第5章_受弯构件斜截面的受力性能与设计

1、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 学习目标学习目标 掌握剪跨比的概念、斜截面受剪的三种破坏掌握剪跨比的概念、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；形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的响； 熟练掌握矩形、熟练掌握矩形、T T形和形和I I字形截面斜截面受剪字形截面斜截面受剪 承载力的计算方法；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。熟悉纵筋的弯起、截断及锚固等构造要求。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 教学提示教学提示 应重点介绍斜截面受剪破坏的机理以及以剪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。压破坏建立斜截

2、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。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。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 受弯构件有受弯构件有 正截面受弯破坏正截面受弯破坏（M） 斜截面受剪破坏斜截面受剪破坏（M、V） 斜截面受弯破坏斜截面受弯破坏（M、V） 三三 种种 破破 坏坏 形形 态态 斜截面受剪斜截面受剪通过通过计算计算和和 构造构造来保证。来保证。 斜截面受弯斜截面受弯通过通过构

3、造构造来来 保证。保证。 RS 0 u V d V 0 RS 0 u VV ? u V 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 箍筋 弯起钢筋 腹筋 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 0 2 bh V 2 0 1 bh M 02 1 Vh M 0 Vh M 0 h d V d M m 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）（对集中荷载简支梁） 00 Vh Va Vh M a V M=Va 0 h a 影响影响承载力承载力和和破坏形态破坏形态。 0 h a m 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 1 首先首先在梁腹部出现在梁腹部出现腹剪斜裂缝腹剪

4、斜裂缝， 随后随后混凝土被分割成混凝土被分割成斜压短柱斜压短柱， 最后最后斜向短柱斜向短柱混凝土压坏混凝土压坏而破坏。而破坏。 破坏取决于破坏取决于混凝土的混凝土的抗压强度抗压强度。 脆性脆性破坏。破坏。 P f 斜压破坏斜压破坏 1 3。 一旦一旦裂缝裂缝出现，就很快出现，就很快 形成形成临界斜裂缝，临界斜裂缝，承载力承载力急急 剧剧下降，构件破坏。下降，构件破坏。 承载力主要取决于混凝承载力主要取决于混凝 土的土的抗拉强度抗拉强度。 脆性脆性显著。显著。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 P f 斜拉破坏斜拉破坏 （斜截面斜截面三种三种破坏破坏都是都是脆性脆性） 为受拉脆性为受拉脆性 破坏

5、，破坏，脆性最显著脆性最显著； 且混凝土且混凝土抗压强度抗压强度未未 发挥。发挥。 为受压脆性为受压脆性 破坏。破坏。 为脆性破坏，为脆性破坏， 脆性相对好些。脆性相对好些。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 P f 斜压破坏斜压破坏 剪压破坏剪压破坏 斜拉破坏斜拉破坏 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 斜压破坏斜压破坏剪压破坏剪压破坏斜拉破坏斜拉破坏 剪跨比剪跨比 斜压破坏斜压破坏剪压破坏剪压破坏斜拉破坏斜拉破坏 斜压破坏斜压破坏斜压破坏斜压破坏斜压破坏斜压破坏 斜压破坏斜压破坏剪压破坏剪压破坏剪压破坏剪压破坏 11 3 配箍率配箍率 无腹筋无腹筋 r r sv很小很小 r r sv适量适量

6、 r r sv很大很大 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 上弦压杆上弦压杆基本拱体；基本拱体； 下弦拉杆下弦拉杆纵筋；纵筋； 受压腹杆受压腹杆斜裂缝间的砼；斜裂缝间的砼； 受拉腹杆受拉腹杆腹筋；腹筋； 影响影响承载力承载力和和破坏形态破坏形态。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 0 Vh M 随随 的增大，的增大，抗剪能抗剪能 力力降低；降低； 但当但当 3 3时，时， 的的 影响不再明显。影响不再明显。 0 bh V 剪压破坏剪压破坏是由于是由于剪压区混凝土剪压区混凝土达到达到复合应力状态复合应力状态 下的强度下的强度而破坏；而破坏； 斜拉破坏斜拉破坏是由于

7、混凝土是由于混凝土斜向拉坏斜向拉坏而破坏；而破坏； 斜压破坏斜压破坏是由于混凝土是由于混凝土斜向短柱压坏斜向短柱压坏而破坏而破坏。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 砼强度砼强度越大，越大，抗剪强度抗剪强度也越大。也越大。 但提高的但提高的幅度幅度因因破坏形态的不同破坏形态的不同而有所变化。而有所变化。 斜拉破坏斜拉破坏剪压破坏剪压破坏斜压破坏斜压破坏 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 bs nA bs A svsv sv 1 r Asv1 b S 当配箍在当配箍在合适范围合适范围时，时，受剪承载力受剪承载力随随配箍量配箍量的的 增多、增多、箍筋强度箍筋强度的提高而的提高而增长增长，且呈，且呈

