钢筋混凝土第六章受弯构件的斜截面承载力计算ppt课件.ppt
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1、采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物第六章第六章 受弯构件的斜截面承载力受弯构件的斜截面承载力受弯构件在荷载作用下,受弯构件在荷载作用下,同时产生同时产生弯矩弯矩和和剪力剪力。在纯弯区段,产生正截面在纯弯区段,产生正截面受弯破坏。受弯破坏。而在剪力较大的区段,则而在剪力较大的区段,则会产生斜截面受剪破坏。会产生斜截面受剪破坏。纯弯段纯弯段剪弯段剪弯段剪弯段剪弯段一、概述一、概述采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部
2、位干净无污物二、斜裂缝的形成二、斜裂缝的形成当当荷载较小荷载较小时,混凝土尚未开裂,时,混凝土尚未开裂,钢筋混凝土梁基本上处于弹性工作钢筋混凝土梁基本上处于弹性工作阶段,故可按材料力学公式来分析阶段,故可按材料力学公式来分析其应力。其应力。 由于混凝土抗拉强度很低,随着由于混凝土抗拉强度很低,随着荷载的增加荷载的增加,当主拉,当主拉应力超过混凝土复合受力下的抗拉强度时,就会出现应力超过混凝土复合受力下的抗拉强度时,就会出现与与主拉应力轨迹线主拉应力轨迹线大致大致垂直垂直的裂缝。的裂缝。 当荷载继续增加,斜裂缝不断延伸和加宽,当截面的当荷载继续增加,斜裂缝不断延伸和加宽,当截面的抗弯强度抗弯强度
3、得到保证时,梁最后可能由于斜截面的抗剪得到保证时,梁最后可能由于斜截面的抗剪强度不足而破坏。强度不足而破坏。 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝 腹剪斜裂缝中间宽两头细,呈枣核形,常见于薄腹梁中腹剪斜裂缝中间宽两头细,呈枣核形,常见于薄腹梁中。一、斜裂缝的类型一、斜裂缝的类型第一节第一节 无腹筋梁的斜截面受剪性能无腹筋梁的斜截面受剪性能采用PP
4、管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝 弯剪斜裂缝上细下宽。弯剪斜裂缝上细下宽。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物02bhV0VhM21021VhM对矩形截面梁对矩形截面梁201bhM广义剪跨比广义剪跨比剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值,在一定剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值,在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。二、
5、剪跨比二、剪跨比采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物集中力到临近支座的距离集中力到临近支座的距离a a称为称为剪跨剪跨,剪跨,剪跨a a与截面与截面有效高度有效高度h h0 0的比值,称为的比值,称为计算剪跨比计算剪跨比0haa计算剪跨比计算剪跨比采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物三、斜截面受剪破坏的三种主要形态三、斜截面受剪破坏的三种主要形态斜裂缝发生后的梁的受力平衡状态斜裂缝发生后的梁的受力平衡
6、状态VdTABCVaVcCcVd斜截面上受剪承载力有:斜截面上受剪承载力有:(1)纵向钢筋拉力纵向钢筋拉力T;(2)端部余留部分混凝土承担的剪端部余留部分混凝土承担的剪力力Vc及压力及压力C;(3)骨料咬合力骨料咬合力Va;(4)纵筋销栓力纵筋销栓力Vd。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物斜裂缝出现前后的应力状态变化:斜裂缝出现前后的应力状态变化:(l l) 在斜裂缝出现前,剪力主在斜裂缝出现前,剪力主要由梁全截面承担,要由梁全截面承担,开裂后开裂后则主则主要由剪压区承担,受剪面积的减要由剪压区
