混凝土结构设计原理构件斜截面受剪性能与设计

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1、混凝土结构设计原理构件斜截面受剪性混凝土结构设计原理构件斜截面受剪性能与设计能与设计第第1页页/共共94页页构件斜截面受剪性能与设计n构件构件:受弯构件(重点):受弯构件(重点) 偏心受力构件偏心受力构件n斜截面承载力斜截面承载力 斜截面斜截面受剪承载力受剪承载力计算(重点)计算(重点) 箍筋、弯起钢筋(横向钢筋、腹筋)数量箍筋、弯起钢筋(横向钢筋、腹筋)数量 斜截面斜截面受弯承载力受弯承载力构造构造 纵筋的截断、弯起位置纵筋的截断、弯起位置n思路思路:试验研究:试验研究 破坏机理破坏机理 受剪承载力公式受剪承载力公式应用应用n半理论半经验公式:半理论半经验公式:斜截面斜截面n受剪性能(受剪性

2、能(7.2)受剪承载力计算受剪承载力计算(7.3)应用(应用(7.4) 斜截面受弯承载力(斜截面受弯承载力(7. 5)偏心受力构件斜截面承载力偏心受力构件斜截面承载力 (7.7)第第2页页/共共94页页p 梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋p 斜截面的概念斜截面的概念p 腹筋的概念腹筋的概念第第3页页/共共94页页n 梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋( (横向钢筋,腹筋横向钢筋,腹筋) ) 纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋箍筋箍筋弯起钢筋弯起钢筋架立钢筋架立钢筋n 斜截面的概念斜截面的概念p 在弯矩和剪力或弯矩、轴力、剪力共同作用的区段内常在弯矩和剪力或弯矩、轴力、剪力共同作用的区段内常出现斜裂

3、缝,并可能沿出现斜裂缝,并可能沿斜截面发生破坏斜截面发生破坏。这种破坏往往比。这种破坏往往比较突然,缺乏明显的预兆。因此,必须保证构件的斜截面较突然,缺乏明显的预兆。因此,必须保证构件的斜截面承载力。承载力。腹筋腹筋第第4页页/共共94页页n弯起钢筋和箍筋抗剪弯起钢筋和箍筋抗剪方式的区别方式的区别p 弯起钢筋的剪力弯起钢筋的剪力传递集中,易造成传递集中,易造成劈裂,不应使用边劈裂,不应使用边缘或者角部钢筋作缘或者角部钢筋作为弯起钢筋。为弯起钢筋。p箍筋剪力传递均匀,箍筋剪力传递均匀,优先选用。优先选用。第第5页页/共共94页页p 无腹筋简支梁的受剪性能无腹筋简支梁的受剪性能p 有腹筋简支梁的受

4、剪性能(重点)有腹筋简支梁的受剪性能(重点)p 影响斜截面受剪承载力的因素分析(重点)影响斜截面受剪承载力的因素分析(重点)第第6页页/共共94页页n 斜裂缝形成前斜裂缝形成前的应力状态的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能PPbhh0弯矩图弯矩图剪力图剪力图弯剪段弯剪段第第7页页/共共94页页n 斜裂缝形成前的应力状态斜裂缝形成前的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能p 在在弹性阶段弹性阶段ctEctcssEEcst sEAEs1 A p 弹性阶段的应力分析弹性阶段的应力分析bh0000 bIVSIMy22tp42122cp42112arctan ()2y0主拉应力主拉应力 主压

5、应力主压应力 主应力与主应力与纵轴夹角纵轴夹角 第第8页页/共共94页页n 斜裂缝形成前的应力状态斜裂缝形成前的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能PP 1 11 11 1 tp cp45o tp2 2 cp45o2 2 2 2 2 2 tp3 3 cp45o123II3 3 3 3 3 3主拉应力迹线主拉应力迹线主压应力迹线主压应力迹线第第9页页/共共94页页n 斜裂缝斜裂缝的的形成形成7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能PP垂直裂缝垂直裂缝弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝p 在纯弯段主拉应在纯弯段主拉应力超过混凝土的抗拉力超过混凝土的抗拉强度时,将出现垂直强度时,将出现垂直弯曲裂缝。弯曲裂缝。PP

6、腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝p由于腹板很薄,且该处剪应力较大,故斜裂缝首由于腹板很薄,且该处剪应力较大,故斜裂缝首先在梁腹部中和轴附近出现,随后向梁底和梁顶斜先在梁腹部中和轴附近出现,随后向梁底和梁顶斜向发展,这种斜裂缝称为向发展,这种斜裂缝称为腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝。p矩形截面梁矩形截面梁p字形截面梁字形截面梁p 弯剪区段截面下弯剪区段截面下边缘的主拉应力仍为边缘的主拉应力仍为水平,在这些区段一水平,在这些区段一般先出现垂直裂缝,般先出现垂直裂缝,随着荷载的增大,垂随着荷载的增大,垂直裂缝将斜向发展,直裂缝将斜向发展,形成形成弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝。 第第10页页/共共94页页PPn 斜裂缝形成斜裂缝形

