斜截面承载力计算讲解.ppt
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1、第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 5.1 概述受弯构件在荷载作用下,受弯构件在荷载作用下,同时产生弯矩和剪力。同时产生弯矩和剪力。在弯矩区段,产生正截面在弯矩区段,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。第第5章章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 1.1.斜裂缝的形成第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 5.1 概述弯剪型腹剪型随力的增加 几条斜裂缝 其中一条发展为临界斜裂缝 沿这条临界斜裂缝发生破坏一一.斜裂缝的形成及斜截面的破坏特征2.2.破坏特征5.1 概述
2、二二.无腹筋梁的受剪性能无腹筋梁的受剪性能斜裂缝出现后梁中受力状态的变化斜裂缝出现后梁中受力状态的变化开裂前的剪力全截面承担开裂前的剪力全截面承担,开裂后开裂后则主要由剪压区承担则主要由剪压区承担,混凝土切应力混凝土切应力大大增大大大增大斜裂缝出现后,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5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 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;MaMb二二.无腹筋梁的受剪性能无腹
3、筋梁的受剪性能斜裂缝出现后梁中受力状态的变化斜裂缝出现后梁中受力状态的变化裂缝出现后裂缝出现后,与与斜裂缝相交处的斜裂缝相交处的纵筋应力纵筋应力,由于斜裂缝的出现而突由于斜裂缝的出现而突然增大然增大.因因截面截面a-a 的钢筋应力的钢筋应力s ss取取决于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,Mb比比Ma大很大很多多因此,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。5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 纵筋
4、拉应力的增大导致钢筋与混纵筋拉应力的增大导致钢筋与混凝土间粘结应力的增大凝土间粘结应力的增大,有可能出有可能出现沿纵筋的现沿纵筋的粘结裂缝粘结裂缝或或撕裂裂缝撕裂裂缝。二二.无腹筋梁的受剪性能无腹筋梁的受剪性能斜裂缝出现后梁中受力状态的变化斜裂缝出现后梁中受力状态的变化第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 5.1 概述随P 裂缝数,W Va,沿纵筋的混凝土保护层也可能被撕裂,Vd ,其中一条斜裂缝发展为主要斜裂缝-临界斜裂缝.无腹筋梁此时如同拱结构,纵筋成拱的拉杆.常见的破坏:临界斜裂缝的发展导致混凝土剪压区高度的不断减小,最后在切应力和压应力的共同作用下,剪压区混凝土被压碎(拱顶破坏)
5、,梁发生破坏.三三.有腹筋梁的受剪性能有腹筋梁的受剪性能 梁中配置箍筋,出现斜裂缝梁中配置箍筋,出现斜裂缝后,梁的剪力传递机构由原来后,梁的剪力传递机构由原来无腹筋梁的无腹筋梁的拉杆拱传递机构拉杆拱传递机构转转变为变为桁架与拱的复合传递机构桁架与拱的复合传递机构 斜裂缝间齿状体混凝土有如斜裂缝间齿状体混凝土有如斜压腹杆斜压腹杆 箍筋的作用有如竖向拉杆箍筋的作用有如竖向拉杆 临界斜裂缝上部及受压区临界斜裂缝上部及受压区混混凝土相当于受压弦杆凝土相当于受压弦杆 纵筋相当于下弦拉杆纵筋相当于下弦拉杆5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 VVCCTVSV对集中荷载简支梁对集中荷载简支
6、梁5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 h0a四四.影响斜截面受力性能的主要因素影响斜截面受力性能的主要因素1 1 剪跨比剪跨比l l 反映斜截面抗剪强度变化规律和区分各种反映斜截面抗剪强度变化规律和区分各种剪切破坏形态发生条件的参数剪切破坏形态发生条件的参数5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 2 2 腹筋的数量腹筋的数量 腹筋由箍筋和弯起钢筋组成腹筋由箍筋和弯起钢筋组成腹筋由箍筋和弯起钢筋组成腹筋由箍筋和弯起钢筋组成 腹筋的数量增多,斜截面的承载力增大。腹筋的数量增多,斜截面的承载力增大。腹筋的数量
7、增多,斜截面的承载力增大。腹筋的数量增多,斜截面的承载力增大。3 3 混凝土强度等级混凝土强度等级 剪切破坏是由于混凝土达到复合应力(剪压)状态下强度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响。而发生的。所以混凝土强度对受剪承载力有很大的影响。规范取无腹筋梁的受剪承载力规范取无腹筋梁的受剪承载力Vu与与fc成正比,这在普通强度成正比,这在普通强度等级情况下近似成立。等级情况下近似成立。试验表明,随着混凝土强度的提高,试验表明,随着混凝土强度的提高,Vu与与 ft 近似成正比。近似成正比。事实上,斜拉破坏取决于事实上,斜拉破坏取决于ft,剪
8、压破坏也基本取决于,剪压破坏也基本取决于ft,只,只有在剪跨比很小时的斜压破坏取决于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。4 4 纵筋配筋率纵筋配筋率纵筋配筋率越大,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。5 5 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
