教学PPT钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力新.ppt

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1、无腹筋梁的斜截面上的应力状态及破坏形式无腹筋梁的斜截面上的应力状态及破坏形式有腹筋梁的斜截面受剪承载力计算有腹筋梁的斜截面受剪承载力计算钢筋混凝土梁的斜截面受弯承载力钢筋混凝土梁的斜截面受弯承载力钢筋骨架的构造钢筋骨架的构造钢筋混凝土构件施工图钢筋混凝土构件施工图第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算如图如图5-1所示，简支梁在两个对称所示，简支梁在两个对称荷载作用下产生的效应是弯矩和剪力。荷载作用下产生的效应是弯矩和剪力。按材力公式分析，在弯剪区段，由于按材力公式分析，在弯剪区段，由于M和和V的存在产生正应力和剪应力以及的存在产生正应力和剪应力以及主拉

2、应力和主压应力。主拉应力和主压应力。22tp4222cp42主拉应力：主拉应力：主压应力：主压应力：22tg主应力的作用方向与梁轴线的夹角：主应力的作用方向与梁轴线的夹角：图5-1 主应力迹线第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算5.1.1 斜截面受力分析与破坏分析斜截面受力分析与破坏分析5.1 概述概述 随着荷载的增加。当弯剪区的主拉应力随着荷载的增加。当弯剪区的主拉应力 tp ft时，就会产生时，就会产生与主应力的方向相垂直的斜裂缝。如果斜截面受剪承载力不足，与主应力的方向相垂直的斜裂缝。如果斜截面受剪承载力不足，就可能沿某一主要斜裂缝截面发生破坏。

3、就可能沿某一主要斜裂缝截面发生破坏。称斜截面破坏。称斜截面破坏。第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算斜裂缝的形态斜裂缝的形态：弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝 特点：裂缝下宽上窄特点：裂缝下宽上窄 腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝 特点：裂缝中间宽两头窄特点：裂缝中间宽两头窄图5-2 斜裂缝的形态第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算 为了防止梁沿斜截面破坏，就需要在梁内设置足够为了防止梁沿斜截面破坏，就需要在梁内设置足够的抗剪钢筋，其通常由与梁轴线垂直的箍筋和与主拉应的抗剪钢筋，其通常由与梁轴线垂直的箍筋和与主拉应力方向平行的斜筋共同

4、组成。斜筋常利用正截面承载力力方向平行的斜筋共同组成。斜筋常利用正截面承载力多余的纵向钢筋弯起而成，所以又称弯起钢筋。多余的纵向钢筋弯起而成，所以又称弯起钢筋。箍筋与弯起钢筋通称腹筋。箍筋与弯起钢筋通称腹筋。有腹筋梁：有腹筋梁：箍筋、弯起钢筋（斜筋）、纵筋箍筋、弯起钢筋（斜筋）、纵筋无腹筋梁无腹筋梁:是指不配箍筋、弯起钢筋的梁是指不配箍筋、弯起钢筋的梁实际中一般都要配箍箍筋，有时还配有弯起钢筋。实际中一般都要配箍箍筋，有时还配有弯起钢筋。图5-3 梁的钢筋骨架图4-3 钢筋骨架图4-3 钢筋骨架第4章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算纵向钢筋承担的拉力纵向

5、钢筋承担的拉力T；余留截面混凝土承担的剪力余留截面混凝土承担的剪力VC；斜裂缝上端余留截面混凝土承担的压力斜裂缝上端余留截面混凝土承担的压力DC；纵向钢筋承担的剪力纵向钢筋承担的剪力Vd（纵筋的销栓力）（纵筋的销栓力）;骨料咬合力的竖向分力骨料咬合力的竖向分力Vay。从图从图5-4中可知，荷载在斜中可知，荷载在斜截面截面BC上引起的弯矩为上引起的弯矩为MB，剪，剪力为力为VA，而在斜截面，而在斜截面BC上的抵抗上的抵抗力有以下几部分：力有以下几部分：图5-4 梁隔离体受力图取斜裂缝以左部分梁为隔离体分析取斜裂缝以左部分梁为隔离体分析第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载