7、成后后的应力状态的应力状态7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能ZAAMAMBDCCSVdAaSAsACC 0 0 0 VXYMV aDVT ZTB纵筋的销栓作用纵筋的销栓作用 a骨料咬合力骨料咬合力p 截面的平衡方程截面的平衡方程第第11页页/共共94页页n 斜裂缝形成斜裂缝形成后后的的梁梁应力状态应力状态的变化的变化7.2.1 无腹筋简支梁的受剪性能p 斜裂缝出现前,剪力斜裂缝出现前,剪力VA由全截面承受,斜裂由全截面承受,斜裂缝形成后,缝形成后,VA全由斜裂缝上端砼残余面抵抗。全由斜裂缝上端砼残余面抵抗。p 由由VA和和VC所组成的力偶须由纵筋拉力所组成的力偶须由纵筋拉力Ts和砼和砼压力压力

8、Dc组成的力偶来平衡。故剪力组成的力偶来平衡。故剪力VA不仅引起不仅引起Vc,还引起,还引起Ts和和Dc,致使裂缝上端砼残余面既受剪,致使裂缝上端砼残余面既受剪又受压,称又受压,称剪压区剪压区。p 由于剪压区的面积远小于全截面面积,因而由于剪压区的面积远小于全截面面积,因而斜裂缝出现后斜裂缝出现后剪压区的剪压区的剪应力显著增大剪应力显著增大;同时;同时剪剪压区的压区的压应力也显著增大压应力也显著增大。p 在斜裂缝出现前,截面在斜裂缝出现前,截面BB处纵筋的拉应力由该截面处的弯矩处纵筋的拉应力由该截面处的弯矩MB所决所决定。在斜裂缝形成后,截面定。在斜裂缝形成后,截面BB处的纵筋拉应力则由截面处

9、的纵筋拉应力则由截面AA处的弯矩处的弯矩MA所所决定。由于决定。由于MAMB,所以斜截面形成后,所以斜截面形成后,穿过斜裂缝的穿过斜裂缝的纵筋的拉应力将突纵筋的拉应力将突然增大。然增大。AADCCSAaBMAMBB剪压区剪压区第第12页页/共共94页页n 剪跨比剪跨比7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 梁的受剪性能与截面上的梁的受剪性能与截面上的 s 和和 的相对比值有关。的相对比值有关。p 矩形截面矩形截面梁的梁的广义剪广义剪跨比跨比 l l120Mbh 20Vbh 120MVh 0MVhl l a a1M =V1AB2M =V2VABVaAF23F1 F1a2 Bp 矩形截面矩形截面梁的

10、梁的计算剪计算剪跨比跨比 l l11100110AAMV aaV hV hhl l22200220BBMV aaV hV hhl l0ahl l 只能计算集中荷载作用下,距支座最近荷载处截面只能计算集中荷载作用下,距支座最近荷载处截面的剪跨比,不能计算复杂荷载作用下的剪跨比(如的剪跨比,不能计算复杂荷载作用下的剪跨比(如F3) 第第13页页/共共94页页n剪跨比剪跨比:梁截面上正应力与剪应力的相对大小(弯矩与梁截面上正应力与剪应力的相对大小(弯矩与剪力的相对大小)剪力的相对大小)n广义剪跨比广义剪跨比:计算任意荷载作用下,任意截面的剪跨比:计算任意荷载作用下,任意截面的剪跨比n计算剪跨比计算剪

11、跨比:只能计算集中荷载作用下,距支座最近的集:只能计算集中荷载作用下,距支座最近的集中荷载作用点的剪跨比中荷载作用点的剪跨比7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能第第14页页/共共94页页n 梁沿斜截面破坏的主要形态梁沿斜截面破坏的主要形态7.2.2 有腹筋简支梁的受剪性能p 剪压破坏剪压破坏 n 当梁的剪跨比适当(当梁的剪跨比适当(1 l l 3),但腹筋数量不过少时,常发生剪压破坏。),但腹筋数量不过少时,常发生剪压破坏。p 斜压破坏斜压破坏n 当梁的剪跨比较小(当梁的剪跨比较小( l l 1),或剪跨比适当(),或剪跨比适当(1 l l 3),同时梁内配置的腹筋数量又过少时,),同时梁内配置

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