9、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。6 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、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
10、纵筋,可控制斜裂缝的开展。配置腹筋后,尺寸效应的影响减小。可控制斜裂缝的开展。配置腹筋后,尺寸效应的影响减小。7 7 其他因素其他因素预应力、梁的连续性等预应力、梁的连续性等5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 五五.斜截面破坏的形态斜截面破坏的形态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 l5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 和和配箍率配箍率r rsv斜拉破坏斜拉破坏剪压破坏剪压破坏斜压破坏斜压破坏斜拉破坏斜拉破坏(l l 3)的无腹筋梁或腹筋过少的有腹筋梁 剪跨比剪跨比l l 较大,较大,主压应力角度较小,拱作用较
11、小主压应力角度较小,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)传递到支座,(梁作用)传递到支座,一旦出现斜裂缝,就很快形成一旦出现斜裂缝,就很快形成临界斜裂缝临界斜裂缝,荷载传递路线,荷载传递路线被切断,承载力急剧下降,脆性性质显著。被切断,承载力急剧下降,脆性性质显著。破坏是由于混凝土(斜向)拉坏引起的,称为破坏是由于混凝土(斜向)拉坏引起的,称为斜拉破坏斜拉破坏。斜拉传力机构,取决于混凝土的抗拉强度。斜拉传力机构,取决于混凝土的抗拉强度。5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 最后,拱顶处混凝土在剪应力和压应力的共同作用下,达最后,拱顶处混凝土在剪应力和压应
12、力的共同作用下,达到混凝土的复合受力下的强度而破坏。到混凝土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,取决于混凝土的复合应力下,取决于混凝土的复合应力下(剪压)(剪压)的强度。的强度。5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 剪压破坏剪压破坏(1l l 3)适中的无腹筋梁或腹筋适宜的有腹筋梁 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,部分荷载通过拱作用传递到支座,承载斜裂缝出现后,部分荷载通过拱作用传递到支座,承载力没有很快丧失,荷载可以继续增加,并出现其它斜裂缝。力没有很快丧失,荷载可以继续增加,并出现其它斜裂缝。斜压破坏斜
13、压破坏(l l1).5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 剪跨比很小,剪跨比很小,拱作用很大拱作用很大。荷载主要通过拱作用传递到支座。荷载主要通过拱作用传递到支座。主压应力的方向沿支座与荷载作用点的连线。主压应力的方向沿支座与荷载作用点的连线。最后拱上混凝土在斜向压应力的作用下受压破坏。最后拱上混凝土在斜向压应力的作用下受压破坏。斜压传力机构,取决于混凝土的抗压强度。斜压传力机构,取决于混凝土的抗压强度。梁的受剪破坏都是脆性的梁的受剪破坏都是脆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
14、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。5.1 概述第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算(2)有腹筋梁有腹筋梁其中其中Vcs混凝土和箍筋共同作用的抗剪力,混凝土和箍筋共同作用的抗剪力,Vsb为弯起钢筋的抗剪力。为弯起钢筋的抗剪力。5.2 受弯构件斜截面设计方法第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 六六.受弯构件斜截面设计方法受弯构件斜截面设计方法1、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计算(1)无
15、腹筋梁无腹筋梁当当h0小于小于800mm时时取取h0=800mm当当h02000mm时取时取h0=2000mmVVCCTVSV矩形、矩形、T T形和工形截面的一般无弯起钢筋受弯构件抗剪公式:形和工形截面的一般无弯起钢筋受弯构件抗剪公式:集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁5.2 受弯构件斜截面设计方法第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 5.2 受弯构件斜截面设计方法第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 矩形、矩形、T T形和工形截面的一般受弯构件形和工形截面的一般受弯构件5.2 受弯构件斜截面设计方法第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 集中荷载作用下的独立梁集中荷
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