度。当周围混凝土环向拉应力达到抗拉极限强度时，试件即告破坏，其受力模型如图所示。

2、剪切理论

在局部荷载作用下，局部承压区的受力特性，犹如一个带多根拉杆的拱，如图。紧靠承压板下面的混凝土，即位于拉杆拱顶部的混凝土，处于三向受压状态，故抗压强度明显提高。距承压板较远的混凝土，即位于拉杆拱拉杆部位的混凝土承受横向拉力。当局部承压荷载达到开裂荷载时，部分拉杆由于局部承压区中横向拉应力大于混凝土极限抗拉强度而断裂，从而产生局部纵向裂缝，此时尚未形成破坏机构，如图。随着荷载继续增加，更多的拉杆被拉断，裂缝进一步增多和延伸，内力进一步重分配。当达到破坏荷载时，承压板下的混凝土在剪压作用下形成楔形体，产生剪切滑移面，楔形体的劈裂最终导致拱机构破坏，如图。

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三、防止局部承压破坏的措施

(1)设置垫板（或垫块）。

设置垫板的目的是扩大局部承压面积，减小局部压应力，从而防止局部受压区内混凝土受压破坏。垫板（或垫块）应具有足够的刚度，保证局部压力均匀地传递。

(2)配置间接钢筋。

在局部压力作用下，局部受压区段，产生横向拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度时，出现纵向裂缝，裂缝一旦出现，“套筒”作用大大减小。为了限制纵向裂缝的出现和展开，增加“套筒”作用，在局部受压区段内可配置间接钢筋。

间接钢筋形式，如图。

第三节混凝土局部承压强度提高系数

一、混凝土局部承压提高系数β

《公桥规》规定β按下式计算：

其中，Ab、Al如图确定。

二、配置间接钢筋的混凝土局部承压强度提高系数

在实际工程中，遇到混凝土局部承压时，一般都要求在局部承压区段范围内配置间接钢筋。