受弯构件斜截面承载力.ppt
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1、第六章 受弯构件斜截面承载力受弯构件在荷载作用下,同时受弯构件在荷载作用下,同时产生弯矩和剪力。产生弯矩和剪力。在弯矩区段,产生正截面受弯在弯矩区段,产生正截面受弯破坏,破坏,而在剪力较大的区段,则会产而在剪力较大的区段,则会产生斜截面受剪破坏。生斜截面受剪破坏。“强剪弱弯强剪弱弯”第六章第六章 受弯构件斜截面承载力受弯构件斜截面承载力6.1 6.1 概述概述6.1 概述第六章 受弯构件斜截面承载力6.1 概述6.1.1 斜截面承载力斜截面承载力 包括斜截面包括斜截面受剪受剪承载力和斜截面承载力和斜截面受弯受弯承载力。承载力。6.1.2 对斜截面承载力有影响的两个参数对斜截面承载力有影响的两个
2、参数 剪跨比剪跨比广义剪跨比广义剪跨比第六章 受弯构件斜截面承载力6.1 概述如:如:aaaaapppp12342pp2pa3pa2pp2pa3pa第六章 受弯构件斜截面承载力6.1 概述h0a对集中荷载简支梁对集中荷载简支梁剪跨比剪跨比实质上反映了截面上正应力和剪应力的相对关实质上反映了截面上正应力和剪应力的相对关系,因而也就决定了该截面上任一点主应力的大小和方系,因而也就决定了该截面上任一点主应力的大小和方向,向,影响着梁的破坏形态和受剪承载力。影响着梁的破坏形态和受剪承载力。计算剪跨比计算剪跨比第六章 受弯构件斜截面承载力6.1 概述对均布荷载简支梁对均布荷载简支梁均布荷载作用下的简支梁
3、,剪跨比均布荷载作用下的简支梁,剪跨比与跨高比成正比,与跨高比成正比,可用可用跨高比跨高比来反映梁斜截面的破坏形态和受剪承载力。来反映梁斜截面的破坏形态和受剪承载力。allq第六章 受弯构件斜截面承载力6.1 概述 配箍率配箍率svsvssbAsv 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积;配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积;n 同一截面内箍筋的肢数;同一截面内箍筋的肢数;Asv1 单肢箍筋的截面面积;单肢箍筋的截面面积;s 沿构件长度方向箍筋的间距;沿构件长度方向箍筋的间距;b 梁的宽度。梁的宽度。6.1.3 6.1.3 斜裂缝的形成斜裂缝的形成 Formation of Diagonal
4、 Cracks第六章 受弯构件斜截面承载力6.1 概述弯剪斜裂缝第六章 受弯构件斜截面承载力常出现于常出现于实腹矩形截面实腹矩形截面或或剪跨比较大的梁剪跨比较大的梁特征:特征:裂缝宽度下宽上细裂缝宽度下宽上细6.1 概述腹剪斜裂缝第六章 受弯构件斜截面承载力常出现于常出现于薄腹梁薄腹梁或或剪跨比较小的梁剪跨比较小的梁特征:特征:裂缝中部宽,两头细,呈枣核状裂缝中部宽,两头细,呈枣核状6.1 概述弯剪斜裂缝腹剪斜裂缝箍筋弯起钢筋腹筋第六章 受弯构件斜截面承载力6.1 概述6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 6.2 受弯构件斜截面受剪的破坏形态和破坏机理受弯构
5、件斜截面受剪的破坏形态和破坏机理6.2.1 无腹筋梁的受剪性能无腹筋梁的受剪性能受剪承载力的组成受剪承载力的组成VaTSCC斜裂缝顶部截面处斜裂缝顶部截面处外剪力:外剪力:V外弯矩:外弯矩:M=Va抗力:抗力:Vc、Cc、Ts、Vd、Va斜裂缝出现后,受剪面积的减小斜裂缝出现后,受剪面积的减小使受压区混凝土剪力增大使受压区混凝土剪力增大(剪压区剪压区)第六章 受弯构件斜截面承载力受力特点受力特点6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理斜裂缝出现后,受剪面积的减小斜裂缝出现后,受剪面积的减小使受压区混凝土剪力增大使受压区混凝土剪力增大(剪压区剪压区)斜裂缝出现前,支座附近截面斜裂缝出现前,支座附近
6、截面a-a的钢筋应力的钢筋应力s ss与与Ma成正比;成正比;MaMb第六章 受弯构件斜截面承载力受力特点受力特点6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理斜裂缝出现后,受剪面积的减小斜裂缝出现后,受剪面积的减小使受压区混凝土剪力增大使受压区混凝土剪力增大(剪压区剪压区)斜裂缝出现前,支座附近截面斜裂缝出现前,支座附近截面a-a的钢筋应力的钢筋应力s ss与与Ma成正比成正比斜裂缝出现后,斜裂缝出现后,截面截面a-a 的钢筋的钢筋应力应力s ss取决于取决于临界斜裂缝顶点截面临界斜裂缝顶点截面b-bb-b处的处的Mb,即与即与Mb成正比成正比。因此,斜裂缝出现使因此,斜裂缝出现使支座附近的支座附近
7、的s ss与跨中截面的与跨中截面的s ss相近,相近,这对纵筋这对纵筋的锚固提出更高的要求。的锚固提出更高的要求。同时,销栓作同时,销栓作用用Vd使纵筋周围的使纵筋周围的混凝土产生混凝土产生撕裂裂缝撕裂裂缝,削弱混凝土,削弱混凝土对纵筋的锚固作用。对纵筋的锚固作用。第六章 受弯构件斜截面承载力受力特点受力特点6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理受剪破坏形态受剪破坏形态第六章 受弯构件斜截面承载力u斜压破坏斜压破坏 或或u 剪压破坏剪压破坏 或或u斜拉破坏斜拉破坏 或或6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像录像录像录像录像录像 斜压破坏斜压破坏n n 剪跨比很小,剪跨比很小,拱作用很大拱作
