混凝土结构设计原理-斜截面PPT课件.ppt

受弯构件斜截面承载力计算 4 1受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态 在主要承受弯矩的区段内 产生正截面受弯破坏 而在剪力和弯矩共同作用的支座附近区段内 则会产生斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏 1 弯剪斜裂缝首先出一些较短的垂直裂缝 然后延伸成斜裂缝 向集中荷载作用点发展 腹剪斜裂缝在中和轴附近 正应力小 剪应力大 主拉应力方向大致为45 拉应变达到混凝土的极限拉应变值时 混凝土开裂 沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝 腹剪斜裂缝中间宽两头细 常见于薄腹梁中 如图所示 当主拉应力达到砼抗拉强度时 出现斜裂缝 其方位与主拉应力迹线大体垂直 2 防止斜截面破坏的主要途径 配置 箍筋和弯起钢筋 腹筋 3 1 无腹筋梁的斜截面破坏形态定义 剪跨比对集中荷载作用 4 1 斜拉破坏当剪跨比较大 m 3 时 当垂直裂缝一出现 就迅速向受压区斜向伸展至梁顶 把梁拉裂成两部分 梁即破坏 破坏呈明显脆性 主要由主拉应力引起破坏 斜拉破坏 5 2 斜压破坏当剪跨比较小 m 1 时 混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而被压坏 支座反力与荷载之间犹如斜向受压柱 表现为混凝土压碎 也呈明显脆性 但不如斜拉破坏明显 这种破坏多数发生在剪力大而弯矩小的区段 以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁内 由梁中主压应力所致 斜压破坏 6 3 剪压破坏当剪跨比一般 1 m 3 时 在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝 它们沿竖向延伸一小段长度后 就斜向延伸形成一些斜裂缝 而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝 称为临界斜裂缝 临界斜裂缝出现后迅速延伸 使斜截面剪压区的高度缩小 裂缝顶端余留砼在复合作用下 达到剪压复合强度而破坏 此破坏由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致 也属脆性破坏 但脆性不如前两种破坏明显 剪压破坏 7 2 有腹筋梁斜截面的破坏形态腹筋的作用 1 与斜裂缝相交的箍筋 弯起钢筋直接抗剪 2 腹筋能有效地阻止斜裂缝上升 使裂缝顶端余留砼面积大 提高了抗剪能力 3 阻止斜裂缝的扩展 增大了骨料间的咬合力 4 限制了纵向钢筋的位移 增大销栓作用 5 与斜裂缝相交的腹筋屈服后 由于钢筋的塑性变形性能好 使斜裂缝有一个充分发展的过程 减小了破坏的脆性 6 箍筋 纵筋 架立筋围箍了砼 有利于砼强度得到充分发挥 归结起来 腹筋 特别是箍筋对梁的抗剪承载力提高具有综合性的效应 8 破坏形态依据试验研究结果 有腹筋梁的斜截面破坏形态也是 斜拉 剪压 斜压破坏 1 斜拉破坏剪跨比较大 且腹筋较少时 斜裂缝一旦出现 迅速形成临界斜裂缝 与斜裂缝相交的腹筋很快达到屈服强度 裂缝延伸至梁顶荷载作用点处 梁拉裂成两部分 类似于正截面破坏形态中的少筋破坏 2 剪压破坏剪跨比适中 且腹筋配置适当 拉区出现的竖向裂缝斜向延伸 随荷载的增加 在众多的斜裂缝中形成一条主要斜裂缝 称为临界斜裂缝 再继续加大荷载 与斜裂缝相交的腹筋屈服 剪压区面积逐渐减小 最后在 作用下 砼达到剪压复合受力时的强度而压碎 类似于正截面破坏形态中的适筋破坏 9 3 斜压破坏剪跨比较小 或腹筋配置过多时 斜裂缝多而密 梁腹板砼类似于斜向受压短柱被压坏 称为斜压破坏 腹筋难以屈服 类似于正截面破坏形态中的超筋破坏 10 