8、线性线性关系。关系。 0 bh V 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 纵筋配筋率越大，纵筋配筋率越大， 剪压区剪压区面积越大，面积越大， 纵筋的纵筋的销栓作用销栓作用越大，越大， 裂缝间骨料裂缝间骨料咬合作用咬合作用也越大。也越大。 0 bh t f V 因此因此，纵筋配筋率纵筋配筋率越大，越大，受剪承载力受剪承载力越高。越高。 T形截面的形截面的受压翼缘受压翼缘，增加了，增加了剪压区剪压区的面积，的面积，受剪承受剪承 载力载力有提高（有提高（25%）。）。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 梁高度梁高度越大，越大，斜裂缝宽度斜裂缝宽度就越大，就越大， 销栓作用销栓作用和和骨料咬合作用骨料咬合

9、作用也就越小。也就越小。 ，尺寸效应尺寸效应的影响减小。的影响减小。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 对于对于斜拉、斜压斜拉、斜压破坏，通过破坏，通过构造措施构造措施予以避免。予以避免。 对于对于剪压剪压破坏，则需通过破坏，则需通过设计计算设计计算予以避免。予以避免。 斜截面受剪的斜截面受剪的机理机理非常复杂，非常复杂，所以所以我国规范采用我国规范采用 “理论与试验相结合理论与试验相结合”的方法，在的方法，在基本假设基本假设的基础上，的基础上， 建立了建立了半理论半经验半理论半经验的实用计算公式。的实用计算公式。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 Vu Vc Vs Vsb u V 混凝土混凝

10、土项的项的受剪受剪承载力承载力 箍筋箍筋项的项的受剪受剪承载力承载力 弯起钢筋弯起钢筋项的项的受剪受剪承载力承载力 0Y sb V cs V sbsc VVV 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 0 25. 1 0 7 . 0h s sv A yv fbh t f sb V V sb V 00 1 75. 1 h s sv A yv fbh t f sb V cs V sb V ssb A y f sb Vsin8 . 0 V cs V 35 . 1 0 bhf V t u r rsvfyv/ft 矩形、矩形、T T形和工形截面的一般受弯构件形和工形截面的一般受弯构件 第五章 受弯构件斜截面受剪

11、承载力 t yv sv t u f f bhf V r r25. 17 . 0 0 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集中荷载作用下的独立梁 0 bhf V t u r rsvfyv/ft =1.5 =3 t yv sv t u f f bhf V r r 1 75. 1 0 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 cs V d V 0 sb V sv f svkcu fpbhr , )6 . 02( 0 3 1045. 0 321 sb V ssb A sd f sb Vsin 3 1075.0 0 100100 bh A P s r 5 . 2 第五章 受弯构件斜截面受剪承

12、载力 0 6 . 0 mhc 3 0 h d V d M m Vu Vc C 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 防止发生防止发生斜压斜压破坏。破坏。 限制在使用阶段的限制在使用阶段的斜裂缝斜裂缝宽度。宽度。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 砼强度砼强度影响系数影响系数， 当当C50时时,b bc =1.0； =C80时时,b bc =0.8； 其间其间线性插值。线性插值。 线性插值时，当 时，当 时，当 64 0 20. 06 0 25. 04 b w h bh c f c V b w h bh c f c V b w h b b 0, 3 1051.0 0 bh kcu f d V 第五章

13、 受弯构件斜截面受剪承载力 截面截面腹板腹板高度高度 防止防止斜拉斜拉破坏。破坏。 建工建工规范规范规定当规定当V0.7ftbh0时，配箍率应满足时，配箍率应满足 yv t sv sv sv f f bs A 24. 0 min, rr 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 02 3 105 . 0 0 bh td f d V 道桥道桥规范规范规定当规定当 时，时， 可仅按可仅按构造构造配置箍筋。配箍率应满足配置箍筋。配箍率应满足 HRB335%12. 0 R235%18. 0 min,sv v bs sv A sv rr 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 梁高 h(mm) V0.7ftbh0 V

14、0.7ftbh0 150h300 150 200 300h500 200 300 500800 300 400 须有箍筋与斜裂缝相交须有箍筋与斜裂缝相交 建工：建工：教材教材P117P117表表5-25-2 道桥道桥 0.50.5h 建工、道桥建工、道桥均应均应 400400， 15d 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 梁高 h(mm) 箍筋直径(mm) 250800 6 8 建工、道桥建工、道桥均应均应 0.25d 道桥道桥 8 8 建工建工 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 建规中建规中不配置不配置箍筋和弯起钢筋箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯的一般板类受弯 构件的构件的受剪承载力受剪承载力计