8、用很大。荷。荷载主要通过拱作用传递到支座。载主要通过拱作用传递到支座。n 主压应力的方向沿支座与荷主压应力的方向沿支座与荷载作用点的连线。载作用点的连线。n 最后拱上混凝土在斜向压应最后拱上混凝土在斜向压应力的作用下受压破坏。力的作用下受压破坏。n n 斜压传力机构,取决于混凝土斜压传力机构,取决于混凝土的抗压强度。的抗压强度。P f斜压破坏斜压破坏diagonal compression failure第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像录像 最后,拱顶处混凝土在剪应力和最后,拱顶处混凝土在剪应力和压应力的共同作用下,达到混凝土压应力的共同作用下,达到混凝土
9、的复合受力下的强度而破坏。的复合受力下的强度而破坏。部分拱作用部分拱作用,部分斜拉传递部分斜拉传递,取,取决于混凝土的复合应力下决于混凝土的复合应力下(剪压)(剪压)的强度。的强度。P f 剪压破坏剪压破坏 剪跨比较小,剪跨比较小,有一定拱作用有一定拱作用 斜裂缝出现后,部分荷载通斜裂缝出现后,部分荷载通过拱作用传递到支座,承载力过拱作用传递到支座,承载力没有很快丧失,荷载可以继续没有很快丧失,荷载可以继续增加,并出现其它斜裂缝。增加,并出现其它斜裂缝。剪压破坏剪压破坏shear compression failure第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像录像
10、斜拉破坏 剪跨比剪跨比l l 较大,较大,主压应力角度较主压应力角度较小,拱作用较小小,拱作用较小。剪力主要依靠拉应力剪力主要依靠拉应力(梁作用)(梁作用)传递到支座,传递到支座,一旦出现斜裂缝,就很快形成一旦出现斜裂缝,就很快形成临临界斜裂缝界斜裂缝,荷载传递路线被切断,荷载传递路线被切断,承载力急剧下降,脆性性质显著。承载力急剧下降,脆性性质显著。破坏是由于混凝土(斜向)拉坏破坏是由于混凝土(斜向)拉坏引起的,称为引起的,称为斜拉破坏斜拉破坏。斜拉传力机构,取决于混凝土的斜拉传力机构,取决于混凝土的抗拉强度。抗拉强度。P f斜拉破坏斜拉破坏diagonal tension failure第
11、六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像录像无腹筋梁的受剪破坏都是脆无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的性的斜拉破坏为受拉脆性破坏,斜拉破坏为受拉脆性破坏,脆性性质最显著;脆性性质最显著;斜压破坏为受压脆性破坏;斜压破坏为受压脆性破坏;剪压破坏界于受拉和受压剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏之间。脆性破坏之间。不同破坏形态的原因主要是不同破坏形态的原因主要是由于传力路径的变化引起应由于传力路径的变化引起应力状态的不同而产生的。力状态的不同而产生的。第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力计算模式计算模式 拉杆拱传力机制拉杆拱
12、传力机制无腹筋梁的传力体系可比拟为一个拉杆拱,斜裂缝顶部的无腹筋梁的传力体系可比拟为一个拉杆拱,斜裂缝顶部的残余截面为拱顶,纵筋为拉杆,基本拱体为拱体,梁的残余截面为拱顶,纵筋为拉杆,基本拱体为拱体,梁的其余部分不参与力的传递。参见教材其余部分不参与力的传递。参见教材159页图页图5-7。6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理6.2.2 6.2.2 有腹筋梁的受剪性能有腹筋梁的受剪性能第六章 受弯构件斜截面承载力受剪承载力的组成受剪承载力的组成aVTSCCVSVSbVSaVSv斜裂缝顶部截面处斜裂缝顶部截面处外剪力:外剪力:V外弯矩:外弯矩:M=Va抗力:抗力:Vc、Cc、Ts、Vd、Va、V
13、sv、Vsb6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力受力特点受力特点l 开裂前,与无腹筋梁的受力性能相近;开裂前,与无腹筋梁的受力性能相近;l 开裂后,腹筋应力显著增大,直接承担部分剪力;开裂后,腹筋应力显著增大,直接承担部分剪力;l 腹筋限制裂缝的开展,增大剪压区面积,提高剪压区抗剪能力;腹筋限制裂缝的开展,增大剪压区面积,提高剪压区抗剪能力;l 腹筋能提高骨料咬合作用,提高纵筋销栓作用。腹筋能提高骨料咬合作用,提高纵筋销栓作用。6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比剪跨比l l和和配箍率配箍率r
