结构力学课件CH5-受弯构件斜截面.ppt

第五章 受弯构件的斜截面承载力 5.1 概 述 弯起钢筋 架立筋 纵向钢筋 箍筋 5.2 无腹筋梁斜截面的受力特点和破坏 形态 弯终点 弯起点 弯起筋 纵筋 箍筋 架立筋 as h0 Asv ss b . . 如图所示，简支梁 在两个对称荷载作用 下产生的效应是弯矩 和剪力。在梁开裂前 可将梁视为匀质 弹性体，按材力公 式分析。 ) ) ) 45 45 ft时，即产生斜裂缝 ，故其破坏面与梁轴斜交。 斜裂缝的类型 弯剪斜裂缝 腹剪斜裂缝 称斜截面破坏 现将梁沿斜裂缝AAB切开，取出斜裂缝顶 点左边部分脱离体。 A A B B D C (a) B D C A A C aVA Va Vd Ts Dc Vc MB MA PP 5.2.2 无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态 应力状态变化表现如下： 开裂前，VA由全截面承受；开裂后，VA为残 余的较小面积承受；同时VA和VC组成的力偶 应由TS及D来平衡，残余面上既受剪又受压 剪压区，且 ， 明显增大。 开裂前， BB处钢筋应力由MB决定；开裂后 ，BB处钢筋应力由MA决定，因为MA MB ， 所以，BB处钢筋应力突增。 最终随着荷载加大，斜裂缝形成，梁的受力 有如一拉杆拱的作用。 破坏形态： a aPP a PP PP (a) (b) (c) 5.2.3 无腹筋梁沿斜截面破坏的主要形式 5.3 有腹筋梁斜截面的受力特点和破坏 形态 5.3.1 有腹筋梁斜裂缝出现后的受力特点 5.3.2 有腹筋梁沿斜截面破坏的形态 l 配箍率和箍筋强度 n 箍筋的肢数，一般取n2，当b400mm时 n=4 。 Asv1单肢箍筋的截面面积。 l 剪跨比 剪跨比为集中荷载到临近支座的距离a与梁截面 有效高度h0的比值，即a/ h0 。 某截面的广义剪跨比为该截面上弯矩M与剪力和截 面有效高度乘积的比值，即 M/ （Vh0）。 剪跨比反映了梁中正应力与剪应力的比值。 1、承受集中荷载时， 2、承受均布荷载时，设l为计算截面离支座的距 离，则 3，一裂，即裂缝迅速向集中荷载作用点 延伸，一般形成一条斜裂缝将弯剪段拉坏。承载 力与开裂荷载接近。 1剪压斜拉 破坏性质： 挠度 荷载 剪压破坏 斜拉破坏 斜压破坏 设计中斜压破坏和斜拉破坏主要靠构造要求来避 免，而剪压破坏则通过配箍计算来防止。 配箍率sv很低，或间距S较大且较大的时候； sv很大，或很小(1)斜向压碎，箍筋未屈服； 配箍和剪跨比适中，破坏时箍筋受拉屈服，剪 压区压碎，斜截面承载力随sv及fyv的增大而增大。 斜拉破坏： 斜压破坏： 剪压破坏： 剪跨比入，在一定范围内， 混凝土强度等级 纵筋配筋率 ，受剪承载力 c ，受剪承载力 ，受剪承载力 5.4 影响斜截面受剪承载力的主要原因 5.4.1 剪跨比对斜截面受剪承载力的影响 试验表明，剪跨比越大，有腹筋梁的抗剪承载力 越低，如图所示。对无腹筋梁来说，剪跨比越大，抗 剪承载力也越低，但当3 ，剪跨比的影响不再明显。 5.4.2 混凝土强度对斜截面受剪承载力的影响 斜截面破坏是因混凝土到达极限强度而发生的，故斜截 面受剪承载力随混凝土的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。 5.4.3 纵向钢筋配筋率对斜截面受剪承载力的 影响 试验表明，梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率的提高而增 大 。这主要是纵向受拉钢筋约束了斜裂缝长度的延伸，从而 增大了剪压区面积的作用。 