06受弯构件斜截面承载力

第六章受弯构件斜截面承载力受弯构件在荷载作用下，同时产生弯矩和剪力。在弯矩区段，产生正截面受弯破坏，而在剪力较大的区段，则会产生斜截面受剪破坏。“强剪弱弯”第六章受弯构件斜截面承载力§6.1概述6.1概述第六章受弯构件斜截面承载力“强剪弱弯”6.1概述③①②①②③弯剪斜裂缝腹剪斜裂缝箍筋弯起钢筋腹筋第六章受弯构件斜截面承载力6.1概述第六章受弯构件斜截面承载力6.1概述6.1.1斜截面承载力包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力。6.1.2对斜截面承载力有影响的两个参数剪跨比λ0VhM广义剪跨比第六章受弯构件斜截面承载力6.1概述如：aaaaapppp12342pp2pa3pa2pp2pa3pa30002400013322haphpaVhMhaphpaVhM第六章受弯构件斜截面承载力6.1概述h0a00haVhM对集中荷载简支梁剪跨比λ实质上反映了截面上正应力和剪应力的相对关系，因而也就决定了该截面上任一点主应力的大小和方向，影响着梁的破坏形态和受剪承载力。计算剪跨比0bhV0VhM20bhM第六章受弯构件斜截面承载力6.1概述对均布荷载简支梁均布荷载作用下的简支梁，剪跨比λ与跨高比成正比，可用跨高比来反映梁斜截面的破坏形态和受剪承载力。allq02021hlaaaVhM第六章受弯构件斜截面承载力6.1概述配箍率ρsvbsnAbsAsvsvsv1ssbAsv配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；n同一截面内箍筋的肢数；Asv1单肢箍筋的截面面积；s沿构件长度方向箍筋的间距；b梁的宽度。6.1.3斜裂缝的形成FormationofDiagonalCracks③①②①②③第六章受弯构件斜截面承载力6.1概述③①②弯剪斜裂缝第六章受弯构件斜截面承载力常出现于实腹矩形截面或剪跨比较大的梁特征：裂缝宽度下宽上细6.1概述③①②腹剪斜裂缝第六章受弯构件斜截面承载力常出现于薄腹梁或剪跨比较小的梁特征：裂缝中部宽，两头细，呈枣核状6.1概述③①②腹剪斜裂缝第六章受弯构件斜截面承载力薄腹梁6.1概述6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章受弯构件斜截面承载力§6.2受弯构件斜截面受剪的破坏形态和破坏机理6.2.1无腹筋梁的受剪性能受剪承载力的组成VcVaVdVaTSCC斜裂缝顶部截面处外剪力：V外弯矩：M=Va抗力：Vc、Cc、Ts、Vd、VaVcVaVd★斜裂缝出现后，受剪面积的减小使受压区混凝土剪力增大(剪压区)第六章受弯构件斜截面承载力受力特点6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理VcVaVd★斜裂缝出现后，受剪面积的减小使受压区混凝土剪力增大(剪压区)★斜裂缝出现前，支座附近截面a-a的钢筋应力s与Ma成正比；MaMb第六章受弯构件斜截面承载力受力特点6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理★斜裂缝出现后，受剪面积的减小使受压区混凝土剪力增大(剪压区)★斜裂缝出现前，支座附近截面a-a的钢筋应力s与Ma成正比★斜裂缝出现后，截面a-a的钢筋应力s取决于临界斜裂缝顶点截面b-b处的Mb，即与Mb成正比。★因此，斜裂缝出现使支座附近的s与跨中截面的s相近，这对纵筋的锚固提出更高的要求。★同时，销栓作用Vd使纵筋周围的混凝土产生撕裂裂缝，削弱混凝土对纵筋的锚固作用。Vd，Ta≈TbTbMaMb第六章受弯构件斜截面承载力受力特点6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理受剪破坏形态第六章受弯构件斜截面承载力斜压破坏)(31均布荷载作用下hl或剪压破坏或)(9331均布荷载作用下hl斜拉破坏或)(93均布荷载作用下hl6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像录像录像第六章受弯构件斜截面承载力计算模式★拉杆拱传力机制无腹筋梁的传力体系可比拟为一个拉杆拱，斜裂缝顶部的残余截面为拱顶，纵筋为拉杆，基本拱体Ｉ为拱体，梁的其余部分不参与力的传递。6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理◆斜压破坏剪跨比很小，拱作用很大。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。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。Pf斜压破坏diagonalcompressionfailure第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像◆斜压破坏剪跨比很小，拱作用很大。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。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。Pf斜压破坏diagonalcompressionfailure第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像斜压破坏1■最后，拱顶处混凝土在剪应力和压应力的共同作用下，达到混凝土的复合受力下的强度而破坏。■部分拱作用，部分斜拉传递，取决于混凝土的复合应力下（剪压）的强度。Pf◆剪压破坏■剪跨比较小，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，承载力没有很快丧失，荷载可以继续增加，并出现其它斜裂缝。剪压破坏shearcompressionfailure第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像■最后，拱顶处混凝土在剪应力和压应力的共同作用下，达到混凝土的复合受力下的强度而破坏。■部分拱作用，部分斜拉传递，取决于混凝土的复合应力下（剪压）的强度。Pf◆剪压破坏■剪跨比较小，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，承载力没有很快丧失，荷载可以继续增加，并出现其它斜裂缝。剪压破坏shearcompressionfailure第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像剪压破坏31◆斜拉破坏■剪跨比较大，主压应力角度较小，拱作用较小。■剪力主要依靠拉应力（梁作用）传递到支座，■一旦出现斜裂缝，就很快形成临界斜裂缝，荷载传递路线被切断，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，称为斜拉破坏。■斜拉传力机构，取决于混凝土的抗拉强度。