14、 rsv第六章 受弯构件斜截面承载力受剪破坏形态受剪破坏形态u斜压破坏斜压破坏 破坏特征:剪压区混凝土被压碎,而箍筋尚未屈服。破坏特征:剪压区混凝土被压碎,而箍筋尚未屈服。特特 点:梁的受剪承载力取决于构件的截面尺寸和混凝土强点:梁的受剪承载力取决于构件的截面尺寸和混凝土强 度,度,抗剪能力较大,但脆性较大抗剪能力较大,但脆性较大,工程中不允许出,工程中不允许出 现。现。预防措施:控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。预防措施:控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力受剪破坏形态受剪破坏形态破坏特征:破坏时箍筋屈服,剪压区混凝
15、土被压碎。破坏特征:破坏时箍筋屈服,剪压区混凝土被压碎。特特 点:梁的受剪承载力即取决于配箍量,又取决于构件的点:梁的受剪承载力即取决于配箍量,又取决于构件的 截面尺寸和混凝土强截面尺寸和混凝土强 度,度,抗剪能力适中,脆性性质抗剪能力适中,脆性性质 有所缓和。有所缓和。预防措施:通过合理的设计。预防措施:通过合理的设计。u剪压破坏剪压破坏 6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力受剪破坏形态受剪破坏形态破坏特征:斜裂缝一出现,箍筋即达到屈服,箍筋对斜裂缝开展破坏特征:斜裂缝一出现,箍筋即达到屈服,箍筋对斜裂缝开展 的约束作用不复存在,相当于无腹筋梁。的约束作用不复存
16、在,相当于无腹筋梁。特特 点:梁的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强点:梁的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强 度,度,抗剪能抗剪能 力小,属于脆性破坏。力小,属于脆性破坏。预防措施:控制最小配箍率,并满足最小直径、最大间距的构造预防措施:控制最小配箍率,并满足最小直径、最大间距的构造 要求。要求。u斜拉破坏斜拉破坏 6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力计算模式计算模式 拱形桁架模型拱形桁架模型6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理6.2.3
17、 6.2.3 影响斜截面受剪承载力的因素影响斜截面受剪承载力的因素 剪跨比剪跨比l l 剪跨比剪跨比l l 大,荷载主大,荷载主要依靠拉应力传递到支座要依靠拉应力传递到支座 剪跨比剪跨比l l 小,荷载主小,荷载主要依靠压应力传递到支座要依靠压应力传递到支座u 随着剪跨比的增加,随着剪跨比的增加,梁的破坏形态按斜压破坏、梁的破坏形态按斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏的顺剪压破坏和斜拉破坏的顺序变化,其受剪承载力则序变化,其受剪承载力则逐渐减弱。逐渐减弱。第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章 受弯构
18、件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理 混凝土强度混凝土强度 当剪跨比一定时,梁的受剪承载力随混凝土强度的提高而增大;当剪跨比一定时,梁的受剪承载力随混凝土强度的提高而增大;斜压破坏的受剪承载力取决于混凝土的抗压强度;斜压破坏的受剪承载力取决于混凝土的抗压强度;剪压破坏的受剪承载力取决于混凝土的压剪复合受力强度;剪压破坏的受剪承载力取决于混凝土的压剪复合受力强度;斜拉破坏的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度。斜拉破坏的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度。第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理纵筋配筋率纵筋配筋率纵筋配筋率的提高可提高梁的抗剪能力。纵筋配筋率
19、的提高可提高梁的抗剪能力。箍筋配箍率及箍筋强度箍筋配箍率及箍筋强度梁的斜截面受剪承载力随配箍率与箍筋强度的乘积的增大而提梁的斜截面受剪承载力随配箍率与箍筋强度的乘积的增大而提高,两者呈线性关系。高,两者呈线性关系。第六章 受弯构件斜截面承载力6.2 斜截面受剪的破坏形态和破坏机理截面形状截面形状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(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
20、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、r r、l l 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,尺寸效应的影响减小。第六章 受弯构件斜截面承载力6.3 受弯构件斜截面受剪承载力计算6.3 6.3 受弯构件斜截面受剪承载力计算受弯构件斜截面受剪承载力
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