斜截面破壞8章

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件斜截面承載力第6章構(gòu)件斜截面承載力主要內(nèi)容：受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究斜截面受剪承載力計(jì)算構(gòu)造要求偏心受力構(gòu)件的受剪承載力重點(diǎn)：受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究斜截面受剪承載力計(jì)算

腹筋的作用

箍筋：①提高斜截面受剪承載力；②與縱筋綁扎，形成鋼筋骨架→便于施工；③防止縱筋過(guò)早壓曲，約束核心混凝土。

彎起鋼筋：由縱筋彎起形成承受較大的剪力。第6章構(gòu)件斜截面承載力6.1概述梁的箍筋和彎起鋼筋1無(wú)腹筋簡(jiǎn)支梁的受剪性能

斜裂縫形成以前的應(yīng)力狀態(tài)

第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究斜裂縫出現(xiàn)前的應(yīng)力狀態(tài)在主要承受彎矩的區(qū)段內(nèi)，產(chǎn)生正截面受彎破壞；而在剪力和彎矩共同作用的支座附近區(qū)段內(nèi)，則會(huì)產(chǎn)生斜截面受剪破壞或斜截面受彎破壞。第6章構(gòu)件斜截面承載力2．斜裂縫形成以后斜裂縫出現(xiàn)后的應(yīng)力狀態(tài)斜截面上的抗力

①剪壓面上的壓力和剪力；②斜截面相對(duì)錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的骨料咬合力；③縱向鋼筋的銷栓剪力；④縱向鋼筋的拉力。應(yīng)力狀態(tài)的變化

①剪壓區(qū)的應(yīng)力，增大；②縱向鋼筋的拉力突然增大。（見(jiàn)273頁(yè)）

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究2有腹筋簡(jiǎn)支梁的受剪性能

剪跨比（Shearspanratio）對(duì)矩形截面梁，任一截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力可表示為

則：定義：——廣義剪跨比

：反映了梁截面上正應(yīng)力與剪應(yīng)力（或彎矩M與V）的相對(duì)大小，影響梁的剪切破壞形態(tài)。

●

較大，說(shuō)明（或M）較大截面容易被拉壞；

●

較小，說(shuō)明（或V）較大截面容易被壓壞。第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究第6章構(gòu)件斜截面承載力對(duì)于集中荷載作用下的簡(jiǎn)支梁集中荷載作用下的簡(jiǎn)支梁

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究第6章構(gòu)件斜截面承載力斜拉破壞剪壓破壞斜壓破壞當(dāng)剪跨比較大(λ>3)時(shí)，或箍筋配置不足時(shí)出現(xiàn)。特點(diǎn)是斜裂縫一出現(xiàn)梁即破壞。當(dāng)剪跨比較小(λ<1)時(shí)，或箍筋配置過(guò)多時(shí)易出現(xiàn)。此破壞系由梁中主壓應(yīng)力所致。當(dāng)剪跨比一般(1<λ<3)時(shí)，箍筋配置適中時(shí)出現(xiàn)。此破壞系由梁中剪壓區(qū)壓應(yīng)力和剪應(yīng)力聯(lián)合作用所致梁斜截面剪切破壞形態(tài)當(dāng)集中荷載距支座較近，即剪跨比λ<1較小時(shí)（或?qū)己奢d作用下為跨高比<3時(shí)）或箍筋配置過(guò)多，截面尺寸較小時(shí)。破壞特征：箍筋未屈服，脆性破壞首先在梁腹部出現(xiàn)一系列相互平行的腹剪斜裂縫，向支座和集中荷載作用處發(fā)展，這些斜裂縫將梁腹分割成若干個(gè)斜向短柱，最后由于混凝土斜向壓酥而壓壞。有(無(wú)）腹筋梁沿斜截面破壞形態(tài)：1、斜壓破壞二、有腹筋梁沿斜截面破壞形態(tài)：2、剪壓破壞

當(dāng)剪跨比為1～3（對(duì)均布荷載作用下跨高比為），箍筋配置適中時(shí)發(fā)生。先在剪跨段內(nèi)出現(xiàn)彎剪斜裂縫，當(dāng)荷載繼續(xù)增加到某一數(shù)值時(shí)，形成臨界斜裂縫。最后剪壓區(qū)砼在壓力剪力復(fù)合應(yīng)力作用下達(dá)到極值砼壓碎。破壞特征：箍筋屈服，混凝土達(dá)到極限，仍為脆性破壞二、有腹筋梁沿斜截面破壞的形態(tài)：3、斜拉破壞當(dāng)剪跨比λ>3（對(duì)均布荷載作用下跨高比為）或箍筋配置過(guò)少常發(fā)生這種破壞。

