受彎構(gòu)件斜截面承載力

1、第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,受彎構(gòu)件在荷載作用下，同時產(chǎn)生彎矩和剪力。在純彎區(qū)段，產(chǎn)生正截面受彎破壞；而在彎剪區(qū)段，則會產(chǎn)生斜截面破壞(受剪破壞和受彎破壞)。,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,§6.1 概述,6.1 概述,,,,,,彎剪斜裂縫,腹剪斜裂縫,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.1 概述,6.1.1 斜裂縫的形成,,,,,彎剪斜裂縫,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,常出現(xiàn)于實(shí)腹矩形截面或剪跨比較大的

2、梁特征：裂縫寬度下寬上細(xì),6.1 概述,,,腹剪斜裂縫,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,常出現(xiàn)于薄腹梁或剪跨比較小的梁特征：裂縫中部寬，兩頭細(xì)，呈棗核狀,6.1 概述,,,,,,,,,,,,,,,,箍筋,,彎起鋼筋,腹筋,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.1 概述,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,正截面受彎破壞,斜截面受剪破壞,(延性破壞),(脆性破壞),“強(qiáng)剪弱彎”,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1

3、 概述,6.1.2 對斜截面受剪承載力有影響的兩個參數(shù),剪跨比λ,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,如：,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,對集中荷載簡支梁,剪跨比λ實(shí)質(zhì)上反映了截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對關(guān)系，因而也就決定了該截面上任一點(diǎn)主應(yīng)力的大小和方向，影響著梁的破壞形態(tài)和受剪承載力。,剪跨,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,剪跨比增大，梁的受剪承載力降低；剪跨比減小，梁的受剪承載力

4、提高。,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,對均布荷載簡支梁,均布荷載作用下的簡支梁，剪跨比λ與跨高比成正比，可用跨高比來反映梁斜截面的破壞形態(tài)和受剪承載力。,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,,,6.1 概述,配箍率ρsv,Asv 　　配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積

5、；b 梁的寬度；s 沿構(gòu)件長度方向箍筋的間距；n 同一截面內(nèi)箍筋的肢數(shù)；Asv1 　 單肢箍筋的截面面積。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,§6.2 受彎構(gòu)件斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,6.2.1 無腹筋梁的受剪性能,受剪承載力的組成,斜裂縫頂部截面處外剪力：V

6、外彎矩：M=Va抗力：Vc、Cc、Ts、Vs、Va,,,★斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝土剪力增大(剪壓區(qū)),第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,受力特點(diǎn),6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,V,c,,V,a,,,★斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝土剪力增大(剪壓區(qū)),★斜裂縫出現(xiàn)前，支座附近截面a-a的鋼筋應(yīng)力ss與Ma成正比；,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,受力特

7、點(diǎn),6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,★斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝土剪力增大(剪壓區(qū)),★斜裂縫出現(xiàn)前，支座附近截面a-a的鋼筋應(yīng)力ss與Ma成正比,★斜裂縫出現(xiàn)后，截面a-a 的鋼筋應(yīng)力ss取決于臨界斜裂縫頂點(diǎn)截面b-b處的Mb，即與Mb成正比?！镆虼?，斜裂縫出現(xiàn)使支座附近的ss與跨中截面的ss相近，這對縱筋的錨固提出更高的要求?！锿瑫r，銷栓作用Vd使縱筋周圍的混凝土產(chǎn)生撕裂裂縫，削弱混凝土對縱筋的錨固作用

8、。,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,受力特點(diǎn),6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,受剪破壞形態(tài),第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,,,,◆ 斜壓破壞,剪跨比很小，拱作用很大。荷載主要通過拱作用傳遞到支座。 主壓應(yīng)力的方向沿支座與荷載作用點(diǎn)的連線。 最后拱上混凝土在斜向壓應(yīng)力的作用下受壓破壞。 斜壓傳力機(jī)構(gòu)，取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。,,斜壓破壞diagonal compressi

9、on failure,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,,■ 最后，拱頂處混凝土在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力的共同作用下，達(dá)到混凝土的復(fù)合受力下的強(qiáng)度而破壞?！?部分拱作用，部分斜拉傳遞，取決于混凝土的復(fù)合應(yīng)力下（剪壓）的強(qiáng)度。,,◆ 剪壓破壞,■ 剪跨比較小，有一定拱作用 ■ 斜裂縫出現(xiàn)后，部分荷載通過拱作用傳遞到支座，承載力沒有很快喪失，荷載可以繼續(xù)增加，并出現(xiàn)其它斜裂縫。,剪壓破壞shear c

