第四章斜截面受剪承载力计算

第4章受弯构件斜截面承载力计算第4章钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪承载力郑州大学郑州大学水工钢筋混凝土结构HydraulicReinforcedConcreteStructure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重点：受弯构件受剪性能的试验研究第4章受弯构件斜截面承载力计算斜截面破坏的主要形态及影响因素斜截面受剪承载力计算郑州大学郑州大学第4章受弯构件斜截面承载力计算4.1概述4.1General(a)Stresstrajectoriesinhomogeneousrectangularbeam郑州大学郑州大学(b)Distributionofshearstresses(c)Principalstressesonelementsinshearspan第4章受弯构件斜截面承载力计算4.1概述由材料力学可知：2tp2cp2412arctan()2郑州大学郑州大学第4章受弯构件斜截面承载力计算4.1概述郑州大学郑州大学第4章受弯构件斜截面承载力计算4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态一、无腹筋梁斜截面受力分析1、裂缝的种类①弯曲裂缝Flexuralcracks②弯剪裂缝Flexural-shearcracks③腹剪裂缝Web-shearcracks④临界裂缝Critical-shearcracks4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态郑州大学郑州大学2．斜裂缝上的应力状态斜裂缝出现后的应力状态①斜截面末端余留混凝土剪压面上混凝土承担的剪力Vc及压力C；②斜截面相对错动产生的骨料咬合力Va；③纵向钢筋的销栓剪力Vd；④纵向钢筋的拉力T。第4章受弯构件斜截面承载力计算郑州大学郑州大学斜截面上的抗力4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态第4章受弯构件斜截面承载力计算AcydVVVVAdMTzVcAcVVAMTz3．斜裂缝出现前后的应力状态变化①在斜裂缝出现前，剪力由梁全截面承担，但在斜裂缝出现后，剪力由斜裂缝末端剪压区的混凝土截面来承担，因而剪压区的剪应力显著增大；AVAV郑州大学郑州大学4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态第4章受弯构件斜截面承载力计算②在斜裂缝出现前，各截面纵向钢筋的拉力T由该截面弯矩决定，T的变化大致与弯矩图一致，但在斜裂缝出现后，纵筋拉力T由斜裂缝末端的弯矩决定，由于，故斜裂缝出现后纵筋的拉力T将显著增大；ABMM③纵筋应力的增加，使斜裂缝的宽度进一步加大，向上延伸使压区高度进一步缩小，混凝土的应力增大。斜裂缝末端的余留混凝土既受压力又受剪力，称为剪压区；④斜裂缝出现后，纵筋间的混凝土可能产生沿纵筋的撕裂裂缝郑州大学郑州大学4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态第4章受弯构件斜截面承载力计算二、有腹筋梁斜截面受力分析1.腹筋的作用（4）箍筋可限制纵筋的竖向位移，有效阻止混凝土沿纵向的撕裂，提高了纵筋的销栓作用。（1）腹筋本身承受很大一部分剪力；（2）腹筋阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝的开展，保留了更大的混凝土余留截面，提高了混凝土的受剪承载力；（3）腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度，从而提高了斜截面上的骨料咬合力；郑州大学郑州大学4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态斜拉破坏剪压破坏斜压破坏当剪跨比较大(λ3)时出现。特点是斜裂缝一出现梁即破坏。当剪跨比较小(λ1)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1.无腹筋梁斜截面的破坏形态与发生条件（DiagonalCompressionFailure）（ShearCompressionFailure）（DiagonalTensionFailure）第4章受弯构件斜截面承载力计算郑州大学郑州大学二、受弯构件斜截面的破坏形态4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态斜拉破坏剪压破坏斜压破坏（DiagonalCompressionFailure）（ShearCompressionFailure）（DiagonalTensionFailure）第4章受弯构件斜截面承载力计算破坏形态斜压破坏斜压破坏斜拉破坏郑州大学郑州大学2.有腹筋梁斜截面的破坏形态与发生条件4.2受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态第4章受弯构件斜截面承载力计算4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素当为右图所示的对称荷载时：laaPPPP一、剪跨比ShearSpanRatio000aVaMhVhVh——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。郑州大学郑州大学4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素第4章受弯构件斜截面承载力计算02201bhVbhM对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为021VhM则：0VhM定义：——广义剪跨比●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。郑州大学郑州大学4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素图4-4剪跨比对梁受剪承载力的影响01.02.07.03.04.05.06.09.08.00.040.080.120.160.200.24ah00cubhfV0cubhfV第4章受弯构件斜截面承载力计算二、混凝土强度StrengthofConcrete斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高，大致呈线性关系。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。郑州大学郑州大学混凝土强度对梁受剪承载力的影响4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素第4章受弯构件斜截面承载力计算StirrupRatioandtheStrengthofStirrupsvbsAnbsAsvsvsv1箍筋对梁受剪承载力的影响郑州大学郑州大学三、箍筋配筋率及其强度4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素——配箍率；sv第4章受弯构件斜截面承载力计算——配箍率；sv——同一截面内箍筋的肢数；——单肢箍筋的截面面积；——截面宽度；——箍筋间距。