第四章受弯构件斜截面承载力..ppt

第四章 受弯构件斜截面承载力4.14.1 概述概述 在主要承受弯在主要承受弯矩的区段内，产生矩的区段内，产生正截面受弯破坏正截面受弯破坏；在剪力和弯矩在剪力和弯矩共同作用的支座附共同作用的支座附近区段内，会产生近区段内，会产生斜截面受剪破坏斜截面受剪破坏或或斜截面受弯破坏斜截面受弯破坏。纯弯段纯弯段剪弯段剪弯段剪弯段剪弯段4.2.14.2.1 斜裂缝的形成斜裂缝的形成4.24.2 斜截面破坏的主要形态斜截面破坏的主要形态主拉主拉应力迹线应力迹线主压应力迹线主压应力迹线 斜斜裂裂缝缝：梁梁中中弯弯矩矩和和剪剪力力产产生生的的主主拉拉应应变变超超过过混混凝凝土土的的极极限限拉拉应应变变出出现现斜斜裂裂缝缝。斜斜裂裂缝缝主要有两类主要有两类：腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝。4.2.14.2.1 斜裂缝的形成斜裂缝的形成4.24.2 斜截面破坏的主要形态斜截面破坏的主要形态 腹腹剪剪斜斜裂裂缝缝：中中和和轴轴附附近近，正正应应力力小小，剪剪应应力力大大，主主拉拉应应力力方方向向大大致致为为45。当当拉拉应应变变达达到到混混凝凝土土的的极极限限拉拉应应变变时时，混混凝凝土土开开裂裂，沿沿主主压应力迹线产生腹部的斜裂缝，压应力迹线产生腹部的斜裂缝，。腹剪斜裂缝中间宽两腹剪斜裂缝中间宽两头细，呈枣核形，常见头细，呈枣核形，常见于薄腹梁中于薄腹梁中，如图。，如图。腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝 为了防止构件发生斜截面破坏，在梁内设置与梁轴为了防止构件发生斜截面破坏，在梁内设置与梁轴线垂直的线垂直的箍筋箍筋，同时设置与主拉应力方向平行的斜向钢，同时设置与主拉应力方向平行的斜向钢筋共同承担剪力。斜向钢筋由正截面强度不需要的纵向筋共同承担剪力。斜向钢筋由正截面强度不需要的纵向钢筋弯起钢筋弯起弯起钢筋弯起钢筋。箍筋和弯起钢筋统称为。箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。腹筋。4.2.24.2.2 剪跨比剪跨比 剪剪跨跨比比（）：集集中中荷荷载载到到临临近近支支座座的的距距离离a与梁截面有效高度与梁截面有效高度h0的比值，即的比值，即a/h0。广义剪跨比：广义剪跨比：M/（Vh0）。1、承受集中荷载时：承受集中荷载时：2、承受均布荷载时，采用跨高比；承受均布荷载时，采用跨高比；4.2.34.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态斜截面受剪破坏的三种主要形态1 1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 1）斜斜拉拉破破坏坏：剪剪跨跨比比较较大大(3)时时出出现现。由由梁梁中中主主拉拉应应力力所所致致，特特点点：斜斜裂裂缝缝一一出出现现梁梁即即破破坏坏，破坏呈明显脆性，类似于正截面中的少筋破坏。破坏呈明显脆性，类似于正截面中的少筋破坏。斜拉破坏斜拉破坏 2）斜压破坏斜压破坏：剪跨比较小剪跨比较小(1)时，多数发生在时，多数发生在剪力大弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的剪力大弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T形截面或形截面或工字形截面梁内。破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割工字形截面梁内。