钢筋混凝土受弯构件斜截面.pptx
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1、 梁的应力状态和斜裂缝形态梁的应力状态和斜裂缝形态 (a)主应力迹线()主应力迹线(b)单元体应力()单元体应力(c)弯剪型斜裂缝()弯剪型斜裂缝(d)腹剪型斜裂缝)腹剪型斜裂缝腹筋:箍筋和弯起钢筋腹筋:箍筋和弯起钢筋 梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋受力及破坏分析受力及破坏分析 无腹筋梁的拱体受力机制无腹筋梁的拱体受力机制 有腹筋梁的剪力传递有腹筋梁的剪力传递 抗剪计算模式抗剪计算模式3.4.2 斜截面受剪破坏形态斜截面受剪破坏形态(1)斜压破坏:)斜压破坏:1 1)产生条件)产生条件箍筋配置过多过密,或梁的剪跨比较小箍筋配置过多过密,或梁的剪跨比较小(1 1)时。)时。2 2)破坏特征
2、)破坏特征剪弯段腹部混凝土被压碎,剪弯段腹部混凝土被压碎,箍筋达不到屈服强度,箍筋达不到屈服强度,属脆性破坏属脆性破坏,承载力取决于,承载力取决于截面尺寸和混凝土强度截面尺寸和混凝土强度 等级等级(2)剪压破坏:剪压破坏:1 1)产生条件)产生条件 箍筋适量,且剪跨比适中(箍筋适量,且剪跨比适中(3 3)。)。2 2)破坏特征)破坏特征有有一一条条临临界界斜斜裂裂缝缝,与与临临界界斜斜裂裂缝缝相相交交的的箍箍筋筋应应力力达达到到屈屈服服强强度度,最最后后剪剪压压区区混混凝凝土土在在正正应应力力和和剪剪应应力力共共同同作作用用下下达达到到极极限限状状态态而而压压碎碎,属属脆脆性性破破坏坏,承承载
3、载力力取取决决于于截面尺寸,混凝土强度等级和配箍率截面尺寸,混凝土强度等级和配箍率.1 1)产生条件)产生条件 箍筋配置过少,且剪跨比较大(箍筋配置过少,且剪跨比较大(3 3)2 2)破坏特征)破坏特征 一一旦旦出出现现斜斜裂裂缝缝,与与斜斜裂裂缝缝相相交交的的箍箍筋筋应应力力立立即即达达到到屈屈服服强强度度,随随后后斜斜裂裂缝缝迅迅速速延延伸伸到到梁梁的的受受压压区区边边缘缘,构构件件裂裂为为两两部部分分而而破破坏坏,属属脆脆性性破破坏坏,承承载载力力取决于混凝土复合受力下的抗拉强度取决于混凝土复合受力下的抗拉强度(3)斜拉破坏)斜拉破坏 结论:结论:剪压破坏通过计算避免;剪压破坏通过计算避
4、免;斜压破坏斜压破坏、斜拉破坏通过构造要求来防止。斜拉破坏通过构造要求来防止。剪剪压压破破坏坏形形态态是是建建立立斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力计计算算公式的依据。公式的依据。(1)剪跨比剪跨比 和跨高比和跨高比剪跨比剪跨比 的概念的概念:aa=1=33.4.3影响斜截面受剪破坏形态及承载力的因素影响斜截面受剪破坏形态及承载力的因素(2)配箍率的影响配箍率的影响式中式中 A Asvsv 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截配置在同一截面内箍筋各肢的全部截 面面积:面面积:A Asvsv nAnAsv1sv1,其中,其中n n为箍筋肢为箍筋肢 数,数,A Asv1sv1 为单肢箍筋的截面面积;为单
5、肢箍筋的截面面积;b b 矩形截面的宽度,矩形截面的宽度,T T形、形、I I形截面的腹板宽度;形截面的腹板宽度;s s箍筋间距。箍筋间距。在在一一定定条条件件下下梁梁的的斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力与与svsv呈呈线线性性关关系,受剪承载力随系,受剪承载力随svsv增大而增大。增大而增大。(3)混凝土抗拉强度)混凝土抗拉强度 混凝土强度越高,受剪承载力越大。混凝土强度越高,受剪承载力越大。用用混混凝凝土土的的fc与与ft来来表表达达梁梁的的抗抗剪剪承承载载力力,对对普普通通混混凝凝土土两两者者无无明明显显区区别别,但但对对高高强强混混凝凝土土其其抗抗拉拉强强度度增增长长要要比比抗抗压压强