Pf斜拉破坏diagonaltensionfailure第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像■剪跨比较大，主压应力角度较小，拱作用较小。■剪力主要依靠拉应力（梁作用）传递到支座，■一旦出现斜裂缝，就很快形成临界斜裂缝，荷载传递路线被切断，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，称为斜拉破坏。■斜拉传力机构，取决于混凝土的抗拉强度。Pf斜拉破坏diagonaltensionfailure第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理录像斜拉破坏35.35.21无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的◇斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性质最显著；◇斜压破坏为受压脆性破坏；◇剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏之间。不同破坏形态的原因主要是由于传力路径的变化引起应力状态的不同而产生的。Pf斜压破坏剪压破坏斜拉破坏第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理6.2.2有腹筋梁的受剪性能第六章受弯构件斜截面承载力受剪承载力的组成aVcVaVdVTSCCVSVSbVSaVSv斜裂缝顶部截面处外剪力：V外弯矩：M=Va抗力：Vc、Cc、Ts、Vd、Va、Vsv、Vsb6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章受弯构件斜截面承载力受力特点开裂前，与无腹筋梁的受力性能相近；开裂后，腹筋应力显著增大，直接承担部分剪力；腹筋限制裂缝的开展，增大剪压区面积，提高剪压区抗剪能力；腹筋能提高骨料咬合作用，提高纵筋销栓作用。6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理影响有腹筋梁破坏形态的主要因素有剪跨比和配箍率sv第六章受弯构件斜截面承载力受剪破坏形态斜压破坏)1,(时或很大sv破坏特征：剪压区混凝土被压碎，而箍筋尚未屈服。特点：梁的受剪承载力取决于构件的截面尺寸和混凝土强度，抗剪能力较大，但脆性较大，工程中不允许出现。预防措施：控制最大配箍率或控制构件的最小截面尺寸。6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章受弯构件斜截面承载力受剪破坏形态破坏特征：破坏时箍筋屈服，剪压区混凝土被压碎。特点：梁的受剪承载力既取决于配箍量，又取决于构件的截面尺寸和混凝土强度，抗剪能力适中，脆性性质有所缓和。预防措施：通过合理的设计。剪压破坏)31(时适当，sv6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章受弯构件斜截面承载力受剪破坏形态破坏特征：斜裂缝一出现，箍筋即达到屈服，箍筋对斜裂缝开展的约束作用不复存在，相当于无腹筋梁。特点：梁的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，抗剪能力小，属于脆性破坏。预防措施：控制最小配箍率，并满足最小直径、最大间距的构造要求。斜拉破坏)3(时很小且sv6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理剪跨比配箍率1133无腹筋sv很小sv适量sv很大剪跨比配箍率1133无腹筋斜压破坏剪压破坏斜拉破坏sv很小斜压破坏剪压破坏斜拉破坏sv适量斜压破坏剪压破坏剪压破坏sv很大斜压破坏斜压破坏斜压破坏第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章受弯构件斜截面承载力计算模式★拱形桁架模型6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理6.2.3影响斜截面受剪承载力的因素⑴剪跨比◆剪跨比大，荷载主要依靠拉应力传递到支座◆剪跨比小，荷载主要依靠压应力传递到支座随着剪跨比的增加，梁的破坏形态按斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏的顺序变化，其受剪承载力则逐渐减弱。第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理剪跨比0bhfVtc(a)集中荷载第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理(b)均布荷载0bhfVtc剪跨比=L0/(4h)0.7第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理⑵混凝土强度◆当剪跨比一定时，梁的受剪承载力随混凝土强度的提高而增大；◆斜压破坏的受剪承载力取决于混凝土的抗压强度；剪压破坏的受剪承载力取决于混凝土的压剪复合受力强度；斜拉破坏的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度。第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理⑶纵筋配筋率纵筋配筋率的提高可提高梁的抗剪能力。⑷箍筋配箍率及箍筋强度梁的斜截面受剪承载力随配箍率与箍筋强度的乘积的增大而提高，两者呈线性关系。第六章受弯构件斜截面承载力6.2斜截面受剪的破坏形态和破坏机理⑸截面形状——T形截面有受压翼缘，增加了剪压区的面积，对斜拉破坏和剪压破坏的受剪承载力有提高（20%），但对斜压破坏的受剪承载力并没有提高。⑹尺寸效应——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。试验表明，在保持参数fc、、相同的情况下，截面尺寸增加4倍，受剪承载力降低25%~30%。对于高度较大的梁，配置梁腹纵筋，可控制斜裂缝的开展。配置腹筋后，尺寸效应的影响减小。第六章受弯构件斜截面承载力6.3受弯构件斜截面受剪承载力计算§6.3受弯构件斜截面受剪承载力计算6.3.1计算原理《混凝土结构设计规范》的受剪承载力计算公式是依据剪压破坏特征建立的。基本假定：略去纵筋数量对受剪承载力的影响；略去钢筋销栓力Vd和骨料咬合力Va，则对于配有箍筋和弯起钢筋的简支梁，斜截面上的抗剪力V=Vc+Vsv+Vsb；剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋均屈服；承受集中荷载为主的矩形截面独立梁应考虑剪跨比λ的影响。第六章受弯构件斜截面承载力6.3.2计算公式无腹筋梁斜截面受剪承载力不配置箍筋和弯起钢筋的一般单向板类构件的受剪承载力计算公式Vc=0.7bhftbh04/10800hhb当h0小于800mm时取h0=800mm当h0≥2000m