学习目标掌握剪跨比的概念、斜截面受剪的三种破坏形态以及.ppt

,学习目标 掌握剪跨比的概念、斜截面受剪的三种破坏 形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的响； 熟练掌握矩形、T形和I字形截面斜截面受剪 承载力的计算方法； 熟悉纵筋的弯起、截断及锚固等构造要求。,第五章 受弯构件斜截面的 受力性能与设计,教学提示 应重点介绍斜截面受剪破坏的机理以及以剪 压破坏建立斜截面承载力计算公式的原因。 并应强调现有的斜截面承载力计算式是综 合大量试验结果得出的。 本章的难点是材料抵抗弯矩图的绘制以及纵 向受力钢筋的弯起、截断位置的确定。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,一、受弯构件有 正截面受弯破坏（M） 斜截面受剪破坏（M、V） 斜截面受弯破坏（M、V）,5.1 概述,三种破坏形态,二、斜截面受剪通过计算和 构造来保证。 斜截面受弯通过构造来 保证。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,弯起钢筋处的劈裂裂缝见建工教材P88图5-2,弯剪斜裂缝,腹剪斜裂缝,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,箍筋,弯起钢筋,腹筋,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.2.1 腹剪斜裂缝、弯剪斜裂缝,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.2.2 剪跨比,1、广义剪跨比,定义为,V,M,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（对集中荷载简支梁）,2、计算截面的剪跨比,a,V,M=Va,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态,1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,试验表明，无腹筋梁的斜截面 受剪破坏形态主要由剪跨比决定。,发生条件： 1l 3 。 破坏特征： 首先出现竖向裂缝， 随后竖向裂缝斜向发展，并形成一条临界斜裂缝， 最后剪压区混凝土破坏而破坏。 破坏取决于剪压区混凝土的强度。 脆性破坏。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,P,f,（2）剪压破坏,剪压破坏,发生条件：l 3。 破坏特征： 一旦裂缝出现，就很快形成临界斜裂缝，承载力急剧下降，构件破坏。 承载力主要取决于混凝土的抗拉强度。 脆性显著。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,斜拉破坏,（3）斜拉破坏,（斜截面三种破坏都是脆性） （1）斜拉破坏为受拉脆性 破坏，脆性最显著； 且混凝土抗压强度未 发挥。 （2）斜压破坏为受压脆性 破坏。 （3）剪压破坏为脆性破坏， 脆性相对好些。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（4）三种破坏形态的特征比较,2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,破坏形态主要由剪跨比和箍筋配置量决定,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.3 简支梁斜截面受剪机理,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,受剪机理的模型,1、无腹筋梁的拉杆拱模型自学（见建工教材P92图5-9）,2、有腹筋梁的拱形桁架模型重点介绍 （见建工教材P93图5-11）,3、有腹筋梁的桁架模型自学 （见建工教材P94图5-13）,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力, 有腹筋梁的拱形桁架模型（见建工教材P93图5-11）,上弦压杆基本拱体； 下弦拉杆纵筋； 受压腹杆斜裂缝间的砼； 受拉腹杆腹筋；,5.4.1 影响受剪承载力的主要因素,1、剪跨比l 影响承载力和破坏形态。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,随l的增大，抗剪能力降低； 但当l 3时， l的影响不再明显。,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,（1）为什么影响承载力？ 剪压破坏是由于剪压区混凝土达到复合应力状态下的强度而破坏； 斜拉破坏是由于混凝土斜向拉坏而破坏； 斜压破坏是由于混凝土斜向短柱压坏而破坏。 （2）如何影响承载力？,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、混凝土强度,砼强度越大，抗剪强度也越大。 但提高的幅度因破坏形态的不同而有所变化。 斜拉破坏剪压破坏斜压破坏,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3、箍筋配筋率简称配箍率,（1）配箍率的定义,Asv1,b,S,（2）配箍率对承载力的影响,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,4、纵筋配筋率 纵筋配筋率越大， 剪压区面积越大， 纵筋的销栓作用越大， 裂缝间骨料咬合作用也越大。,因此，纵筋配筋率越大，受剪承载力越高。,6、截面形状（了解） T形截面的受压翼缘，增加了剪压区的面积，受剪承载力有提高（25%）。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5、尺寸效应（了解） 对于无腹筋梁，梁高度越大，斜裂缝宽度就越大，销栓作用和骨料咬合作用也就越小。 对于有腹筋梁，尺寸效应的影响减小。