特點(diǎn)是當(dāng)彎曲裂縫一旦出現(xiàn)很快發(fā)展，形成臨界斜裂縫，并迅速向受壓區(qū)斜向延伸，梁的承載能力隨之喪失。破壞特征：脆性破壞斜壓破壞——超筋破壞斜拉破壞——少筋破壞剪壓破壞——適筋破壞—設(shè)計(jì)采用模式設(shè)計(jì)中要防止脆性破壞二、有腹筋梁沿斜截面破壞的形態(tài)：從圖中可以看到各種破壞形態(tài)的承載能力各不相同，斜壓破壞時(shí)承載力最大，其次為剪壓，斜拉最小在有腹筋梁中，截面合適，箍筋配置數(shù)量適當(dāng)，剪壓破壞是斜截面受剪破壞中最常見(jiàn)的一種破壞形態(tài)。三種破壞形態(tài)的荷載撓（P-f）曲線示意圖（一）

剪跨比（二）混凝土強(qiáng)度（三）縱筋配筋率ρ（四）配箍率和箍筋強(qiáng)度（五）斜截面上的骨料咬合力（六）截面尺寸和形狀影響斜截面受剪承載力的主要因素第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究剪跨比試驗(yàn)表明，剪跨比越大，有腹筋梁的抗剪承載力越低，如圖所示。對(duì)無(wú)腹筋梁來(lái)說(shuō)，剪跨比越大，抗剪承載力也越低，但當(dāng)λ≥3，剪跨比的影響不再明顯。3影響斜截面受剪承載力的主要因素剪跨比對(duì)有腹筋梁受剪承載力的影響第6章構(gòu)件斜截面承載力混凝土強(qiáng)度

斜截面受剪承載力隨混凝土的強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高。梁斜壓破壞時(shí)，受剪承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。梁為斜拉破壞時(shí)，受剪承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度，而抗拉強(qiáng)度的增加較抗壓強(qiáng)度來(lái)得緩慢，故混凝土強(qiáng)度的影響就略小。剪壓破壞時(shí)，混凝土強(qiáng)度的影響則居于上述兩者之間。

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究第6章構(gòu)件斜截面承載力

縱向鋼筋配筋率

試驗(yàn)表明，梁的受剪承載力隨縱向鋼筋配筋率ρ的提高而增大。這主要是縱向受拉鋼筋約束了斜裂縫長(zhǎng)度的延伸，從而增大了剪壓區(qū)面積的作用?？v向鋼筋配筋率對(duì)有腹筋梁受剪承載力的影響

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究

6.2受彎構(gòu)件受剪性能的試驗(yàn)研究第6章構(gòu)件斜截面承載力配箍率和箍筋強(qiáng)度

有腹筋梁出現(xiàn)斜裂縫后，箍筋不僅直接承受相當(dāng)部分的剪力，而且有效地抑制斜裂縫的開展和延伸，對(duì)提高剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力和縱向鋼筋的銷栓作用有著積極的影響。試驗(yàn)表明，在配箍最適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，梁的受剪承載力隨配箍量的增多、箍筋強(qiáng)度的提高而有較大幅度的增長(zhǎng)。

箍筋對(duì)有腹筋梁受剪承載力的影響（四）配箍率和箍筋強(qiáng)度定義：

------配箍率；n----同一截面內(nèi)箍筋的肢數(shù)；

----單肢箍筋的截面面積；b---截面寬度；s-----箍筋間距；----配箍特征系數(shù)

5）截面尺寸和截面形狀的影響a.截面尺寸的影響截面尺寸對(duì)無(wú)腹筋梁的受剪承載力有影響，尺寸大的構(gòu)件，破壞時(shí)的平均剪應(yīng)力（τ=V/bh0），比尺寸小的構(gòu)件要降低。有試驗(yàn)表明，在其他參數(shù)（混凝土強(qiáng)度、縱筋配筋率、剪跨比）保持不變時(shí)，梁高擴(kuò)大4倍，受剪承載力可下降25%~30%。對(duì)于有腹筋梁，截面尺寸的影響將減小。b．截面形狀的影響這主要是指T形截面梁，其翼緣大小對(duì)受剪承載力有一定影響。適當(dāng)增加翼緣寬度，可提高受剪承載力25%，但翼緣過(guò)大，增大作用就趨于平緩。但是，翼緣對(duì)斜壓破壞的抗剪承載力提高不明顯，通常偏于安全的忽略翼緣的抗剪貢獻(xiàn)。第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.3受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算約束梁的受力特點(diǎn)受剪承載力低于簡(jiǎn)支梁由于約束梁剪跨段內(nèi)存在彎矩符號(hào)相反的正、負(fù)彎矩區(qū)段，在反彎點(diǎn)兩側(cè)梁端彎矩方向相同，縱向鋼筋應(yīng)力方向相反，縱筋兩端受力方向相同，使粘結(jié)力易遭到破壞。粘結(jié)裂縫的開展，引起縱筋外側(cè)砼保護(hù)層剝落；并引起縱筋受拉區(qū)延伸，使受壓區(qū)縱筋變成受拉，二者均使得剪壓區(qū)砼的剪應(yīng)力和壓應(yīng)力增大，梁的受剪承載力降低。

