混凝土结构设计原理受弯构件斜截面承载力PPT课件.ppt

7 1斜裂缝的形成 第7章构件斜截面受剪性能与设计 在受弯构件的设计中 要保证强剪弱弯 无腹筋简支梁的受剪性能有腹筋简支梁的受剪性能 重点 影响斜截面受剪承载力的因素分析 重点 受弯构件受剪性能的实验研究 斜裂缝形成前的应力状态 斜裂缝形成前的应力状态 在弹性阶段 弹性阶段的应力分析 1 斜裂缝的分类 采用增设腹筋的方法来阻止斜裂缝的扩展 弯剪斜裂缝 腹剪斜裂缝 弯曲裂缝沿受压主应力轨迹线发展 梁的腹部宽度较窄 腹部主拉应力过大 腹筋的布置 箍筋直径通常为6或8mm 且不小于d 4 弯筋常用的弯起角度为45或60度 且不宜设置在梁截面的两侧 7 2无腹筋梁的斜截面受剪性能 骨料咬合作用 剪压区混凝土抗剪 钢筋的销栓作用 1 混凝土被压碎 受拉钢筋未屈服 发生剪切破坏 受拉钢筋屈服 发生斜截面的弯曲破坏 受拉钢筋在支座处发生锚固破坏 剪跨比 Shearspanratio 的概念 剪跨比是影响无腹筋梁破坏形态的最主要参数 斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏 二 无腹筋梁的破坏形态 1 斜压型破坏 2 剪压型破坏 3 斜拉型破坏 无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的 三 影响受剪承载力的因素 剪跨比 2 加载方式的影响 4 纵筋配筋率 5 截面形状 3 混凝土强度 无腹筋梁的受剪破坏均是由于混凝土达到复合应力状态下的强度而发生的 随混凝土强度的提高 抗剪承载力随混凝土强度增加而提高的程度减小 配筋率越大 受压区面积越大 剪压区面积也相应增大 另外 纵筋的销栓作用也增强 所以抗剪承载力随纵筋配筋率增大而增加 T形截面由于存在较大的受压翼缘 增加了剪压区的面积 对斜拉和剪压破坏的承载力有提高 但对斜压破坏没有提高 四 无腹筋梁抗剪承载力的计算 均布荷载 集中荷载 当h0小于800mm时取h0 800mm当h0 2000mm时取h0 2000mm 规范 规定上述公式仅适用于不配置箍筋和弯起钢筋的一般混凝土板类受弯构件的受剪承载力计算 具体计算公式为 截面高度影响系数 由于板类受弯构件纵筋配筋率一般较小 因此上式没有考虑纵筋配筋率较大时的有利影响 规范 规定 按受剪承载力计算不需要配置箍筋的梁 当截面高度大于300mm时 应沿梁全长设置构造箍筋 当截面高度在150mm 300mm之间时 可仅在构件端部1 4跨度范围内设置构造箍筋 但当在构件中部1 2跨度范围内有集中荷载时 则应沿梁全长设置构造箍筋 当截面高度小于150mm时 可以不设置箍筋 7 有腹筋梁的受剪性能 5 5有腹筋梁受剪的力学模型 梁中配置箍筋 出现斜裂缝后 梁的剪力传递机构由原来无腹筋梁的拉杆拱传递机构转变为桁架与拱的复合传递机构 简支梁斜截面受剪机理 7 3有腹筋梁抗剪承载力的计算 一 箍筋的作用 斜裂缝出现后 拉应力由箍筋承担 增强了梁的剪力传递能力 箍筋控制了斜裂缝的开展 增加了剪压区的面积 吊住纵筋 延缓了撕裂裂缝的开展 增强了纵筋销栓作用 箍筋参与斜截面的受弯 使斜裂缝出现后纵筋拉应力的增量减小 配置箍筋对斜截面开裂荷载没有影响 也不能提高斜压破坏的承载力 即对小剪跨比情况 箍筋的上述作用很小 对于大剪跨比情况 箍筋配置如果超过某一限值 箍筋受拉不屈服 则产生斜压破坏 此时受剪承载力取决于混凝土的抗压强度 继续增加箍筋对受剪承载力基本无明显提高作用 配箍率太大时 配箍率适中时 配箍率较小时 斜裂缝出现后 箍筋承担拉应力而很快被拉断 随荷载增加箍筋拉应力不断发展 剪压区剪应力和压应力迅速增加 最终发生剪压破坏 箍筋屈服前 混凝土斜压杆因压应力过大而产生斜压破坏 配箍率 配箍率 箍筋截面面积与对应混凝土面积的比值 集中荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式 包括作用有多种荷载 其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的75 以上的情况 均布荷载作用下梁的斜截面抗剪承载力计算公式 三 有腹筋梁受剪承载力计算公式 四 公式的上限 截面尺寸限制条件 取斜压破坏作为受剪承载力的上限 斜压破坏取决于混凝土的抗压强度和截面尺寸 