斜截面破坏8章.

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混凝土结构设计构件斜截面承载力第6章构件斜截面承载力主要内容:受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算构造要求偏心受力构件的受剪承载力重点:受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算腹筋的作用箍筋:①提高斜截面受剪承载力;②与纵筋绑扎,形成钢筋骨架→便于施工;③防止纵筋过早压曲,约束核心混凝土。弯起钢筋:由纵筋弯起形成承受较大的剪力。第6章构件斜截面承载力6.1概述梁的箍筋和弯起钢筋1无腹筋简支梁的受剪性能斜裂缝形成以前的应力状态第6章构件斜截面承载力6.2受弯构件受剪性能的试验研究斜裂缝出现前的应力状态在主要承受弯矩的区段内,产生正截面受弯破坏;而在剪力和弯矩共同作用的支座附近区段内,则会产生斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏。第6章构件斜截面承载力2.斜裂缝形成以后斜裂缝出现后的应力状态斜截面上的抗力①剪压面上的压力和剪力;②斜截面相对错动产生的骨料咬合力;③纵向钢筋的销栓剪力;④纵向钢筋的拉力。应力状态的变化①剪压区的应力,增大;②纵向钢筋的拉力突然增大。(见273页)6.2受弯构件受剪性能的试验研究2有腹筋简支梁的受剪性能剪跨比(Shearspanratio)对矩形截面梁,任一截面的正应力和剪应力可表示为则:定义:——广义剪跨比:反映了梁截面上正应力与剪应力(或弯矩M与V)的相对大小,影响梁的剪切破坏形态。●较大,说明(或M)较大截面容易被拉坏;●较小,说明(或V)较大截面容易被压坏。02201bhVbhM021VhM0VhM第6章构件斜截面承载力6.2受弯构件受剪性能的试验研究6.2受弯构件受剪性能的试验研究01010111hahVaVhVMAA02020222hahVaVhVMBB第6章构件斜截面承载力对于集中荷载作用下的简支梁集中荷载作用下的简支梁6.2受弯构件受剪性能的试验研究第6章构件斜截面承载力斜拉破坏剪压破坏斜压破坏当剪跨比较大(λ3)时,或箍筋配置不足时出现。特点是斜裂缝一出现梁即破坏。当剪跨比较小(λ1)时,或箍筋配置过多时易出现。此破坏系由梁中主压应力所致。当剪跨比一般(1λ3)时,箍筋配置适中时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致梁斜截面剪切破坏形态–当集中荷载距支座较近,•即剪跨比λ1较小时(或对均布荷载作用下为跨高比3时)或箍筋配置过多,截面尺寸较小时。–破坏特征:箍筋未屈服,脆性破坏•首先在梁腹部出现一系列相互平行的腹剪斜裂缝,向支座和集中荷载作用处发展,这些斜裂缝将梁腹分割成若干个斜向短柱,最后由于混凝土斜向压酥而压坏。hl有(无)腹筋梁沿斜截面破坏形态:•1、斜压破坏二、有腹筋梁沿斜截面破坏形态:•2、剪压破坏•当剪跨比为1~3(对均布荷载作用下跨高比为),箍筋配置适中时发生。•先在剪跨段内出现弯剪斜裂缝,当荷载继续增加到某一数值时,形成临界斜裂缝。最后剪压区砼在压力剪力复合应力作用下达到极值砼压碎。•破坏特征:箍筋屈服,混凝土达到极限,仍为脆性破坏93hl二、有腹筋梁沿斜截面破坏的形态:•3、斜拉破坏•当剪跨比λ3(对均布荷载作用下跨高比为)或箍筋配置过少常发生这种破坏。•特点是当弯曲裂缝一旦出现很快发展,形成临界斜裂缝,并迅速向受压区斜向延伸,梁的承载能力随之丧失。•破坏特征:脆性破坏9hl•斜压破坏——超筋破坏•斜拉破坏——少筋破坏•剪压破坏——适筋破坏—设计采用模式设计中要防止脆性破坏二、有腹筋梁沿斜截面破坏的形态:•从图中可以看到各种破坏形态的承载能力各不相同,斜压破坏时承载力最大,其次为剪压,斜拉最小•在有腹筋梁中,截面合适,箍筋配置数量适当,剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破坏形态。三种破坏形态的荷载挠(P-f)曲线示意图Pf斜压破坏剪压破坏斜拉破坏(一)剪跨比(二)混凝土强度(三)纵筋配筋率ρ(四)配箍率和箍筋强度(五)斜截面上的骨料咬合力(六)截面尺寸和形状影响斜截面受剪承载力的主要因素第6章构件斜截面承载力6.2受弯构件受剪性能的试验研究剪跨比试验表明,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λ≥3,剪跨比的影响不再明显。3影响斜截面受剪承载力的主要因素剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响第6章构件斜截面承载力混凝土强度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。6.2受弯构件受剪性能的试验研究第6章构件斜截面承载力纵向钢筋配筋率试验表明,梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率ρ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。纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响6.2受弯构件受剪性能的试验研究6.2受弯构件受剪性能的试验研究第6章构件斜截面承载力配箍率和箍筋强度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。bsAnbsAsvsvsv1箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响(四)配箍率和箍筋强度•定义:•------配箍率;•n----同一截面内箍筋的肢数;•----单肢箍筋的截面面积;•b---截面宽度;•s-----箍筋间距;•----配箍特征系数bsnAsvsv11svAsvyvsvf5)截面尺寸和截面形状的影响a.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(τ=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。b.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。