6、力计算承载力计算2.无腹筋梁受力及破坏分析无腹筋梁受力及破坏分析由力的平衡条件可得平衡由力的平衡条件可得平衡V VB B的抗剪力的抗剪力VB=Vc+Vay+Vd Vc由力矩平衡条件可得由力矩平衡条件可得T 和和C形成的平衡形成的平衡MB的抗弯力矩的抗弯力矩式中式中 T纵向钢筋承受的拉力；纵向钢筋承受的拉力；z钢筋拉力钢筋拉力T到混凝土压应力合力到混凝土压应力合力C点的力臂。点的力臂。c斜裂缝的水平投影长度。斜裂缝的水平投影长度。MB=T z+Vd cT z梁的抗剪能力主要是余留截面上混凝土承担的梁的抗剪能力主要是余留截面上混凝土承担的Vc。第4章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截

7、面 承载力计算承载力计算剪压区内的混凝土压应力剪压区内的混凝土压应力、切应力、切应力将大大增加；将大大增加；纵向钢筋应力突然增加；纵向钢筋应力突然增加；钢筋与混凝土之间粘结应力的增加，有可能出现沿纵向钢钢筋与混凝土之间粘结应力的增加，有可能出现沿纵向钢筋的粘结裂缝或撕裂裂缝。筋的粘结裂缝或撕裂裂缝。斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化第4章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算图图5 5-5 粘结裂缝和撕裂裂缝粘结裂缝和撕裂裂缝5.1.2 无腹筋梁的受剪破坏形态无腹筋梁的受剪破坏形态 剪跨比是剪跨a和截面有效高度h0的比值，即=a/

8、h0。a集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离。对于承受均布荷载的梁，剪跨比的影响可用跨高比l/h表示。第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算 1.1.斜拉破坏斜拉破坏 发生条件：发生条件：当剪跨比当剪跨比较大时（一般较大时（一般3)，破坏特点：整个破坏过程急速而突然，破坏荷载比破坏特点：整个破坏过程急速而突然，破坏荷载比斜裂缝形成时的荷载增加不多。斜裂缝形成时的荷载增加不多。破坏原因：余留截面上的主拉应力超过了混凝土的破坏原因：余留截面上的主拉应力超过了混凝土的抗拉强度所致。抗拉强度所致。图图5-6 斜拉破坏形态斜拉破坏形态第5章 钢筋混凝土受弯构件

9、斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算抗剪承载力取决于混凝土的抗拉强度抗剪承载力取决于混凝土的抗拉强度 2.剪压破坏剪压破坏 发生条件：发生条件：当剪跨比当剪跨比适中时（一般适中时（一般13），），破坏特点：破坏过程缓慢，破坏时的荷载明显高于斜裂破坏特点：破坏过程缓慢，破坏时的荷载明显高于斜裂缝出现时的荷载。缝出现时的荷载。破坏原因：余留截面上混凝土的主压应力超过了混凝土破坏原因：余留截面上混凝土的主压应力超过了混凝土在压力和剪力共同作用下的抗压强度。在压力和剪力共同作用下的抗压强度。图5-7 剪压破坏形态第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力

10、计算抗剪承载力主要取决于混凝土在复合应力下的抗压强度抗剪承载力主要取决于混凝土在复合应力下的抗压强度 3.斜压破坏斜压破坏 发生条件：发生条件：当剪跨比当剪跨比较小时（一般较小时（一般1），），破坏特点：斜裂缝细而密，破坏时的荷载也明显高于斜破坏特点：斜裂缝细而密，破坏时的荷载也明显高于斜裂缝出现时的荷载。裂缝出现时的荷载。破坏原因：主压应力超过了混凝土的抗压强度所致。破坏原因：主压应力超过了混凝土的抗压强度所致。图图5-8 斜压破坏形态斜压破坏形态第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算抗剪承载力取决于混凝土的抗压强度抗剪承载力取决于混凝土的抗压强度 斜

11、拉破坏为受拉脆性破坏，斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性性质最显著；脆性性质最显著；斜压破坏为受压脆性破坏；斜压破坏为受压脆性破坏；剪压破坏界于受拉和受压脆剪压破坏界于受拉和受压脆性破坏之间。性破坏之间。无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的无腹筋梁的受剪破坏都是脆性的 图5-9 斜截面破坏的P-f 曲线P f斜压破坏剪压破坏斜拉破坏第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算 三种破坏形式的承载力：三种破坏形式的承载力：斜拉破坏最高，剪压破坏次之，斜拉破坏最低。斜拉破坏最高，剪压破坏次之，斜拉破坏最低。5.1.3 影响斜截面受剪承载力的主要因素影响斜截面受剪承载力的主要因素