防止斜压破坏的截面尺寸限制条件 五 最小配箍率 为防止这种箍筋少筋破坏 规范 规定当V Vc时 配箍率应满足 当配箍率小于一定值时 斜裂缝出现后 箍筋因不能承担斜裂缝截面混凝土退出工作释放出来的拉应力 而很快达到极限抗拉强度并破坏 其受剪承载力与无腹筋梁基本相同 箍筋构造 箍筋最大间距 注 梁中配置有计算需要的纵向受压钢筋时 箍筋直径尚不应小于0 25d d为受压钢筋最大直径 六 弯筋抗剪 考虑箍筋及弯筋的斜截面抗剪承载力计算公式 规范 规定 为防止弯筋间距太大 出现不与弯筋相交的斜裂缝 使弯筋不能发挥作用 规范 规定当按计算要求配置弯筋时 前一排弯起点至后一排弯终点的距离不应大于表中V 0 7ftbh0栏的最大箍筋间距smax的规定 弯筋构造 七 斜截面受剪承载力计算位置 例题1 Example1 矩形截面钢筋混凝土简支梁 两端支撑在砖墙上 净跨度为3660mm 截面尺寸b h 200 500mm 保护层厚度30mm 其上作用均布恒荷载标准值gk 20kN m 未包括自重 活荷载标准值qk 38kN m 混凝土强度等级选C20 箍筋采用HRB235级 fc 9 6N mm2 ft 1 1N mm2 fy 210N mm2 试计算此梁所用的箍筋 例题2 Example2 矩形截面简支梁b h 200 500mm 均布可变荷载设计值10kN m 跨中集中可变荷载设计值100kN 混凝土C30 箍筋HRB235级 纵筋HRB335 保护层厚度30mm 计算抗弯及抗剪配筋并给出图示 例题3 Example3 矩形截面简支梁b h 250 600mm 均布荷载设计值7 5kN m 包括自重 集中可变荷载设计值92kN 混凝土C25 箍筋HRB235级 保护层厚度30mm 计算抗剪配筋并给出图示 1 受弯构件正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的计算中 钢筋强度的充分发挥是建立在可靠的配筋构造基础上的 2 配筋构造是计算模型和构件受力的必要条件 没有可靠的配筋构造 计算模型和构件受力就不可能成立 3 配筋构造与计算设计同等重要 由于疏忽配筋构造而造成工程事故的情况是很多的 故切不可重计算 轻构造 4 6钢筋的构造要求 1 受拉钢筋的锚固长度 2 受压钢筋的锚固长度 受压钢筋的锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的0 7倍 3 钢筋在支座处的锚固 支座处有横向压应力 使粘结作用得到改善 因此支座处的锚固长度las可比基本锚固长度la减小 对于板 一般剪力较小 通常满足V 0 7ftbh0的条件 且连续板的中间支座一般无正弯矩 因此板的简支支座和中间支座下部纵向受力钢筋的锚固长度均取las 5d 对于梁 当V 0 7ftbh0时 las 5d 当V 0 7ftbh0时 带肋钢筋 las 12d 光面钢筋 las 15d 4 钢筋的搭接 受压钢筋的搭接长度不宜小于0 7ll 且任何情况下不应小于200mm 锥螺纹钢筋连接 挤压钢筋连接 受力特点有正负两个方向的弯矩并存在一个反弯点受剪承载力降低影响受剪承载力的主要参数弯矩比z M M 4 7连续梁 框架梁和外伸梁的斜截面受剪承载力 粘结裂缝 斜裂缝 受剪承载力降低的原因内力重分布砼受压区高度减小 压应力与剪应力增大 砼规范 的计算方法集中荷载作用下 均布荷载作用下 约束梁的受剪承载力 计算剪跨比的数值大于广义剪跨比的数值 混凝土结构设计规范 规定 对于以承受集中荷载为主的矩形 T形和I形截面连续梁 仍用式 6 3 6 进行受剪承载力计算 但剪跨比用计算剪跨比 a h0 4 8斜截面受弯承载力 1 抵抗弯矩图 按每根钢筋的面积比例划分出各根钢筋所提供的受弯承载力Mui可近似取 抵抗弯矩图用来解决纵筋的弯起和切断 考虑到斜裂缝出现的可能性 钢筋弯起时还应满足斜截面受弯承载力的要求 设计时为保证梁各截面均有足够的抗弯承载力 必须使得梁的抵抗弯矩图大于荷载产生的弯矩图 2 支座处斜截面受弯 防止斜截面受弯破坏的构造要求 保证正截面受弯承载力 抵抗弯矩图包在设计弯矩图的外面保证斜截面受剪承载力保证斜截面受弯承载力 构造要求 弯起点至充分利用点间的距离s1应大于或等于h0 2弯筋与梁纵轴的交点应位于理论截断点以外 3 纵筋的弯起 4 纵筋的切断 1 支座处