但是,翼缘对斜压破坏的抗剪承载力提高不明显,通常偏于安全的忽略翼缘的抗剪贡献。第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算约束梁的受力特点受剪承载力低于简支梁由于约束梁剪跨段内存在弯矩符号相反的正、负弯矩区段,在反弯点两侧梁端弯矩方向相同,纵向钢筋应力方向相反,纵筋两端受力方向相同,使粘结力易遭到破坏。粘结裂缝的开展,引起纵筋外侧砼保护层剥落;并引起纵筋受拉区延伸,使受压区纵筋变成受拉,二者均使得剪压区砼的剪应力和压应力增大,梁的受剪承载力降低。5连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力连续梁的应力重分布第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算约束梁的受剪承载力●广义剪跨比为梁的实际剪跨比,其值小于计算剪跨比;即●约束梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁,但若计算时不用广义剪跨比,而用计算剪跨比,则计算结果偏低。●约束梁的受剪承载力仍用简支梁的计算公式,但采用计算剪跨比。aaMMMaaMMaM)11(,111MMhaVhVaVhM00101100haVhMuV●公式的上、下限条件与简支梁相同。第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算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。由平衡条件∑Y=0可得:Vu=Vc+Vsv+VsbVuVcVsVsb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+Vsb1计算原则第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算相对名义剪应力Vcs/ftbho与配箍系数的关系如下系数αsαsv与荷载形式和截面形状等因素有关2仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力tyvsvsvttcsffbhfV00.17.0svt对于矩形、T形等的一般受弯构件0.11/75.1svt)(集中荷载作用下的独立梁0bhfVtusvfyv/ft矩形、T形和工形截面的一般受弯构件0.240.2~0.25cfcft1.000.70(0.2~0.25c-0.7)fcft11.25tyvsvtuffbhfV0.17.00集中荷载作用下的独立梁0bhfVtusvfyv/ft0.240.2~0.25cfcft0.940.70(0.2~0.25c-)fcft1.75+10.680.44tyvsvtuffbhfV175.10第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算均布荷载作用下矩形、T形和I形截面的简支梁,当仅配箍筋时,斜截面受剪承载力的计算公式对集中荷载作用下的矩形、T形和I形截面独立简支梁当仅配箍筋时,斜截面受剪承载力的计算公式0svyv0tcsu0.10.175.1hsAfbhfVV1.5≤λ≤3.0集中荷载产生剪力大于75%时:svcst0yv00.7AVfbhfhs第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算3配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力ssbysvyvtusin8.07.000AfhsAfbhfVVssby0svyv0tusin8.0175.1AfhsAfbhfVV第6章构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力的计算上限值—最小截面尺寸当≤4.0时,属于一般的梁,应满足bhw0cc25.0bhfV当≥6.0时,属于薄腹梁,应满足bhw0cc2.0bhfV当4.06.0时,属于薄腹梁,应满足bhw0cc)14(025.0bhfbhVw4公式的适用范围下限值—箍筋最小含量yvt1svminv,s24.0ffbsnA为了避免发生斜拉破坏,《规范》规定,配箍率应大于最小配箍率,箍筋最小配筋率为h0h0h0hfhwhhfhfhw(a)hw=h0(b)hw=h0–hf(c)hw=h0–hf–hfhw取值示意图2)箍筋的最小配箍率(避免斜拉破坏)•在满足最小配箍率的要求后,如箍筋选得较粗而配置较稀,则可能因箍筋间距过大在两根箍筋之间出现不与箍筋相交的斜裂缝,使箍筋无法发挥作用.•《规范》规定梁中箍筋的最大间距梁高h(mm)150200200300250350300400300150h500300h800500h800h07.0bhfVtmaxss07.0bhfVt3)按构造配筋的情况•当梁承受的剪力较小而截面尺寸较大时,当满足下式时:•或•即可以不进行斜截面受剪承载力计算,按构造要求选配箍筋。07.0bhfVVthu00.175.1bhfVVtu•为此《规范》规定了箍筋的最大间距(mm)•为了使钢筋骨架具有一定的刚性,便于制作安装,箍筋的直径不应太小。梁高箍筋最小直径(mm)当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时箍筋的直径尚不小于纵向受压钢筋的最大直径的1/4)hmmh800mmh800mm8mm6梁高h(mm)150200200300250350300400300150h500300h800500h800h07.0bhfVt07.0bhfVt第6章构件斜截面承载力6.4受弯构件斜截面受剪承载力的设计计算(1)支座边缘截面(1-1);(2)腹板宽度改变处截面(2-2);(3)箍筋直径或间距改变处截面(3-3);(4)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(4-4)。1计算截面的确定第6章构件斜截面承载力斜截面受剪承载力的计算按下列步骤进行设计:1.求内力,绘制剪力图;2.验算是否满足截面限制条件,如不满足,则应加大截面尺寸或提高混凝土的

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