,5.4.2 斜截面受剪承载力计算公式,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、建立计算公式的思路,对于斜拉、斜压破坏，通过构造措施予以避免。 对于剪压破坏，则需通过设计计算予以避免。,斜截面受剪的机理非常复杂，所以我国规范采用“理论与试验相结合”的方法，在基本假设的基础上，建立了半理论半经验的实用计算公式。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、基本假设,（1） 斜截面所承受的剪力由三部分组成,Vu,Vc,Vs,Vsb,Vc-混凝土项的受剪承载力 Vs-箍筋项的受剪承载力 Vsb-弯起钢筋项的受剪承载力,由 可得：,（2）破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋均达到 其屈服强度。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3.1 建工的计算公式,（1）矩形、T形和工形截面的一般受弯构件,3、计算公式,（2）集中荷载作用下的独立梁（75）,（3） Vsb-弯起钢筋的受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,集中荷载作用下的独立梁,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3.2 道桥的计算公式,（1）矩形、T形和工形截面受弯构件,（2） Vsb-弯起钢筋的受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（3）斜截面水平投影长度C,式中,Vu,Vc,C,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（1）上限值最小尺寸截面,限制截面尺寸的目的,防止发生斜压破坏。 限制在使用阶段的斜裂缝宽度。,4、计算公式的适用条件,截面限制条件,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,bc 砼强度影响系数， 当C50时,bc =1.0； =C80时,bc =0.8； 其间线性插值。,道桥,建工,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,hw-截面腹板高度,（2）下限值最小配箍率及配箍构造,制定最小配箍率的目的 防止斜拉破坏。 最小配箍率 建工规范规定当V0.7ftbh0时，配箍率应满足,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,道桥规范规定当 时， 可仅按构造配置箍筋。配箍率应满足,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,梁中箍筋的最大间距Smax：,建工：教材P117表5-2,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,梁中箍筋的最小直径,建工、道桥均应 0.25d,道桥8,建工,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,建规中不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件的受剪承载力计算公式：,Vc=0.7bh ftbh0,当h0 2000mm时，取h0=2000mm,5、厚板的计算公式,理论 反弯点,斜裂缝,粘结裂缝出现前,7、连续梁的抗剪性能,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,剪跨段内存在正、负弯矩区段，有两条临界斜裂缝，,a,7、连续梁的抗剪性能,连续梁的广义剪跨比,令,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,连续梁的受剪承载力计算,试验与分析均表明，连续梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁的受剪承载力。 对于连续梁的受剪承载力： 建工规范：偏于安全地用简支梁的公式计算， 但应采用计算剪跨比。 道桥规范：系数 1,一、受剪计算斜截面位置的选取,1、建规支座边缘截面（1-1）； 桥规取距边支座中心 h / 2 处截面（5-5） 2、 腹板宽度改变处截面（2-2）； 3、 箍筋直径或间距改变处截面（3-3）； 4、受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（4-4）。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.5 斜截面受剪承载力的设计计算,二、设计计算即计算公式的应用,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、截面复核,（已知b、h、fc、ft、fyv及配箍，求Vu）,基本步骤,Vu=0.7ft bh0 或,（一）建工仅配箍筋梁的设计计算,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、截面设计,（已知V、 b、h、fc、ft、fyv，求配箍）,基本步骤,按构造(smax、dmin)配箍,调大b、h或fc,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,例题见建工教材P105106,（二）建工配箍筋和弯起钢筋梁的设计计算,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、设计计算公式,2、设计计算,（三）弯起钢筋的间距要求,建工的规定：,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、截面复核,（已知b、h、fcu,k、fsd、fsv及配箍与弯起钢筋,求Vu）,基本步骤,梁不合格,取较小值,（四）道桥配箍筋和弯起钢筋梁的设计计算,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,求Vu例题见道桥教材P101102 即截面复核例题,2200kN.m,84kN,440kN,2、截面设计,（已知Vd、 b、h、fcu,k、fsv 、fsd ，求箍筋和弯起钢筋）,基本步骤,按构造(sv.min、 smax、dmin)配箍,调大b、h或fc,分配剪力,3、设计剪力的取值规定道桥,（1）近边支点梁段 取距支点h/2处的 剪力设计值，见图。