5.2无腹筋梁受剪性能剖析.ppt

第5章 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。一一.梁的内力梁的内力 M V 5.1.1斜裂缝 5.1 概述概述 在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时，还要保证斜截面承载力，它包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力两方面。工程设计中，斜截面受剪承载力是由计算和构造来满足的，斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来保证的。图5-1 箍筋和弯起钢筋 图5-2 钢筋弯起处劈裂裂缝 工程设计中，应优先选用箍筋，然后再考虑采用弯起钢筋。由于弯起钢筋承受的拉力比较大，且集中，有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝，见图5-2。因此放置在梁侧边缘的钢筋不宜弯起，梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起，顶层钢筋中的角部钢筋不应弯下。弯起钢筋的弯起角宜取45或60。当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂，梁内即有沿主压应当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂，梁内即有沿主压应力方向（垂直于主拉应力方向）开展的斜裂缝产生，梁有可能沿斜截面发生破坏。力方向（垂直于主拉应力方向）开展的斜裂缝产生，梁有可能沿斜截面发生破坏。梁内可设置抗剪腹筋（箍筋斜筋）来防止斜截面破坏发生。梁内可设置抗剪腹筋（箍筋斜筋）来防止斜截面破坏发生。5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态 钢筋混凝土梁在剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内，将产生斜裂缝。2224tp主拉应力 主压应力 2224cp主拉应力的作用方向与梁轴线的夹角 2tan(2)图5-3 主应力轨迹线 5.2.1 腹剪斜裂缝与弯剪斜裂缝 02tp2cp 2412()2VSMyIIbarctg；图5-4 斜裂缝(a)腹剪斜裂缝；(b)弯剪斜裂缝 腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝 弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝 首先出一些较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝，向集中荷载作用点发展，这种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体 沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝 5.2.2 剪跨比 在图5-5所示的承受集中荷载的简支梁中，最外侧的集中力到临近支座的距离a称为剪跨，剪跨a与梁截面有效高度h0的比值，称为计算截面的剪跨比，简称剪跨比，用表示。对于承受集中荷载的简支梁：这时的剪跨比与广义剪跨比相同。M V a a h0 a a剪跨（剪力跨度）剪跨（剪力跨度）0MVhooohaVhVaVhM配箍率配箍率 11 svsvsvsvnAAbSbSnA，为箍筋肢数；为单肢箍筋的截面面积svs s I I s b I-I Asv1 n=2 5.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态 1 无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 图5-6 主应力迹线分布图 在剪跨比小的图5-6(a)中，在集中力到支座之间有虚线所示的主压应力迹线，即力是按斜向短柱的形式传递的。可见，剪跨比小时，主要是斜向受压而产生斜压破坏。在剪跨比大的图5-6(c)中，集中力与支座之间没有直接的主压应力迹线，故以弯曲传力为主，产生沿主压应力迹线的斜裂缝，并发展为斜拉破坏。试验也表明，无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态与剪跨比有决定性的关系，主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种破坏形态。图5-7斜截面破坏形态(a)斜压破坏；(b)剪压破坏；(c)斜拉破坏(1)斜压破坏(图5-7a)1时，发生斜压破坏。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T形截面或I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压坏，因此受剪承载力取决于混凝土的抗压强度，是斜截面受剪承载力中最大的。P f 斜压破坏斜压破坏(2)剪压破坏(图5-7b)13时，常发生剪压破坏。其破坏特征通常是，在弯剪区段的受拉区边缘先出现一些竖向裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，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破坏，使斜截面丧失承载力。P f 剪压破坏剪压破坏(3)斜拉破坏(图5-7c)3时，常发生斜拉破坏。其特点是当竖向裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁变形很小，具有很明显的脆性，其斜截面受剪承载力最小。f 斜拉破坏斜拉破坏 P 图5-8 斜截面破坏的F-f曲线 图5-8为三种破坏形态的荷载-挠度(F-f)曲线图。可见，三种破坏形态的斜截面受剪承载力是不同的，斜压破坏时斜压破坏时最大，其次为剪压，斜拉最小最大，其次为剪压，斜拉最小。它们在达到峰值荷载时，跨中挠度都不大，破坏时荷载都会迅速下降，表明它们都属脆性破坏类型，是工程中应尽量避免的。另外，这三种破坏形态虽然都是属于脆性破坏类型，但脆性程度是不同的。混凝土的极限拉应变值比极限压应变值小得多，所以斜拉破坏最脆，斜压破坏次之。为此，规范规定用构造措施，强制性地来防止斜拉、斜压破坏，而对剪压破坏，因其承载力变化幅度相对较大所以是通过计算来防止的，P f斜压破坏剪压破坏斜拉破坏5.1.3影响无腹筋梁受剪承载力的因素影响无腹筋梁受剪承载力的因素 无腹筋梁的受剪承载力受到很多因素的影响，如剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、结构类型、截面形状。（1）剪跨比 在直接加载情况下，剪跨比是影响集中荷载作用下无腹筋梁抗剪强度的主要因素。随剪跨比增大，梁的相对抗剪强度降低。（2）混凝土强度 不同破坏形态的无腹筋梁抗剪强度随混凝土强度的提高而提高。（3）纵筋配筋率 增大纵向钢筋截面面积，可延缓斜裂缝的开展，增加受压区混凝土面积，并使骨料咬合力及纵筋的消栓力有所提高，因而间接地提高了梁的抗剪强度。（4）结构类型 在同一剪跨比的情况下，连续梁的抗剪强度低于简支梁的抗剪强度。（5）截面形状 矩形截面的斜拉破坏及剪压破坏的抗剪强度比梁腹宽度b相同的T形和I形截面低，但对于；梁腹混凝土的斜压破坏，翼缘的存在并不能提高其抗剪强度。5.1.4无腹筋梁斜截面受剪承载力计算 对无腹筋梁的受剪承载力按下列公式计算：(1)矩形、T形和I形截面的一般受弯构件 (2)集中荷载作用的独立梁（包括作用有多种荷载，且其集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值的75%以上的情况）式中-计算截面剪跨比，当1.5时，取=1.5；当 3 时，取=3 Vc0.7ftbh0 0 t c 1.75 bh f V 1.0 （3）一般板类受弯构件 对于宽度远大于其高度的板，当不配置箍筋和弯起钢筋，当截面高度较大时，应考虑尺寸效应影响，其斜截面受剪承载力应按下式计算 其中：截面高度影响系数：othbhf7.0V41)800(ohhmmho800mmho800mmho2000mmho2000