15、算公式：计算公式： Vc=0.7bh ftbh0 4/1 0 800 h h b其中 当h0 2000mm时，取h0=2000mm M M + 理论理论 反弯点反弯点 斜裂缝斜裂缝 粘粘 结结 裂裂 缝缝 出出 现现 前前 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 粘结裂缝粘结裂缝 粘粘 结结 裂裂 缝缝 出出 现现 后后 a M M + 理论理论 反弯点反弯点 斜裂缝斜裂缝 a a MM V 0 Vh M M M 0 1 1 h a 0 h a 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 1 2 2 1 1 4 4 3 3 建规建规支座边缘截面（支座边缘截面（1-1）；）

16、； 桥规桥规取取距距边支座边支座中心中心 h / 2h / 2 处截面（处截面（5-55-5） 腹板腹板宽度宽度改变处截面（改变处截面（2-2）；）； 箍筋箍筋直径或间距直径或间距改变处截面（改变处截面（3-3）；）； 受拉区弯起钢筋受拉区弯起钢筋弯起点弯起点处的截面（处的截面（4-4）。）。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 h/2h/2 5 5 5 5 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 （已知已知b、h、fc、ft、fyv及及配箍配箍，求求Vu） r rsv r rsv ,min 及及s smax NO Vu=0.7ft bh0 或或 0 1 75. 1 bhfV tu Vu=0.20.2

17、5b bc fc bh0 Vu= Vcs（有一般和集中荷载两种情况）（有一般和集中荷载两种情况） 取较小值取较小值 yes 输出输出Vu 比较比较V Vu 可靠可靠 yes 不可靠不可靠 NO 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 （已知已知V、 b、h、fc、ft、fyv，求，求配箍配箍） V 0.20.25b bc fc bh0 按构造按构造(smax、 dmin)配箍配箍 NO V 0.7 ft bh0或或 0 1 75. 1 bhfV t yes yes 调大调大b、h或或fc NO 按计算配箍按计算配箍 0 0 25. 1 7 . 0 hf bhfV s A yv tsv 0 0 0 .

18、 1 75. 1 hf bhfV s A yv t sv 选配箍筋选配箍筋n、d和和s，并应满足，并应满足r rsv.min、 smax、dmin输出输出n,d,s 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 例题例题见见建工教材建工教材P105106 sin8 . 0 sbycsu AfVV 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 V1 V2 1 1 2 2 V3700mm700mm时，为时，为60600 0。 道桥道桥均为均为45450 0 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 鸭筋鸭筋 12N 32N22N 12N 22N 32N 2/ 0 h 2/ 0 h 2 211 33 12N 22N 32N a b

19、 b c c 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 las应符合下例规定：应符合下例规定： 当当V0.7ft bh0时：时：las5d 当当V0.7ft bh0时：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 下部纵向受力钢筋下部纵向受力钢筋的锚固长度均取的锚固长度均取las5d。 纵筋纵筋先由先由控制截面处控制截面处最大弯矩最大弯矩计算计算 得到。得到。 在在弯矩较小区段弯矩较小区段可将可将一部分纵筋一部分纵筋弯起或弯起或 截断。截断。 ，由于，由于弯矩图弯矩图变化变化平缓平缓，所以，所以正正 钢筋钢筋一般一般不截断不截断。 可根据可根据弯矩图的变化

20、弯矩图的变化将钢筋将钢筋分分 批截断批截断。 必须有足够的必须有足够的锚固长度锚固长度。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 ac的的水平长度水平长度 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 1 2 1 2 a . b . c . 条件条件1 1 条件条件2 2 实际实际截断点截断点 理论理论截断点截断点 强度充分强度充分利用截面利用截面 bc的的水平长度水平长度 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 bc 20d ac 1.2la 1 2 1 2 a . b . c . 20d20d 1.21.2la 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 bc （h0、20d）max ac 1.2la+ h0 1 2 1

21、2 a . b . c . 20d20d 1.21.2la+h0 h0 则则 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 bc （1.31.3h0、20d）max ac 1.2la+ 1.7h0 1 2 1 2 a . b . c . 20d20d 1.21.2la+1.7h0 1.31.3h0 抑制抑制斜裂缝斜裂缝的开展，的开展， 使斜裂缝出现后使斜裂缝出现后纵筋应力纵筋应力 s 的增量减小；的增量减小； 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、剪跨比（、剪跨比（ ）的概念。的概念。 2、传力机构传力机构：拉杆拉杆-拱模型拱模型。 3、破坏形态：、破坏形态：斜拉斜拉、剪压剪压和和斜压斜压破坏。破坏。 发生的发生的条件条件（ ） 、破坏特征。、破坏特征。 第五章 受弯构件斜截面受剪承载力 （1）配箍率（配箍率（r rsv）的概念和箍筋的作用。的概念和箍筋的作用。