6、强度度增增长长慢慢,故故规规范范从从实实用用角角度度出发,采用以出发,采用以ft来表达梁的抗剪承载力的计算公式。来表达梁的抗剪承载力的计算公式。(5)(5)斜截面上的骨料咬合力斜截面上的骨料咬合力 在在影影响响斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力诸诸因因素素中中,剪剪跨跨比比、混凝土强度、配箍率、混凝土强度、配箍率svsv 是最主要的因素。是最主要的因素。纵向钢筋配筋率对抗剪承载力的影响纵向钢筋配筋率对抗剪承载力的影响 (a)集中荷载作用()集中荷载作用(b)均布荷载作用)均布荷载作用(4)纵向受拉钢筋的配筋率)纵向受拉钢筋的配筋率3.剪力设计值的计算截面剪力设计值的计算截面 1)支座边缘处的斜截
7、面,如截面)支座边缘处的斜截面,如截面1-1:2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面,)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面,截面截面2-2 3)箍筋截面面积或间距改变处的截面,截面)箍筋截面面积或间距改变处的截面,截面4-44)腹板宽度改变处的截面)腹板宽度改变处的截面对于对于斜压破坏斜压破坏,用,用限制截面尺寸限制截面尺寸的条件来防止;的条件来防止;对于对于斜拉破坏斜拉破坏,用满足,用满足最小配箍率条件及构造要求最小配箍率条件及构造要求来来 防止;防止;对于对于剪压破坏剪压破坏,因其承载力变化幅度较大,必须,因其承载力变化幅度较大,必须通过通过 计算计算,使构件满足一定的斜截面受剪承载力,从而防,使构件
8、满足一定的斜截面受剪承载力,从而防 止剪压破坏。止剪压破坏。3.4.4.梁的受剪承载力计算梁的受剪承载力计算2 2)梁剪压破坏时,与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋)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,的拉应力都达到其屈服强度,3 3)忽略斜裂缝处的骨料咬合力和纵筋的销栓力,)忽略斜裂缝处的骨料咬合力和纵筋的销栓力,4 4)剪跨比是影响斜截面承载力的重要因素之一,仅)剪跨比是影响斜截面承载力的重要因素之一,仅 在计算受在计算受集中荷载为主的梁集中荷载为主的梁时才考虑时才考虑的影响。的影响。基本假设如下:基本假设如下:1 1)梁发生)梁发生剪压破坏剪压破坏时,斜截面所
9、承受的剪力由三时,斜截面所承受的剪力由三 部分组成部分组成:V Vu u=V=Vc c+V+Vsvsv+V+Vsb sb 混凝土规范混凝土规范给出了以下斜截面受剪承载力计算公式。给出了以下斜截面受剪承载力计算公式。(1 1)仅配箍筋的受弯构件承载力计算基本公式)仅配箍筋的受弯构件承载力计算基本公式 1)1)一般梁的斜截面受剪承载力一般梁的斜截面受剪承载力 2)2)以集中荷载作用为以集中荷载作用为主主的矩形截面独立梁的矩形截面独立梁(包括作用多种荷载,其中集中荷载对支座截面或节(包括作用多种荷载,其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力占该截面总剪力值点边缘所产生的剪力占该截面总剪力值75%