破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而被压坏，破坏突然发生。成若干个斜向短柱而被压坏，破坏突然发生。斜压破坏斜压破坏 3）剪压破坏剪压破坏：剪跨比剪跨比(13，且且箍箍筋筋配配置置的的数数量量过过少；少；由由梁梁中中主主拉拉应应力力所所致致，特特点点：斜斜裂裂缝缝一一出出现现梁梁即即破破坏坏，破破坏坏呈呈明明显显脆脆性性，类类似似于于正正截截面面承承载载力力中中的的少少筋筋破破坏坏。若若3，箍箍筋筋的的配配置置适适当当，可可避避免免斜斜拉拉破坏，破坏，B：斜压破坏斜压破坏：剪跨比较小剪跨比较小(1)时，时，或箍或箍筋配置过多时出现。由梁中主压应力所致，类似筋配置过多时出现。由梁中主压应力所致，类似于正截面的超筋破坏，于正截面的超筋破坏，特点：混凝土压碎，呈明特点：混凝土压碎，呈明显脆性不如斜拉破坏明显。破坏多数发生在剪力显脆性不如斜拉破坏明显。破坏多数发生在剪力大弯矩小的区段，破坏突然发生。大弯矩小的区段，破坏突然发生。C：剪压破坏剪压破坏：剪跨比剪跨比(13)时，箍筋配置时，箍筋配置适中时出现。适中时出现。由梁中剪压区压应力和剪应力联合作由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致，类似于正截面中的适筋破坏，也属脆性破用所致，类似于正截面中的适筋破坏，也属脆性破坏，坏，脆性不如前两种破坏明显。脆性不如前两种破坏明显。剪压破坏剪压破坏 有腹筋梁：截面尺寸合适，箍筋数有腹筋梁：截面尺寸合适，箍筋数量适当，剪压破坏是斜截面受剪破坏量适当，剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破坏形式。中最常见的一种破坏形式。4.34.3 斜截面受剪斜截面受剪破坏的破坏的主要主要影响影响因素因素4.3.14.3.1 剪跨比对斜截面受剪承载力的影响剪跨比对斜截面受剪承载力的影响 剪剪跨跨比比越越大大，有有腹腹筋筋梁梁的的抗抗剪剪承承载载力力越越低低。无无腹腹筋筋梁梁，剪剪跨跨比比越越大大，抗抗剪剪承承载载力力也也越越低低，当当3，剪剪跨比的影响不再明显。跨比的影响不再明显。4.3.24.3.2 混凝土强度对斜截面受剪承载力的影响混凝土强度对斜截面受剪承载力的影响斜斜压压破破坏坏：受受剪剪承承载载力力取取决决于于混混凝凝土土的的抗抗压压强强度度；斜斜拉拉破破坏坏：受受剪剪承承载载力力取取决决于于混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度；剪压破坏剪压破坏：混凝土强度的影响处于两者之间。：混凝土强度的影响处于两者之间。斜斜截截面面破破坏坏：混混凝凝土土达达到到极极限限强强度度而而发发生生，故故斜截面受剪承载力随混凝土强度等级的提高而提高。斜截面受剪承载力随混凝土强度等级的提高而提高。4.3.34.3.3 纵纵向向钢钢筋筋配配筋筋率率对对斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力的的影响影响 梁梁的的受受剪剪承承载载力力随随纵纵向向钢钢筋筋配配筋筋率率的的提提高高而而增增大大。纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋起起销销栓栓作作用用，约约束束了了斜斜裂裂缝缝的的延伸，增大了剪压区面积。延伸，增大了剪压区面积。