如图为三种破坏形态的荷载 挠度 V f 曲线图 从图中曲线可见 各种破坏形态的斜截面承载力各不相同 斜压破坏时最大 其次为剪压 斜拉最小 它们在达到峰值荷载时 跨中挠度都不大 破坏后荷载都会迅速下降 表明它们都属脆性破坏 11 4 2影响斜截面抗剪承载力的主要因素 剪跨比mm愈大 梁的抗剪能力愈小 m愈小 梁的抗剪能力愈大 但当m 3以后 对抗剪承载力影响很小 12 砼强度抗剪承载力大致与成线性 上升关系 13 纵筋配筋率可以制约斜裂缝的开展 阻止中和轴上升 增大剪压区砼的抗剪能力 起销栓作用 直接承受一部分剪力 抗剪承载力与大致成线性关系 配箍率及箍筋强度抗剪承载力与及成线性关系 14 15 4 3受弯构件的斜截面抗剪承载力一 斜截面抗剪承载力的计算公式及适用条件1 基本公式 以剪压破坏为依据 16 17 18 19 20 21 二 等高度简支梁腹筋的初步设计 22 23 验算截面尺寸是否满足 上限验算是否需按计算配箍 下限 2 箍筋设计由得 24 3 弯起钢筋设计 mm2 例题 25 三 斜截面抗剪承载力复核受弯构件斜截面抗剪承载力验算的位置按下图规定 26 1 简支梁和连续梁近边支点梁段 1 距支座中心h 2 梁高一半 处的截面 截面1 1 2 受拉区弯起钢筋弯起点处的截面 截面2 2 3 3 3 锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面 截面4 4 含糊 4 箍筋数量或间距改变处的截面 截面5 5 5 构件腹板宽度改变处的截面 2 连续梁和悬臂梁近中间支点梁段 1 支点横隔梁边缘处截面 截面6 6 2 变高度梁高度突变处截面 截面7 7 3 参照简支梁的要求 需要进行验算的截面 将已知数据代入公式即可计算各斜截面抗剪承载力 27 问题 b和h应代斜截面顶端正截面处的值 验算位置却为斜截面底端 斜截面投影长度c决定与之相交的腹筋数量 公路桥规 斜截面投影长度c 0 6mh0 0 6Md Vd简化计算 令c h0 b h Md Vd 计算c 腹筋用量 Vu 28 4 4斜截面抗弯承载力 当斜裂缝产生后 对斜裂缝顶端剪压区混凝土合力D作用点中心O力矩平衡 得斜截面抗弯承载力的计算公式 29 对于正截面对于斜截面由于得表明斜裂缝出现后 钢筋应力增大 切断钢筋时 可能引起斜裂缝 且引起弯矩错位 未弯前正截面弯起后斜截面要保证斜截面抗弯承载力足够 必须即 弯起钢筋 延长钢筋切断点或弯起点的位置 满足斜截面抗弯要求 30 4 5全梁承载力校核及构造要求设计时通常根据弯矩包络图只对若干控制截面进行承载力计算 其他截面通过图解法来校核 31 a b两点为 号筋的充分利用点 a b两点为 号筋的不需要点或称理论断点 工程中跨中钢筋可以弯起支座负弯矩钢筋可以弯起 也可以切断 32 图的绘制方法 钢筋弯起时 认为弯起钢筋穿过梁高中心线后即不再承担正截面的弯矩 抵抗弯矩图呈斜线变化 33 钢筋切断时 抵抗弯矩图出现阶梯形状 将钢筋弯起或切断 使图靠近图最经济的方案 34 2 构造总要求 纵筋的弯起要求 1 保证正截面抗弯承载力 图不切入弯矩包络图 2 保证斜截面抗剪承载力 图包住剪力包络图 3 保证斜截面抗弯承载力 纵筋弯起点至其充分利用点的距离不小于0 5h0 35 6 纵筋弯起数量不够时 应设附加抗剪钢筋 不得采用不与主钢筋焊接的斜筋 36 la见表4 1 4 纵筋的切断与锚固 弯起角一般为 特殊情况时弯起方位 与主拉应力方向一致 37 38 39 4 箍筋一般为R235或HRB335级钢筋 直径不小于8mm 且不小于1 4主筋直径 通常 特别大的构件可采用 形式 开口 闭口 双肢 四肢 多肢梁中配有受压钢筋时 应采用封闭箍筋 同排内任一受压钢筋 离箍筋折角处的纵向钢筋的间距不应大于150mm及15倍箍筋直径两者中较大值 否则应配置复合箍筋 箍筋间距不应大于梁高的1 2且不大于400mm 所箍有受压钢筋时 不应大于受压钢筋直径的1