12、 1.剪跨比剪跨比 按斜压破坏按斜压破坏(1)、剪压破坏剪压破坏(13)的顺序变化，的顺序变化，其受剪承载力则逐渐减其受剪承载力则逐渐减弱。当弱。当3时，剪跨比的时，剪跨比的影响将不明显影响将不明显 第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算图5-10 剪跨比的影响 2.混凝土强度混凝土强度fcu 剪跨比剪跨比一定时，受剪一定时，受剪承载力随混凝土强度承载力随混凝土强度fcu的的提高而提高，两者基本呈提高而提高，两者基本呈线性关系。线性关系。第4章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算 3.纵筋配筋率纵筋配筋率 由于纵筋的增

13、加相由于纵筋的增加相应地加大了剪压区混凝应地加大了剪压区混凝土的高度，间接地提高土的高度，间接地提高了梁的抗剪能力。影响了梁的抗剪能力。影响程度和剪跨比有关程度和剪跨比有关 图5-11 混凝土强度的影响 图5-12 纵筋配筋率的影响 5.1.4无腹筋梁斜截面受剪承载力的计算无腹筋梁斜截面受剪承载力的计算混凝土结构设计规范根据大量的试验结果，取具有一定可靠度的偏下限经验公式来计算斜截面受剪承载力。1 1矩形、矩形、T T形和工形截面的一般受弯构件形和工形截面的一般受弯构件 Vc=0.7hftbh0 2集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁 对于不与楼板整浇的独立梁，在集中荷载下，或同时作用

14、多种荷载且其中集中荷载在支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上时0tc175.1bhfV当1.5时，取=1.5；当3.0时，取3.0 无腹筋梁在实际工程中，一般仅用于板类和基础等构件。14h0800h第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算 5.2.1 斜裂缝发生前后梁内受力特点斜裂缝发生前后梁内受力特点 1.拱形桁架模型拱形桁架模型 压区混凝土为上弦杆，受拉纵筋为下弦杆，腹筋为竖向拉压区混凝土为上弦杆，受拉纵筋为下弦杆，腹筋为竖向拉杆，斜裂缝间的混凝土则为斜压杆。杆，斜裂缝间的混凝土则为斜压杆。5-13 有腹筋梁的剪力传递图5.2 有腹筋

15、梁斜截面受剪承载力计算有腹筋梁斜截面受剪承载力计算第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算5.2.2 腹筋的作用腹筋的作用 (1)与斜裂缝相交的腹筋本身能承担很大一部分剪力。与斜裂缝相交的腹筋本身能承担很大一部分剪力。(2)腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，保腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，保留了更大的剪压区高度，从而提高了混凝土的受剪承载力留了更大的剪压区高度，从而提高了混凝土的受剪承载力Vc。(3)腹筋能有效地减少斜裂缝的开展宽度，提高斜截面上的腹筋能有效地减少斜裂缝的开展宽度，提高斜截面上的骨料咬合力骨料咬合力Va。(4)箍

16、筋可限制纵向钢筋的竖向位移，有效地阻止混凝土箍筋可限制纵向钢筋的竖向位移，有效地阻止混凝土沿纵筋的撕裂，从而提高纵筋的沿纵筋的撕裂，从而提高纵筋的“销栓作用销栓作用”Vd。第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算5.2.3 有腹筋梁的斜截面破坏形态有腹筋梁的斜截面破坏形态 （1）斜拉破坏）斜拉破坏：当当 3，且箍筋配置的数量过少，且箍筋配置的数量过少，将发，将发生斜拉破坏。破坏特征与无腹筋梁相同，破坏时箍筋被拉断。生斜拉破坏。破坏特征与无腹筋梁相同，破坏时箍筋被拉断。（2）剪压破坏：）剪压破坏：箍筋的配置数量适当，且剪跨比箍筋的配置数量适当，且剪跨比 10.7ftbh0V0.7ftbh0150h300150200300h 500200300500800300400 梁中箍筋的最大间距梁中箍筋的最大间距Smax第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面钢筋混凝土受弯构件斜截面 承载力计算承载力计算5.2.7 斜截面受剪承载力的计算位置斜截面受剪承载力的计算位置1）支座边缘截面（1-1