第四章-受弯构件斜截面受剪承载力计算模板.docx

第四章-受弯构件斜截面受剪承载力计算第4章受弯构件的斜截面承载力教学要求:1深刻理解受弯构件斜截面受剪的三种破坏形态及其防止对策。2熟练掌握梁的斜截面受剪承载力计算。3理解梁内纵向钢筋弯起和截断的构造要求。4知道梁内各种钢筋,包括纵向受力钢筋、纵向构造钢筋、架立筋和箍筋等的构造要求。概述在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时,还要保证斜截面承载力,它包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力两方面。工程设计中,斜截面受剪承载力是由计算和构造来满足的,斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来保证的。图4-1箍筋和弯起钢筋图4-2钢筋弯起处劈裂裂缝工程设计中,应优先选用箍筋,然后再考虑采用弯起钢筋。由于弯起钢筋承受的拉力比较大,且集中,有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝,见图4-2。因此放置在梁侧边缘的钢筋不宜弯起,梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起,顶层钢筋中的角部钢筋不应弯下。弯起钢筋的弯起角宜取45°或60°斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态腹剪斜裂缝与弯剪斜裂缝钢筋混凝土梁在剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内,将产生斜裂缝。主拉应力:,主压应力主应力的作用方向与构件纵向轴线的夹角a可按下式确定:图4-3主应力轨迹线图4-4斜裂缝(a)腹剪斜裂缝;(b)弯剪斜裂缝这种由竖向裂缝发展而成的斜裂缝,称为弯剪斜裂缝,这种裂缝下宽上细,是最常见的,如图4-4(b)所示。剪跨比在图4-5所示的承受集中荷载的简支梁中,最外侧的集中力到临近支座的距离a称为剪跨,剪跨a与梁截面有效高度h0的比值,称为计算截面的剪跨比,简称剪跨比,用λ表示,λ=a/h0。对于承受集中荷载的简支梁,λ=M/(Vh0)=a/h0,即这时的剪跨比与广义剪跨比相同。对于承受均布荷载的简支梁,设l为梁的跨度,βl为计算截面离支座的距离,则λ可表达为跨高比l/h0的函数:剪跨比λ反映了截面上正应力σ和剪应力τ的相对比值,在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态有着决定性的影响,对斜截面受剪承载力也有着极为重要的影响。斜截面受剪破坏的三种主要形态1无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态图4-6主应力迹线分布图在剪跨比小的图4-6(a)中,在集中力到支座之间有虚线所示的主压应力迹线,即力是按斜向短柱的形式传递的。可见,剪跨比小时,主要是斜向受压而产生斜压破坏。在剪跨比大的图4-6(c)中,集中力与支座之间没有直接的主压应力迹线,故以弯曲传力为主,产生沿主压应力迹线的斜裂缝,并发展为斜拉破坏。试验也表明,无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态与剪跨比λ有决定性的关系,主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种破坏形态。图4-7斜截面破坏形态(a)斜压破坏;(b)剪压破坏;(c)斜拉破坏(1)斜压破坏(图4-7a)λ<1时,发生斜压破坏。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I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压坏,因此受剪承载力取决于混凝土的抗压强度,是斜截面受剪承载力中最大的。(2)剪压破坏(图4-7b)1≤λ≤3时,常发生剪压破坏。其破坏特征通常是,在弯剪区段的受拉区边缘先出现一些竖向裂缝,它们沿竖向延伸一小段长度后,就斜向延伸形成一些斜裂缝,而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝,称为临界斜裂缝,临界斜裂缝出现后迅速延伸,使斜截面剪压区的高度缩小,最后导致剪压区的混凝土破坏,使斜截面丧失承载力。(3)斜拉破坏(图4-7c)λ>3时,常发生斜拉破坏。其特点是当竖向裂缝一出现,就迅速向受压区斜向伸展,斜截面承载力随之丧失。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近,破坏过程急骤,破坏前梁变形很小,具有很明显的脆性,其斜截面受剪承载力最小。图4-8斜截面破坏的F-f曲线图4-8为三种破坏形态的荷载-挠度(F-f)曲线图。可见,三种破坏形态的斜截面受剪承载力是不同的,斜压破坏时最大,其次为剪压,斜拉最小。它们在达到峰值荷载时,跨中挠度都不大,破坏时荷载都会迅速下降,表明它们都属脆性破坏类型,是工程中应尽量避免的。另外,这三种破坏形态虽然都是属于脆性破坏类型,但脆性程度是不同的。混凝土的极限拉应变值比极限压应变值小得多,所以斜拉破坏最脆,斜压破坏次之。为此,规范规定用构造措施,强制性地来防止斜拉、斜压破坏,而对剪压破坏,因其承载力变化幅度相对较大所以是通过计算来防止的。2有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态配置箍筋的有腹筋梁,它的斜截面受剪破坏形态是以无腹筋梁为基础的,也分为斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种破坏形态。这时,除了剪跨比对斜截面破坏形态有决定性的影响以外,箍筋的配置数量对破坏形态也有很大的影响。当λ>3,且箍筋配置数量过少时,斜裂缝一旦出现,与斜裂缝相交的箍筋承受不了原来由混凝土所负担的拉力,箍筋立即屈服而不能限