4.3.44.3.4 配配筋筋率率和和箍箍筋筋强强度度对对斜斜截截面面受受剪剪承承载载力的影响力的影响 箍箍筋筋直直接接承承受受部部分分剪剪力力，有有效效抑抑制制斜斜裂裂缝缝的的开开展展和和延延伸伸，对对提提高高剪剪压压区区混混凝凝土土的的抗抗剪剪能能力力有有贡贡献献。配配箍箍适适当当的的范范围围内内，梁梁的的受受剪剪承承载载力力随随配配箍箍量的增多、箍筋强度的提高有较大幅度的增长。量的增多、箍筋强度的提高有较大幅度的增长。4.3.54.3.5 截面尺寸对斜截面受剪承载力的影响截面尺寸对斜截面受剪承载力的影响 1 1截面尺寸的影响截面尺寸的影响 截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力影响较大；截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力影响较大；有腹筋梁，截面尺寸的影响减小。有腹筋梁，截面尺寸的影响减小。4.54.5 斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围 4.5.14.5.1基本假定基本假定 1、梁梁的的斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力Vu三三部部分分组组成成。由由Y=0得：得：Vu=Vc+Vsv+Vsb VuVcVsVsb受剪承载力的组成受剪承载力的组成 令令Vcs为为箍箍筋筋和和混混凝凝土土共共同同承承受受的的剪剪力力，即即 Vcs=Vc+Vsv 则则 Vu=Vcs+Vsb 2、梁梁剪剪压压破破坏坏时时，与与斜斜裂裂缝缝相相交交的的箍箍筋筋和和弯弯起钢筋的拉应力都达到屈服强度起钢筋的拉应力都达到屈服强度。3、有有腹腹筋筋梁梁中中忽忽略略斜斜裂裂缝缝处处的的骨骨料料咬咬合合力力和纵筋的销栓力。和纵筋的销栓力。4、截截面面尺尺寸寸的的影影响响主主要要对对无无腹腹筋筋梁梁受受弯弯构构件件，故故仅仅在在不不配配箍箍筋筋和和弯弯起起钢钢筋筋的的厚厚板板计计算算时时予予以以考考虑。虑。5、剪剪跨跨比比是是影影响响斜斜截截面面承承载载力力的的重重要要因因素素之之一一，仅仅在在计计算算承承受受集集中中荷荷载载为为主主的的梁梁时时考考虑虑的的影响。影响。4.5.24.5.2 斜截面受剪承载力的计算公式斜截面受剪承载力的计算公式 1、均均布布荷荷载载作作用用下下矩矩形形、T形形和和I形形截截面面简简支支梁梁，仅仅配配箍箍筋筋时时，斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力计计算公式：算公式：2、集中荷载作用下的矩形、集中荷载作用下的矩形、T形和形和I形截形截面独立简支梁，面独立简支梁，仅配箍筋仅配箍筋时，斜截面受剪承载时，斜截面受剪承载力计算公式力计算公式：3、配有箍筋和弯起钢筋配有箍筋和弯起钢筋时梁的斜截面受剪承时梁的斜截面受剪承载力，载力，斜截面承载力按下式计算：斜截面承载力按下式计算：4、不配置箍筋和弯起钢筋的、不配置箍筋和弯起钢筋的板类受弯构件，板类受弯构件，其斜截面的受剪承载力按下式计算：其斜截面的受剪承载力按下式计算：截截面面高高度度影影响响系系数数，当当h0小小于于800mm时时，取取h0等等于于800mm；当当h0大大于于2000mm时时，取取h0等于等于2000mm。4.5.34.5.3 计算公式的适用范围计算公式的适用范围 1 1、上限值、上限值最小截面尺寸最小截面尺寸 4.0时，属于一般的梁，应满足时，属于一般的梁，应满足 6 6.0时，属于薄腹梁，应满足时，属于薄腹梁，应满足 4.04.0 6 ME，斜裂缝出，斜裂缝出现后现后E处钢筋的拉处钢筋的拉应力突然增大。