10、ompression failure,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,,◆ 斜拉破壞,■ 剪跨比l 較大，主壓應(yīng)力角度較小，拱作用較小?！?剪力主要依靠拉應(yīng)力（梁作用）傳遞到支座，■ 一旦出現(xiàn)斜裂縫，就很快形成臨界斜裂縫，荷載傳遞路線被切斷，承載力急劇下降，脆性性質(zhì)顯著?！?破壞是由于混凝土（斜向）拉壞引起的，稱為斜拉破壞?！?斜拉傳力機(jī)構(gòu)，取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。,,斜拉破壞di

11、agonal tension failure,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,無腹筋梁的受剪破壞都是脆性的◇斜拉破壞為受拉脆性破壞，脆性性質(zhì)最顯著；◇斜壓破壞為受壓脆性破壞；◇剪壓破壞界于受拉和受壓脆性破壞之間。不同破壞形態(tài)的原因主要是由于傳力路徑的變化引起應(yīng)力狀態(tài)的不同而產(chǎn)生的。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承

12、載力,計算模式,★ 拉桿拱傳力機(jī)制,無腹筋梁的傳力體系可比擬為一個拉桿拱，斜裂縫頂部的殘余截面為拱頂，縱筋為拉桿，基本拱體Ｉ為拱體，梁的其余部分不參與力的傳遞。參見教材159頁圖5-7。,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,6.2.2 有腹筋梁的受剪性能,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,受剪承載力的組成,斜裂縫頂部截面處外剪力：V外彎矩：M=V·a抗力：Vc、Cc、Ts、Vs、Va、Vsv、Vsb,6.2

13、斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,受力特點(diǎn),開裂前，與無腹筋梁的受力性能相近； 開裂后，腹筋應(yīng)力顯著增大，直接承擔(dān)部分剪力； 腹筋限制裂縫的開展，增大剪壓區(qū)面積，提高剪壓區(qū)抗剪能力； 腹筋能提高骨料咬合作用，提高縱筋銷栓作用。,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,影響有腹筋梁破壞形態(tài)的主要因素有剪跨比l,和配箍率rsv,第六章 受彎構(gòu)件斜截面

14、承載力,受剪破壞形態(tài),斜壓破壞,破壞特征：特 點(diǎn)：預(yù)防措施：,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,剪壓區(qū)混凝土被壓碎，而箍筋尚未屈服。,梁的受剪承載力取決于,構(gòu)件的截面尺寸和混凝土強(qiáng)度，抗剪能力較大，但脆性較大，工程中不允許出現(xiàn)。,控制最大配箍率或控制構(gòu)件的最小截面尺寸。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,受剪破壞形態(tài),破壞特征：特 點(diǎn)：預(yù)防措施：,剪壓破壞,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)

15、和破壞機(jī)理,,破壞時箍筋屈服，剪壓區(qū)混凝土被壓碎。,梁的受剪承載力,即取決于配箍量，又取決于構(gòu)件的截面尺寸和混凝土強(qiáng) 度，抗剪能力適中，脆性性質(zhì) 有所緩和。,通過合理的設(shè)計。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,受剪破壞形態(tài),破壞特征：特 點(diǎn)：預(yù)防措施：,斜拉破壞,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,斜裂縫一出現(xiàn)，箍筋即達(dá)到屈服，箍筋對斜裂縫開展 的約束作用不復(fù)存在，相當(dāng)于無腹筋梁

16、。,,梁的受剪承載力取決于,混凝土的抗拉強(qiáng) 度，抗剪能力小，屬于脆性破壞。,控制最小配箍率，并滿足最小直徑、最大間距的構(gòu)造 要求。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,計算模式,★ 拱形桁架模型,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,6.2.3 影

17、響斜截面受剪承載力的因素,⑴ 剪跨比l ◆ 剪跨比l 大，荷載主要依靠拉應(yīng)力傳遞到支座◆ 剪跨比l 小，荷載主要依靠壓應(yīng)力傳遞到支座 隨著剪跨比的增加，梁的破壞形態(tài)按斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞的順序變化，其受剪承載力則逐漸減弱。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜

18、截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,⑵ 混凝土強(qiáng)度 ◆ 當(dāng)剪跨比一定時，梁的受剪承載力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增大；◆ 斜壓破壞的受剪承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度； 剪壓破壞的受剪承載力取決于混凝土的壓剪復(fù)合受力強(qiáng)度； 斜拉破壞的受剪承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,⑶縱筋配筋率縱筋配筋率的提高可提高梁的抗剪能力。⑷箍筋配箍率及箍筋強(qiáng)度梁的斜截面受剪承載力