n1svAbs郑州大学郑州大学4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素试验表明，梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率ρ的提高而增大，大致呈线性关系。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。纵筋配筋率对梁受剪承载力的影响四、纵筋配筋率及其强度LongitudinalSteelRatioandstrength第4章受弯构件斜截面承载力计算郑州大学郑州大学4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素试验表明，在相同纵向钢筋配筋率下，弯筋梁的受剪承载力与弯起钢筋配筋率和弯筋强度的乘积有关，两者大致呈线性关系。弯起配筋对梁受剪承载力的影响五、弯起钢筋及其强度bentreinforcementandstrength第4章受弯构件斜截面承载力计算郑州大学郑州大学4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素)/(0tbhfVusbsb0Abhty/ff012123ⅡⅠⅠ组:=(1.811.86)%Ⅱ组:=(2.852.91)%0/1.681.71ah～0utVfbhysbtff第4章受弯构件斜截面承载力计算除了上述几个主要影响因素外，影响斜截面承载力的因素还有构件类型（简支、连续）、截面形式（T、I）、截面尺寸（尺寸效应）、跨高比、受力状态、荷载形式（均布、多点、局部）和加载方式（直接、间接）等。六、其它影响因素：郑州大学郑州大学4.3影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素第4章受弯构件斜截面承载力计算4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算二、基本原则ucsvsbcssbVVVVVV郑州大学郑州大学一、计算理论概况式中：Vc——砼的受剪承载力；Vsv——箍筋的受剪承载力；Vsb——弯起钢筋的受剪承载力；Vcs——砼和箍筋的受剪承载力。第4章受弯构件斜截面承载力计算ucscsvVVVV当仅配箍筋时：郑州大学郑州大学当仅配弯起钢筋时：ucsbVVV4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算uVKV在设计中为保证斜截面受剪承载力，应满足第4章受弯构件斜截面承载力计算三、仅配箍筋梁的受剪承载力计算郑州大学郑州大学(a)均布荷载情况1.混凝土的受剪承载力4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算cV123400.7246810121416182022ut0Vfbh0lh(b)集中荷载情况12340123456780.75ut0Vfbh0tc7.0bhfV第4章受弯构件斜截面承载力计算郑州大学郑州大学0123450.51.01.52.02.56svyvut0t0.71.25fVfbhfut0Vfbhsvyvtff仅配箍筋简支梁Vcs实测值与计算值的比较4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算2.箍筋的受剪承载力svVsvsvyv01.25AVfhs3.仅配箍筋梁的受剪承载力计算矩形、T形和Ⅰ形截面的受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：规范规定：ucscsvKVVVVV第4章受弯构件斜截面承载力计算式中：ft——砼轴心抗拉强度设计值；b——矩形截面宽度或T形、Ⅰ形截面的腹板宽度；h0——截面有效高度；fyv——箍筋抗拉强度设计值，不大于360N/mm2。郑州大学郑州大学4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算svucst0yv00.71.25AKVVVfbhfhs第4章受弯构件斜截面承载力计算设计时，当时，不需弯起钢筋，但当csKVVcsKVV采取措施（1）设置斜钢筋（2）将箍筋加密或加粗（3）增大截面尺寸（4）提高砼强度等级郑州大学郑州大学4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算对承受集中力为主的重要的独立梁svucst0yv00.5AKVVVfbhfhs第4章受弯构件斜截面承载力计算四、抗剪弯起钢筋的计算sbsbsysbssinsinVTfA式中：Asb——同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积；αs——弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力svut0yv0ysbs0.71.25sinAKVVfbhfhfAs郑州大学郑州大学4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算1.弯起钢筋的受剪承载力第4章受弯构件斜截面承载力计算郑州大学郑州大学4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算2.计算抗剪弯起钢筋剪力设计值的取值计算弯起钢筋时V的取值规定及弯筋间距要求当计算支座截面第一排（对支座而言）弯起钢筋时，取支座边缘处的最大剪力设计值V1弯起钢筋的计算一直要进行到最后一排弯起钢筋进入Vcs/K的控制区段为止。当计算以后每排弯起钢筋时，取用前一排（对支座而言）弯起钢筋弯起点处的剪力设计值V2……第4章受弯构件斜截面承载力计算五、在梁顶作用分布荷载的受弯构件郑州大学郑州大学4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算斜截面隔离体0VVgc为了安全起见，规定暂取离支座边缘为0.5h0处的截面剪力。规范规定：荷载必须是分布荷载，在距支座边缘范围内没有集中荷载；分布荷载必须是直接作用在梁顶上的。必须具备两个条件：第4章受弯构件斜截面承载力计算1、上限值——截面尺寸或混凝土强度等级的下限及最大配箍率当≤4.0时，属于一般的梁，应满足whbc00.25KVfbh郑州大学郑州大学4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算六、公式的适用条件当≥6.0时，属于薄腹梁，应满足whbc00.2KVfbh第4章受弯构件斜截面承载力计算对T形或I形截面简支梁，当有实践经验时c00.3KVfbh当4.0＜＜6.0时，应满足whbc00.025(14)whKVfbhb防止发生斜压破坏及限制斜裂缝开展宽度目的：郑州大学郑州大学4.4受弯构件斜截面受剪承载力计算第4章受弯构件斜截