7、承担,受剪面积的减小,使小,使剪应力剪应力和和压应力压应力明显增大。明显增大。(2 2)与斜裂缝相交处的纵向钢筋)与斜裂缝相交处的纵向钢筋拉力在斜裂缝出现前是由弯矩拉力在斜裂缝出现前是由弯矩MbMb决定的,而在斜裂缝决定的,而在斜裂缝出现后出现后,根,根据力矩平衡的概念,纵向钢筋的据力矩平衡的概念,纵向钢筋的拉力拉力T T则是由斜裂缝端点处截面的则是由斜裂缝端点处截面的弯矩弯矩MaMa所决定,所决定,MaMa比比MbMb要大很多。要大很多。Vd,TBTATAMBMA采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无
8、污物( 3) 斜拉破坏斜拉破坏当剪跨比较大当剪跨比较大(3)(3)时出现。此时出现。此破坏破坏系由梁中主拉系由梁中主拉应力所致,其应力所致,其特点特点是斜裂缝一出现梁即破坏,即当是斜裂缝一出现梁即破坏,即当垂直裂缝一出现,就迅速向受压区斜向伸展,斜截垂直裂缝一出现,就迅速向受压区斜向伸展,斜截面承载力随之丧失,破坏呈明显面承载力随之丧失,破坏呈明显脆性脆性,类似于正截,类似于正截面承载力中的少筋破坏。面承载力中的少筋破坏。斜拉破坏斜拉破坏三种主要破坏形态三种主要破坏形态采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干
9、净无污物( 1) 斜压破坏斜压破坏斜压破坏斜压破坏破坏破坏主要由梁中主要由梁中主压应力主压应力所致,类似于正截面承载所致,类似于正截面承载力中的超筋破坏,表现为混凝土压碎,也呈明显力中的超筋破坏,表现为混凝土压碎,也呈明显脆脆性性,但不如斜拉破坏明显。这种破坏多数发生在剪,但不如斜拉破坏明显。这种破坏多数发生在剪力大而弯矩小的区段,以及梁腹板很薄的力大而弯矩小的区段,以及梁腹板很薄的T 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,破坏是突然发生。割成若干个斜向短柱而被压坏,破坏是突然发生。 采用PP管及配
10、件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物剪压破坏剪压破坏(1 3)破坏系由梁中剪压区破坏系由梁中剪压区压应力压应力和和剪应力剪应力联合作用所致联合作用所致,类似于正截面承载力中的适筋破坏,也属脆性破,类似于正截面承载力中的适筋破坏,也属脆性破坏,但脆性不如前两种破坏明显。坏,但脆性不如前两种破坏明显。其其破坏特点破坏特点:在:在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝,它们剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝,它们沿竖向延伸一小段长度后,就斜向延伸形成一些斜沿竖向延伸一小段长度后,就斜向延伸形成一些斜裂缝,而后产生
11、一条贯穿的较宽的主要斜裂缝,称裂缝,而后产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝,称为为临界斜裂缝临界斜裂缝,临界斜裂缝出现后迅速延伸,使斜,临界斜裂缝出现后迅速延伸,使斜截面剪压区的高度缩小,最后导致剪压区的混凝土截面剪压区的高度缩小,最后导致剪压区的混凝土破坏,使斜截面丧失承载力。破坏,使斜截面丧失承载力。 剪压破坏剪压破坏采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物无腹筋梁的受剪破坏都是无腹筋梁的受剪破坏都是脆性脆性的:的:斜拉破坏为受拉脆性破斜拉破坏为受拉脆性破坏,脆性性质最显著;坏,脆性性质最显著;斜压破
12、坏为受压脆性破斜压破坏为受压脆性破坏;坏;剪压破坏界于受拉和受剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏之间。压脆性破坏之间。P f斜压破坏剪压破坏斜拉破坏 设计中设计中斜压破坏斜压破坏和和斜拉破坏斜拉破坏主要靠构造要求来避免,主要靠构造要求来避免,而剪压破坏则通过配箍计算来防止。而剪压破坏则通过配箍计算来防止。 荷载挠度曲线荷载挠度曲线采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物四、影响斜截面受剪承载力的因素四、影响斜截面受剪承载力的因素 剪跨比剪跨比 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管