10、75%以上的情以上的情况)的独立梁况)的独立梁:计算截面的剪跨比。可取计算截面的剪跨比。可取等于等于ah0 0,当当1.51.5时,取时,取 =1.5=1.5;当;当3 3 时,取时,取=3=3。a取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离;取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离;(2 2)基本公式的适用条件)基本公式的适用条件)防止出现斜压破坏的条件()防止出现斜压破坏的条件(截面限制条件)截面限制条件)对矩形、形及形截面受弯构件,其限制条件为:对矩形、形及形截面受弯构件,其限制条件为:当当 hw/b 4.04.0(厚腹梁即一般梁)时(厚腹梁即一般梁)时 当当hw/b 6.0 6.0(薄
11、腹梁)时(薄腹梁)时时时 按线性内插法取值按线性内插法取值式中:式中:V斜截面上的最大剪力值斜截面上的最大剪力值c 混凝土强度影响系数混凝土强度影响系数 C50以下混凝土以下混凝土 c=1.0 C80的混凝土的混凝土 c=0.8 C50C80的混凝土的混凝土 c 的取值按线性内插法取值的取值按线性内插法取值b矩形截面的宽度,矩形截面的宽度,T形,形,I形截面的腹板宽度形截面的腹板宽度hw截面的腹板高度截面的腹板高度 矩形截面矩形截面:hw=h0 T形截面:形截面:hw=h0-hf I 形截面:形截面:hw=h-hf-hf 2 2)防止出现斜拉破坏的条件(最小配箍率的限制)防止出现斜拉破坏的条件
12、(最小配箍率的限制)为了避免出现斜拉破坏,构件配箍率应满足为了避免出现斜拉破坏,构件配箍率应满足 sv,min=0.24ft/fyv 梁中箍筋的最大间距(梁中箍筋的最大间距(mm)梁梁 高高 hV0.7ftbh0V0.7ftbh0150 h300150200300 h500200250500 8003004005.5.弯起钢筋的受剪承载力弯起钢筋的受剪承载力 抗剪计算模式抗剪计算模式弯起钢筋受剪承载力计算公式:弯起钢筋受剪承载力计算公式:式中式中 fy 弯起钢筋的抗拉强度设计值;弯起钢筋的抗拉强度设计值;A Asbsb 同一弯起平面内的弯起钢筋的截面面积。同一弯起平面内的弯起钢筋的截面面积。钢
13、筋的弯起角度钢筋的弯起角度=450 =600 h800mm0.8应力不均匀系数应力不均匀系数公公式式中中的的系系数数0.80.8,是是考考虑虑弯弯起起钢钢筋筋与与临临界界斜斜裂裂缝缝的的交交点点有有可可能能过过分分靠靠近近混混凝凝土土剪剪压压区区时时,弯弯起起钢钢筋筋达达不不到到屈屈服强度而采用的强度降低系数。服强度而采用的强度降低系数。以集中荷载作用为以集中荷载作用为主主的矩形截面简支梁:的矩形截面简支梁:一般情况下的矩形,一般情况下的矩形,I字型,字型,T形截面梁:形截面梁:6.计算步骤计算步骤 已知:剪力设计值已知:剪力设计值V,截面尺寸,混凝土强度等级,截面尺寸,混凝土强度等级,箍筋级
14、别,纵向受力钢筋的级别和数量箍筋级别,纵向受力钢筋的级别和数量 求:腹筋数量求:腹筋数量2)验算截面尺寸)验算截面尺寸1)根据外荷载计算剪力)根据外荷载计算剪力时时时时时时 按线性内插法取值按线性内插法取值若不满足若不满足应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级3)判断是否需按计算配箍)判断是否需按计算配箍若若按构造配箍筋按构造配箍筋若若按计算配箍筋按计算配箍筋 仅配箍筋而不用弯起钢筋仅配箍筋而不用弯起钢筋由由按计算配箍筋:按计算配箍筋:验算验算若满足,取定肢数若满足,取定肢数 n 和钢筋直径,可求得和钢筋直径,可求得s,如果如果取取 即用弯起钢筋又配箍筋即用弯起钢
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