应力突然增大。称为钢筋应力重分称为钢筋应力重分布布EF 设计梁的纵筋时要使斜裂缝区段满足钢筋设计梁的纵筋时要使斜裂缝区段满足钢筋应力重分布的要求，称为应力重分布的要求，称为斜截面受弯承载力。斜截面受弯承载力。纵筋过早的弯起和截断，都将不满足上述纵筋过早的弯起和截断，都将不满足上述斜截面受弯承载力的要求。斜截面受弯承载力的要求。EF 4.6.34.6.3 保证斜截面受弯承载力的构造要求保证斜截面受弯承载力的构造要求 1 1、纵向钢筋的弯起、纵向钢筋的弯起 梁纵向钢筋的弯起满足三个要求：梁纵向钢筋的弯起满足三个要求：满足斜满足斜截面受剪承载力截面受剪承载力的要求。的要求。满满足足正正截截面面受受弯弯承承载载力力的的要要求求。设设计计时时，必必须使梁的抵抗弯矩图不小于相应的荷载计算弯矩图；须使梁的抵抗弯矩图不小于相应的荷载计算弯矩图；满满足足斜斜截截面面受受弯弯承承载载力力的的要要求求，纵纵向向钢钢筋筋弯弯起起时时，其其弯弯起起点点与与充充分分利利用用点点之之间间的的距距离离不不得得小小于于0.5h0；弯弯起起钢钢筋筋与与梁梁纵纵轴轴线线的的交交点点位位于于按按计计算不需要该钢筋的截面以外。算不需要该钢筋的截面以外。2 2、纵向钢筋的截断、纵向钢筋的截断 1 1）为避免发生斜截面受弯破坏，从其）为避免发生斜截面受弯破坏，从其“强度强度充分利用截面充分利用截面”外伸一定的长度外伸一定的长度ldl。2 2）一根钢筋由于弯矩图变化，将不考虑其抗力）一根钢筋由于弯矩图变化，将不考虑其抗力而切断时，从按正截面承载力计算而切断时，从按正截面承载力计算“不需要该钢筋不需要该钢筋的截面的截面”外伸一定的长度外伸一定的长度ld2，作为受力钢筋的构造作为受力钢筋的构造措施。措施。3 3）在结构设计中，从上述两个条件中取）在结构设计中，从上述两个条件中取较长外伸长度作为纵向受力钢筋的实际延伸长较长外伸长度作为纵向受力钢筋的实际延伸长度度ld，作为其真正的切断点作为其真正的切断点。1 1、纵纵向向钢钢筋的弯起筋的弯起构造要求构造要求抵抗弯矩图（材料图）抵抗弯矩图（材料图）2f f203f f223f f221f f221f f221f f221f f222f f20材料抵抗弯矩图A：在在满满足足正正截截面面抗抗弯弯承承载载力力的的条条件件下下，依依据据抵抵抗抗弯弯矩矩图图（材材料料图图），确确定定纵纵向向钢钢筋筋的的“充充分分利利用用点点”和和“理理论论截截断点断点”。再按规范的要求，确定实际弯起点和实际截断点；。再按规范的要求，确定实际弯起点和实际截断点；B：拉区钢筋不宜截断。拉区钢筋不宜截断。2 2、纵纵向向钢钢筋的截断和筋的截断和锚锚固固A A、纵纵向向钢钢筋的截断筋的截断箍筋和弯起筋间距符合构造要求；箍筋和弯起筋间距符合构造要求；弯弯起起筋筋锚锚固固长长度度：受受拉拉区区不不小小于于20d20d，受受压压区区不不小小于于10d10d，光圆钢筋设弯钩梁底两侧钢筋不弯起；光圆钢筋设弯钩梁底两侧钢筋不弯起；鸭筋（吊筋）必须将两端锚固在受压区，不得采用浮筋鸭筋（吊筋）必须将两端锚固在受压区，不得采用浮筋ssB B、钢筋的锚固、钢筋的锚固 为为使使钢钢筋筋可可靠靠锚锚固固在在混混凝凝土土中中充充分分发发挥挥抗抗拉拉作作用用，在在伸入支座时保持一定长度，称锚固长度。伸入支座时保持一定长度，称锚固长度。受拉钢筋的锚固长度受拉钢筋的锚固长度(基本锚固长度基本锚固长度)：受压钢筋的锚固长度：受压钢筋的锚固长度：钢筋在简支端的锚固：按构造钢筋在简支端的锚固：按构造钢钢筋筋在在中中间间支支座座的的锚锚固固：上上部部纵纵向向筋筋应应贯贯穿穿中中间间支支座座;下部按构造。下部按构造。