13、材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物剪跨比0bhfVtc(a) 集中荷载采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物(b) 均布荷载0bhfVtc剪跨比=L0/(4h)0.7采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 混凝土强度混凝土强度剪切破坏是由于混凝土达到复合应力(剪压)状态下强剪切破坏是由于混凝土达到复合应力(剪压)状态下强度而发生的。所以混凝土强度对受剪承载力有很大的影
14、响。度而发生的。所以混凝土强度对受剪承载力有很大的影响。事实上,斜拉破坏取决于事实上,斜拉破坏取决于ft ,剪压破坏也基本取决于,剪压破坏也基本取决于ft,只有在剪跨比很小时的斜压破坏取决于只有在剪跨比很小时的斜压破坏取决于fc。而斜压破坏可认为是受剪承载力的上限。而斜压破坏可认为是受剪承载力的上限。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物ccfVs 纵筋配筋率纵筋配筋
15、率纵筋配筋率越大,受压区面积越大,受剪面纵筋配筋率越大,受压区面积越大,受剪面积也越大,并使纵筋的销栓作用也增加。同时,增大纵筋面积积也越大,并使纵筋的销栓作用也增加。同时,增大纵筋面积还可限制斜裂缝的开展,增加斜裂缝间的骨料咬合力作用。还可限制斜裂缝的开展,增加斜裂缝间的骨料咬合力作用。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 截面形状截面形状T形截面有受压翼缘,增加了剪压区的面积,形截面有受压翼缘,增加了剪压区的面积,对斜拉破坏和剪压破坏的受剪承载力有提高(对斜拉破坏和剪压破坏的受剪承载力有提高(
16、20%),但对斜),但对斜压破坏的受剪承载力并没有提高。压破坏的受剪承载力并没有提高。 尺寸效应尺寸效应梁高度很大时,撕裂裂缝比较明显,销栓作用梁高度很大时,撕裂裂缝比较明显,销栓作用大大降低,斜裂缝宽度也较大,削弱了骨料咬合作用。试验表大大降低,斜裂缝宽度也较大,削弱了骨料咬合作用。试验表明,在保持参明,在保持参数数fc、 、 相同的情况下,相同的情况下,截面尺寸增加截面尺寸增加4倍,受倍,受剪承载力降低剪承载力降低25%30%。对于高度较大的。对于高度较大的梁,配置梁腹纵筋,梁,配置梁腹纵筋,可控制斜裂缝的开展。可控制斜裂缝的开展。配置腹筋后,尺寸效应的影响减小。配置腹筋后,尺寸效应的影响
17、减小。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物五、无腹筋梁受剪承载力的计算五、无腹筋梁受剪承载力的计算 影响受剪承载力的因素很多,很难综合考虑,而且受剪破坏影响受剪承载力的因素很多,很难综合考虑,而且受剪破坏都是脆性的。都是脆性的。 规范所给出的计算公式,是考虑了影响斜截面承载力的规范所给出的计算公式,是考虑了影响斜截面承载力的主要因素主要因素,对大量的试验数据进行统计分析所得出的与试验结,对大量的试验数据进行统计分析所得出的与试验结果有较为符合的公式。果有较为符合的公式。 矩形、矩形、T T形和工形
18、截面的一般受弯构件形和工形截面的一般受弯构件07 . 0bhfVtc00 . 175. 1bhfVtc 集中荷载作用下的矩形、集中荷载作用下的矩形、T T形和形和I I形截面独立梁(包括作用形截面独立梁(包括作用有多种荷载,且集中荷载在支座截面所产生的剪力值占总剪有多种荷载,且集中荷载在支座截面所产生的剪力值占总剪力值的力值的7575以上的情况),受剪承载力设计值应按下列公式以上的情况),受剪承载力设计值应按下列公式计算计算: : 3.0,取取 =3.0采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物0bhf
19、Vtc剪跨比=L0/(4h)0.7均布荷载作用下无腹筋梁受剪承载力计算公式与试验结果的比较均布荷载作用下无腹筋梁受剪承载力计算公式与试验结果的比较 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物集中荷载作用下无腹筋梁受剪承载力计算公式与试验结果的比较集中荷载作用下无腹筋梁受剪承载力计算公式与试验结果的比较 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物需要说明的是需要说明的是:以上无腹筋梁受剪承载力计算公式仅有理论上的意