19、隨配箍率與箍筋強(qiáng)度的乘積的增大而提高，兩者呈線性關(guān)系。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.2 斜截面受剪的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,⑸截面形狀——T形截面有受壓翼緣，增加了剪壓區(qū)的面積，對斜拉破壞和剪壓破壞的受剪承載力有提高（20%），但對斜壓破壞的受剪承載力并沒有提高。⑹尺寸效應(yīng)——梁高度很大時，撕裂裂縫比較明顯，銷栓作用大大降低，斜裂縫寬度也較大，削弱了骨料咬合作用。試驗(yàn)表明，在保持參數(shù)fc、r、l 相同的情況下，截面尺寸增加4倍

20、，受剪承載力降低25%~30%。對于高度較大的梁，配置梁腹縱筋，可控制斜裂縫的開展。配置腹筋后，尺寸效應(yīng)的影響減小。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,§6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,6.3.1 計算原理,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的受剪承載力計算公式是依據(jù) 剪壓破壞特征建立的。,基本假定： 略去縱筋數(shù)量對受剪承載力的影響； 略去鋼筋銷栓力Vd和骨料咬合力Va，則對于配有箍筋和彎

21、起鋼筋的簡支梁， 斜截面上的抗剪力V=Vc+Vsv+Vsb； 剪壓破壞時，與斜裂縫相交的箍筋和彎起鋼筋均屈服； 承受集中荷載為主的矩形截面獨(dú)立梁應(yīng)考慮剪跨比λ的影響。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3.2 計算公式,無腹筋梁斜截面受剪承載力,不配置箍筋和彎起鋼筋的一般單向板類構(gòu)件的受剪承載力計算公式,Vc=0.7bh ftbh0,當(dāng)h0小于800mm時取h0=800mm當(dāng)h0≥2000mm時取h0=2000mm

22、,注：斜截面破壞具有明顯的脆性，《規(guī)范》規(guī)定，只有截面高度小于150mm的小梁，才允許使用無腹筋梁。,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,僅配置箍筋梁的斜截面受剪承載力,矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件,只要確定了 、 ，受剪承載力公式即可確定。,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,根據(jù)試驗(yàn)曲線，得

23、 。,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,集中荷載作用下的獨(dú)立梁,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件,集中荷載作用下的獨(dú)立梁,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,注：λ為計算截面的剪跨比 λ3時，取λ=3,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件,集中荷載作用下的獨(dú)立梁,第

24、六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,配有箍筋和彎起鋼筋梁的斜截面受剪承載力,為彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角。一般為45°,當(dāng)梁高大于800mm時，一般為60°。,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,截面限制條件為防止斜壓破壞，箍筋不能配得太多，或者說截面尺寸不能太小，《規(guī)范》規(guī)定：,,bc為高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度折減系數(shù)，當(dāng)fcu,k ≤50N/mm2時，bc =1.0，當(dāng)fcu,k =80N/mm2時bc =0.8，

25、其間線性插值。,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3.3 抗剪承載力公式的適用條件,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,hw截面腹板高度,,,◆ 當(dāng)配箍率小于一定值時或箍筋間距過大時，會發(fā)生斜拉破壞。◆ 當(dāng)剪跨比較大時，可能產(chǎn)生斜拉破壞。◆ 為防止這種少筋破壞，《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)V>0.7ftbh0時，配箍率應(yīng)滿足,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,最小配箍率和構(gòu)造配箍,同時應(yīng)滿足箍筋的最小

26、直徑和最大間距等的構(gòu)造要求。,,,對矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件，當(dāng)符合下列條件：,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,集中荷載為主的矩形、T形和工形截面的獨(dú)立梁，當(dāng)符合下列條件：,均可不進(jìn)行斜截面受剪承載力計算（即不按計算配箍），但應(yīng)按構(gòu)造配置箍筋。,,,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,⑴ 支座邊緣截面（1-1）；⑵ 腹板寬度改變處截面（2-2）；⑶

27、 箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）；⑷ 受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面（4-4）。,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,6.3.4 斜截面受剪承載力的位置,,,鋼筋混凝土梁一般先進(jìn)行正截面承載力設(shè)計，初步確定截面尺寸和縱向鋼筋后，再進(jìn)行斜截面受剪承載力設(shè)計計算。 ◆ 具體計算步驟如下： ⑴驗(yàn)算截面限制條件，如不滿足應(yīng)？ ⑵如VV>0.7ftbh0 ，？,一般受彎構(gòu)件,集中荷載

28、作用下的獨(dú)立梁,⑷根據(jù)Asv/s計算值確定箍筋肢數(shù)、直徑和間距，并應(yīng)滿足最小配箍率、箍筋最大間距和箍筋最小直徑的要求。,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,6.3.5 計算方法,,,即配箍筋又配彎起鋼筋,當(dāng)剪力較大時，可利用縱筋彎起與斜裂縫相交來提高受剪承載力。,a 為彎起鋼筋與構(gòu)件軸線的夾角，一般取45~60°。,第六章 受彎構(gòu)件斜截面承載力,6.3 受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算,,,為防