,Vsb1,Asb1,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.6 保证斜截面受弯承载力的构造措施,斜截面受弯承载力的概念,斜截面受弯承载力,斜截面受剪承载力,5.6.1 正截面受弯承载力图 也称抵抗弯矩图（材料图）-是抗力图,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、概念,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、抵抗弯矩图的划分即每根钢筋提供的Mui,近似取,如前图可作如下划分,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3、有弯起钢筋时抵抗弯矩图的画法,梁中心线,d点-该弯起钢筋承载力消失， c与d之间-用斜直线相连。,1、纵筋弯起应满足的条件 （1）满足正截面受弯承载力要求（Mu图M图） d点应位于b点以外。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,梁中心线,5.6.2 纵筋的弯起,（2）满足斜截面受剪承载力要求 前一排的弯起点至后一排的弯终点的距离不应大于:,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,道桥,建工,2、 0.5h0就能满足斜截面受弯承载力的理由了解,T,MI,Z,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（1）As 全为直筋的受弯承载力（I-I 截面）,ZbZ,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（3）保证斜截面受弯承载力的条件,由MIb MI,由左图的几何关系推得,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3、弯起钢筋的锚固长度,在受拉区， 20d； 在受压区， 10d。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5、鸭筋和浮筋,鸭筋,关于浮筋：建规不得设置“浮筋”。 桥规可设但两端必须焊接，称为斜筋。,6、道桥纵筋弯起的表示方法,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、简支支座锚固要求 las应符合下例规定：,当V0.7ft bh0时：las5d 当V0.7ft bh0时： las12d（带肋钢筋） las15d（光面钢筋）,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,对于板：下部纵向受力钢筋的锚固长度均取las5d。,5.6.3 纵筋的锚固,1、基本锚固长度的概念与计算已讲,5.6.4 纵筋的截断,（1）我们知道，纵筋先由控制截面处最大弯矩计算得到。 （2） 因此，在弯矩较小区段可将一部分纵筋弯起或截断。 （3） 在正弯矩区段，由于弯矩图变化平缓，所以正钢筋一般不截断。 （4） 在负弯矩区段，可根据弯矩图的变化将钢筋分批截断。 （5） 钢筋截断后必须有足够的锚固长度。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、为什么要截断纵筋？,条件2： ac的水平长度,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、截断纵筋后的延伸长度ld,（1）控制延伸长度的两个条件,条件1： bc的水平长度,（a） V 0.7ft bh0 时,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（2）延伸长度的取值,bc 20d ac 1.2la,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（b） V 0.7ft bh0 时,bc （h0、20d）max ac 1.2la+ h0,(C) 若按上述(a)、(b)规定确定的截断点仍位于负弯矩区时，则,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,bc （1.3h0、20d）max ac 1.2la+ 1.7h0,5.6.5 箍筋的间距前面已讲， 这里补充箍筋的作用,1、直接承担剪力，提高梁的受剪承载力； 2、抑制斜裂缝的开展，间接提高梁的受剪承载力； 3、箍筋参与斜截面受弯，使斜裂缝出现后纵筋应力ss 的增量减小； 4、 配置箍筋可改善梁破坏时的脆性性能。 5、约束混凝土，提高混凝土的强度和变形能力。 6、固定纵筋，形成钢筋骨架。,5.7 梁板内钢筋的其它构造要求前面已讲,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,本章小结,一、无腹筋梁（主要是受力性能）,1、剪跨比（）的概念。 2、传力机构：拉杆-拱模型。 3、破坏形态：斜拉、剪压和斜压破坏。 发生的条件（ ） 、破坏特征。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,二、有腹筋梁（有受力性能、设计计算和 构造措施三个方面）,1、有关受力性能,（1）配箍率（sv）的概念和箍筋的作用。 （2）传力机构：拱形桁架