20、义。以上无腹筋梁受剪承载力计算公式仅有理论上的意义。实际无腹筋梁不允许采用实际无腹筋梁不允许采用规范规范中仅给出不配置箍筋和弯起钢筋的一般单向板类构中仅给出不配置箍筋和弯起钢筋的一般单向板类构件的受剪承载力计算公式件的受剪承载力计算公式Vc=0.7bh ftbh04/10800hhb当当h0小于小于800mm时取时取h0=800mm当当h0大于大于2000mm时取时取h0=2000mm截面高度影响系数截面高度影响系数采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物一、箍筋的作用一、箍筋的作用箍筋可以直接箍筋可
21、以直接承担承担部分剪力;部分剪力;腹筋能腹筋能限制限制斜裂缝的开展和延伸,斜裂缝的开展和延伸,增大增大混凝土剪压区的截混凝土剪压区的截面面积,面面积,提高提高混凝土剪压区的抗剪能力;混凝土剪压区的抗剪能力;箍筋还将箍筋还将提高提高斜裂缝交界面骨料的咬合和摩擦作用,斜裂缝交界面骨料的咬合和摩擦作用,延缓延缓沿纵筋的粘结、劈裂裂缝的发展,沿纵筋的粘结、劈裂裂缝的发展,防止防止混凝土保护层的突混凝土保护层的突然撕裂,然撕裂,提高提高纵向钢筋的销栓作用。纵向钢筋的销栓作用。第二节第二节 有腹筋梁的斜截面受剪性能有腹筋梁的斜截面受剪性能采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直
22、角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物二、配箍率二、配箍率 svbsnAbsAsvsvsv1(a)单肢箍单肢箍(b)双肢箍双肢箍(c)四肢箍四肢箍采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物三、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态三、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 与无腹筋梁类似,有腹筋梁的斜截面受剪破坏形与无腹筋梁类似,有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有三种:态主要有三种:斜压破坏斜压破坏、剪压破坏剪压破坏和和斜拉破坏斜拉破坏。 当当33,且,且箍筋配置的数量箍筋配置的数量过少过少,将
23、发生,将发生斜拉破斜拉破坏坏;如果;如果33,箍筋的配置数量箍筋的配置数量适当适当,则可避免斜,则可避免斜拉破坏,而发生拉破坏,而发生剪压破坏剪压破坏;剪跨比较小剪跨比较小或或箍筋的配箍筋的配置数量置数量过多过多,会发生,会发生斜压破坏斜压破坏。 对有腹筋梁来说,只要截面尺寸合适,箍筋数量对有腹筋梁来说,只要截面尺寸合适,箍筋数量适当,剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种适当,剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破坏形式。破坏形式。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 剪跨比 配箍率11 3无
24、腹筋斜压破坏剪压破坏斜拉破坏sv很小斜压破坏剪压破坏斜拉破坏sv适量斜压破坏剪压破坏剪压破坏sv很大斜压破坏斜压破坏斜压破坏采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物四、影响有腹筋梁受剪承载力的主要因素四、影响有腹筋梁受剪承载力的主要因素当其它条件相同时,两者大体成当其它条件相同时,两者大体成线性线性关系。剪切破坏属于关系。剪切破坏属于脆性破脆性破坏坏,为了提高斜截面的延性,为了提高斜截面的延性,不不宜采用宜采用高强度钢筋作箍筋高强度钢筋作箍筋。除了同无腹筋梁一样与除了同无腹筋梁一样与剪剪跨比跨比、混凝
25、土强度混凝土强度、纵筋配纵筋配筋率筋率等有关以外,还与等有关以外,还与腹筋腹筋的数量的数量和和强度强度有关。有关。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物1.1.基本假设基本假设: :对三种破坏形态的处理办法:对三种破坏形态的处理办法:a. 斜压破坏斜压破坏用用限制截面尺寸限制截面尺寸的条的条件来防止;件来防止;b. 斜拉破坏斜拉破坏用满足最小配筋率条件及构造要求来防用满足最小配筋率条件及构造要求来防止;止;c. 剪压破坏剪压破坏通过通过计算计算,使构件满足一定的斜截面受剪承载,使构件满足一定的斜截面
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