混凝土简支梁斜截面抗剪强度.

混凝土简支梁斜截面抗剪强度

1 影响混凝土抗剪强度V

c

的主要参数的分析

1.1 混凝土强度的影响

试验表明，混凝土梁抗剪强度的增长与混凝土抗压强度f

cu

并非直线关系，

而是按抛物线变化。图1表示前苏联学者无箍筋梁抗剪强度与混凝土强度f

cu

的

关系，梁混凝土立方体强度f

cu 从20kg／cm2到1000kg／cm2变化，曲线为采用f

ct

为参数的V

c 表达式，V

c

=Kf

ct

bh2

/a=Kf

ct

bh

/m，m=a/h

为剪跨比；直线表示采用f

c

为参数的波氏公式，V

c =0.15f

c

bh2

/c=0.15f

c

bh

/m。从图可明显地看出，采用f

ct

为混凝土强度影响参数与试验结果比较相符合，而如果采用f

cu 或f

c

为参数时，

混凝土强度低时，试验值高于计算值；中等强度时，两者相接近；高强度时，试验值大大低于计算值，这是很不安全的。因此，苏联规范对波氏抗剪强度公式进

行了修改，将混凝土强度从f

c 改为f

ct

。CEB/FIP规范对无抗剪钢筋构件V

c

计算

式实际是采用f

ct 为参数。西南交大抗剪试验［2，3］表明，把混凝土抗拉强度f

ct

做

为混凝土强度对V

c

影响参变量是合适的。考虑到铁路桥梁多使用高强度混凝土，

而采用f

ct

为参数，能更明确地反映问题的实质，并可避免单位变换时引起不同

系数的因次带来的麻烦。因此，选取f

ct

为混凝土强度的影响参数。

图1 苏联无箍筋梁抗剪强度V

c 与混凝土f

ct

的关系

1.2 剪跨比m的影响

大量试验表明，剪跨比m是影响混凝土抗剪强度的主要参数之一。

V c 随m的增大而减小，当m>3～4，V

c

基本上就不受m的影响，其变化较

小。各规范在V

c

表达式中，对m影响的处理上有所不同。CEB/FIP,BS5400

和《苏联СНИПⅡ-21-75》等规范，其V

c

取较低值，考虑小剪距比时，乘一个2/m(m<2)的提高系数。我国铁路、公路桥规直接取1/m，文中分析时选取1/m为参数。

1.3 预应力度的影响［2，3，5］

PPC简支T梁试验结果证明，预应力大小对无箍、有箍PPC简支梁

的混凝土抗剪强度V

c

有提高作用。这主要是因为预压应力推迟了斜裂缝的出现和发展，增加了梁混凝土剪压区的高度，从而提高了混凝土剪压区的抗剪能力。试验分析时，曾采用了两个与预应力度λ相关的提高系

数β或β′来表达预应力对V

c

的提高作用。

式中：λ为预应力度；M

为梁的消压弯矩；M为梁的使用荷载作用下的

弯矩；M

u 为梁的破坏弯矩；考虑到同一配筋的试验梁，M不确定，而M

u

较为固定，试验分析时用M

0/M

u

反映预应力度的影响较为确定。

图2示出16片3种不同预应力度PPC T型试验梁V s

c /f

ct

bh

与β′

的关系［5］，它说明V

c

随β′值的增大而提高，基本呈线性关系。对铁路

PPC梁而言，可令M

u

=2M，采用β或β′为预应力提高系数都是合适的。而统计分析结果表明，采用β作为预应力提高系数，有利于把混凝土矩形和T形梁的抗剪强度表达式统一起来。因此，表达式选用β为提高系数的参数。

图2 PPC T梁V s

c /f

ct

bh

与β′的关系

1.4 纵向配筋率的影响(p=100μ)

纵向钢筋对斜截面抗剪起梢栓作用外，还对斜裂缝向下翼缘扩展起约束作用，间接地影响混凝土的抗剪强度。现行《铁路桥规》的抗剪强度公式对纵向配筋率的影响(p=100μ)采用(2＋p)线性增加的关系式。根据收集的试验资料，对剪跨比1.33～3.0的RC无箍筋矩形梁试验数据，

按照V s

c /f

ct

bh

与(k＋p)关系进行回归分析，结果表明，41片m=3试验数

据求得k=2.07，而m=1.33～3.0五组试验数据求得k平均值为2.6，k 值为2.0～2.6左右。西南交大专题分析时仍取(2＋p)为参数。

1.5 截面形状的影响

试验表明［2］，PPC无箍筋T梁抗剪强度比PPC矩形梁的要高，应考虑受压区翼缘的有利作用。在对PPC T梁混凝土抗剪强度分析时，建议

采用α=1+kh′

f 2/bh

系数考虑T梁压区翼缘对抗剪的有利作用。k值根据

PPC T梁与矩形梁资料分析求得k=1，因此分析时取α=1+h

f 2/bh

≯1.2。

2 影响箍筋抗剪能力V s主要参数的分析

试验表明［3］，梁斜裂缝出现前，箍筋的应力几乎为零，它对斜裂缝出现时的剪力没有多大影响。当斜裂缝一旦出现，其应力便突然增大，箍筋才发挥作用，除承担部分剪力外，还对斜裂缝的宽度和扩展起约束作用。大多试验表明，有箍筋梁剪力破坏时与主斜裂缝相交的箍筋大都

可达到屈服强度f v

st ，ρ

sv

f v

st

和斜裂缝水平投影长度C是影响V

s

的主要因

素。图3表示将西南交大完成的20片PPC T梁(m=3)试验结果，按预应力提高系数β′值分为4组，每组又包括4种不同配箍率(ρ

sv

=0，0.34%，

0.44%，0.59%)的试验梁剪力破坏值点绘于以V s

u /f

ct

(2+p)bh

为纵坐标，

以ρ

sv f v

st

/f

ct

(2+p)为横坐标的图上。从图可见，预应力度不同的4条直

线大致平行，V s

u 随ρ

sv

f v

st

的增加而线性增大，随β′值增大直线向上提

高，这充分说明ρ

sv f v

st

对V

s

的提高作用，又说明预应力对V

c

的提高作用。

为了使C值具有代表性，现根据收集到的200多片PPC，PC T梁和矩形

梁剪力破坏时的实测值，按C S

P /h

=A+Bm线性公式回归统计，求得A=0.35,

B=0.4。

(1)

图3 PPC T梁V s

u /f

ct

(2+p)bh

与β′和ρ

sv

f v

st

的关系

图4表示与《铁路桥规》、文献［3］和文献［7］计算式比较情况，说明式(1)居中更为合理。按上述分析，建议V

s

计算式如下

(2)