5.4.4 配筋率和箍筋强度对斜截面受剪承 载力的影响 有腹筋梁出现斜裂缝后，箍筋不仅直接承受相当部 分的剪力，而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，对提 高剪压区混凝土的抗剪能力和纵向钢筋的销栓作用有着 积极的影响。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。 配箍量一般用配箍率（又称箍筋配筋率）sv表示 ，即 如图表示配箍率与箍 筋强度fyv的乘积对梁受剪 承载力的影响。当其它条 件相同时，两者大体成线 性关系。如前所述，剪切 破坏属脆性破坏。为了提 高斜截面的延性，不宜采 用高强度钢筋作箍筋。 5.4.5截面尺寸和截面形状对斜截面受剪 承载力的影响 1截面尺寸的影响 截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力有影响，尺寸 大的构件，破坏时的平均剪应力（=V/bh0），比尺寸 小的构件要降低。有试验表明，在其他参数（混凝土 强度、纵筋配筋率、剪跨比）保持不变时，梁高扩大 4倍，受剪承载力可下降25%30%。 对于有腹筋梁，截面尺寸的影响将减小。 2截面形状的影响 这主要是指T形截面梁，其翼缘大小对受剪承载 力有一定影响。适当增加翼缘宽度，可提高受剪承载 力25%，但翼缘过大，增大作用就趋于平缓。另外， 梁宽增厚也可提高受剪承载力。 5.5 受弯构件斜截面承载力计算公式 5.5.1 建立计算公式的原则 有腹筋梁： 不配置弯起钢筋： 规范公式：根据无腹筋梁抗剪的实验数 据点，满足目标可靠度指标=3.7,取偏下线作为 斜截面承载力的计算公式。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 0.25 0.10 0.07 00.020.12 d 5.5.2 无腹筋梁受剪承载力计算公式 连续梁的受剪承载力： 集中荷载作用下： 式中 Vc 无腹筋梁受剪承载力设计值 计算剪跨比 a 集中荷载作用点至支座边缘的距离 均布荷载作用下：Vc0.7ftbh0 根据试验表明，当采用计算剪跨比时，在相 同的条件下，连续梁的受剪承载力略高于简支梁。 配置箍筋的梁 衡量配箍量大小的指标 n 箍筋的肢数，一般取n2 ，当b400mm时 n=4。 Asv1单肢箍筋的截面面积。 Asv1 s s b 裂缝出现后，形成桁架体系传力机构。 配箍率 5.5.3 有腹筋梁受剪承载力计算公式 规范公式是以剪压破坏的受力特征作为建 立计算公式的基础： VcsVc+Vsv 式中： Vsv 配有箍筋梁的抗剪承载力的提高部分。 在均布荷载作用下： 在集中荷载作用下： 配有箍筋和弯起钢筋的梁 弯筋的抗剪承载力： 0.8 应力不均匀系数 弯筋与梁纵轴的夹角，一般取45， h 800mm时取60 Vsb = 0.8fy Asb sin 斜截面受剪承载力的计算公式 1均布荷载作用下矩形、T形和I形截面的简支梁， 当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式 2对集中荷载作用下的矩形、T形和I形截面独立简 支梁,当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式 3配有箍筋和弯起钢筋时梁的斜截面受剪承载 力，其斜截面承载力设计表达式为： 4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按下列公式计算 截面高度影响系数，当h0小于800mm时，取 h0等于800mm；当h0大于2000mm时，取h0等于 2000mm。 限制sv,max 斜压破坏主要由腹板宽度，梁截面高度及混凝 土强度决定。 一般梁： 薄腹梁： V 0.2fcbh0 上限值： 防止斜压破坏 限制最小截面尺寸。 5.5