第二章受弯构件的斜截面.ppt
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1、第二章第二章 梁的构造与计算梁的构造与计算2.2 2.2 梁的斜截面承载力计算梁的斜截面承载力计算梁的斜截面承载力计算梁的斜截面承载力计算 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 斜截面受剪破坏的主要影响因素斜截面受剪破坏的主要影响因素 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 斜截面受剪承载力计算方法和步骤斜截面受剪承载力计算方法和步骤 保证斜截面受弯承载力的构造措施保证斜截面受弯承载力的构造措施2.12.1 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;而在剪力和弯而在剪力和弯矩
2、共同作用的支座矩共同作用的支座附近区段内,则会附近区段内,则会产生产生斜截面受剪破斜截面受剪破坏坏或或斜截面受弯破斜截面受弯破坏坏。纯弯纯弯段段剪弯剪弯段段剪弯剪弯段段2 2.2.1 .2.1 斜裂缝的形成斜裂缝的形成 斜斜裂裂缝缝是因梁中弯矩和剪力产生的主拉应变超过混凝土的极极限限拉拉应应变变而出现的。斜裂缝主要有两类:腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝。2.22.2 斜裂缝、剪跨比及斜裂缝、剪跨比及 斜截面受剪破坏形态斜截面受剪破坏形态 在中和轴附近,正应力小,剪应力大,主拉应力方向大致为45。当荷载增大,拉应变达到混凝土的极限拉应变值时,混凝土开裂,沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝
3、,称为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,如图所示。腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝主应力轨迹线 在剪弯区段截面的下边缘,主拉应力还是水平向的。所以,在这些区段仍可能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,称为弯弯剪剪斜斜裂裂缝缝,这种裂缝上细下宽,是最常见的,如下图所示。弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝主应力轨迹线2 2.2 .2.2.2 剪跨比剪跨比 剪剪跨跨比比为集中荷载到临近支座的距离a与梁截面有效高度h0的比值,即a/h0。某截面的广义剪跨比为该截面上弯矩M与剪力和截面有效高度乘积的比值,即 M/(Vh0)。
4、剪跨比反映了梁中正应力与剪应力的比值。1、承受集中荷载时,2、承受均布荷载时,设l为计算截面离支座的距离,则2 2.2.3 .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一、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态一、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 1)斜斜拉拉破破坏坏:当剪跨比较大(3)时,或箍筋配置不足时出现。此破坏系由梁中主拉应力所致,其特点是斜裂缝一出现梁即破坏,破坏呈明显脆性,类似于正截面承载力中的少筋破坏。其特点是当垂直裂缝一出现,就迅速向受压区斜向伸展,斜截面承载力随之丧失。斜拉破坏斜拉破坏 2)斜压破坏斜压破坏:当剪跨比较小(1)时,或箍筋配置过多时易出现。此破坏系由梁中
5、主压应力所致,类似于正截面承载力中的超筋破坏,表现为混凝土压碎,也呈明显脆性,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T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成若干个斜向短柱而被压坏,破坏是突然发生。斜压破坏斜压破坏 3)剪压破坏剪压破坏:当剪跨比一般(13,且箍筋配置的数量过少,将发生斜拉破坏斜拉破坏;如果3,箍筋的配置数量适当,则可避免斜拉破坏,而发生剪压破坏剪压破坏;剪跨比较小或箍筋的配置数量过多,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。2.32.3 斜截面
6、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 一、一、剪跨比的影响剪跨比的影响 试验表明,剪跨比越大,有腹筋梁的抗剪承载力越低,如图所示。对无腹筋梁来说,剪跨比越大,抗剪承载力也越低,但当3,剪跨比的影响不再明显。二、混凝土强度的影响混凝土强度的影响 斜截面破坏是因混混凝凝土土到到达达极极限限强强度度而发生的,故斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。梁斜压破坏时,受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉破坏时,受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度,而抗拉强度的增加较抗压强度来得缓慢,故混凝土强度的影响就略小。剪压破坏时,混凝土强度的影响则居于上述两者之间。三、纵向钢筋配筋率的影响
7、纵向钢筋配筋率的影响 试验表明,梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率的提高而增大。这主要是纵向受拉钢筋约束了斜裂缝长度的延伸,从而增大了剪压区面积的作用。四、配筋率和箍筋强度的影响四、配筋率和箍筋强度的影响 有腹筋梁出现斜裂缝后,箍筋不仅直接承受相当部分的剪力,而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸,对提高剪压区混凝土的抗剪能力和纵向钢筋的销栓作用有着积极的影响。试验表明,在配箍最适当的范围内,梁的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大幅度的增长。配箍量一般用配箍率(又称箍筋配筋率)sv表示,即 如图表示配箍率与箍筋强度fyv的乘积对梁受剪承载力的影响。当其它条件相同时,两者大体成线性关系。如前
8、所述,剪切破坏属脆性破坏。为了提高斜截面的延性,不宜采用高强度钢筋作箍筋。五、截面尺寸和截面形状的影响五、截面尺寸和截面形状的影响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有影响,尺寸大的构件,破坏时的平均剪应力(=V/bh0),比尺寸小的构件要降低。有试验表明,在其他参数(混凝土强度、纵筋配筋率、剪跨比)保持不变时,梁高扩大4倍,受剪承载力可下降25%30%。对于有腹筋梁,截面尺寸的影响将减小。2 2截面形状的影响截面形状的影响 这主要是指T形截面梁,其翼缘大小对受剪承载力有一定影响。适当增加翼缘宽度,可提高受剪承载力25%,但翼缘过大,增大作用就趋于平缓。另外,
9、梁宽增厚也可提高受剪承载力。2 24 4 斜截面受剪承载力的斜截面受剪承载力的 计算公式与适用范围计算公式与适用范围 一、基本假定基本假定 1、假定梁的斜截面受剪承载力Vu由斜裂缝上剪压区混凝土的抗剪能力Vc,与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv和与斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb三部分所组成(图5-15)。由平衡条件Y=0可得:Vu=Vc+Vsv+Vsb VuVcVsVsb受剪承载力的组成如令Vcs为箍筋和混凝土共同承受的剪力,即 Vcs=Vc+Vsv 则 Vu=Vcs+Vsb 2梁剪压破坏时,与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力都达到其屈服强度,但要考虑拉应力可能不均匀,特别是靠近剪压区
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