5連續(xù)梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力連續(xù)梁的應(yīng)力重分布第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.3受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算約束梁的受剪承載力

●廣義剪跨比為梁的實(shí)際剪跨比，其值小于計(jì)算剪跨比；即●約束梁的受剪承載力低于相同條件的簡(jiǎn)支梁，但若計(jì)算時(shí)不用廣義剪跨比，而用計(jì)算剪跨比，則計(jì)算結(jié)果偏低。●約束梁的受剪承載力仍用簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式，但采用計(jì)算剪跨比?！窆降纳稀⑾孪迼l件與簡(jiǎn)支梁相同。第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.3受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算假定梁的斜截面受剪承載力Vu由斜裂縫上剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力Vc，與斜裂縫相交的箍筋的抗剪能力Vsv和與斜裂縫相交的彎起鋼筋的抗剪能力Vsb三部分所組成。由平衡條件∑Y=0可得：

Vu=Vc+Vsv+VsbVuVcVsVsb受剪承載力的組成如令Vcs為箍筋和混凝土共同承受的剪力，即Vcs=Vc+Vsv

則

Vu=Vcs+Vsb1計(jì)算原則第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.3受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算相對(duì)名義剪應(yīng)力Vcs/ftbho與配箍系數(shù)的關(guān)系如下系數(shù)αsαsv與荷載形式和截面形狀等因素有關(guān)2僅配有箍筋梁的斜截面受剪承載力對(duì)于矩形、T形等的一般受彎構(gòu)件集中荷載作用下的獨(dú)立梁0bhfVtursvfyv/ft矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件0.240.2~0.25cfcft1.000.70(0.2~0.25c-0.7)fcft11.25集中荷載作用下的獨(dú)立梁0bhfVtursvfyv/ft0.240.2~0.25cfcft0.940.70(0.2~0.25c-)fcft1.75+1=1.50.680.44=3第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.3受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算

均布荷載作用下矩形、T形和I形截面的簡(jiǎn)支梁，當(dāng)僅配箍筋時(shí)，斜截面受剪承載力的計(jì)算公式

對(duì)集中荷載作用下的矩形、T形和I形截面獨(dú)立簡(jiǎn)支梁當(dāng)僅配箍筋時(shí)，斜截面受剪承載力的計(jì)算公式1.5≤λ≤3.0集中荷載產(chǎn)生剪力大于75%時(shí)：第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.3受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算3配有箍筋和彎起鋼筋梁的斜截面受剪承載力第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.3受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算上限值—最小截面尺寸

當(dāng)≤4.0時(shí)，屬于一般的梁，應(yīng)滿足

當(dāng)≥6.0時(shí)，屬于薄腹梁，應(yīng)滿足

當(dāng)4.0<<6.0時(shí)，屬于薄腹梁，應(yīng)滿足

4公式的適用范圍下限值—箍筋最小含量

為了避免發(fā)生斜拉破壞，《規(guī)范》規(guī)定，配箍率應(yīng)大于最小配箍率，箍筋最小配筋率為

h0h0h0hfhwhhfhfhw(a)

hw=h0

(b)

hw=h0–hf

(c)

hw=h0–hf–

hf

hw取值示意圖2)箍筋的最小配箍率（避免斜拉破壞）在滿足最小配箍率的要求后，如箍筋選得較粗而配置較稀，則可能因箍筋間距過(guò)大在兩根箍筋之間出現(xiàn)不與箍筋相交的斜裂縫，使箍筋無(wú)法發(fā)揮作用.《規(guī)范》規(guī)定梁中箍筋的最大間距

梁高h(yuǎn)（mm）1502002003002503503004003）按構(gòu)造配筋的情況當(dāng)梁承受的剪力較小而截面尺寸較大時(shí)，當(dāng)滿足下式時(shí)：或即可以不進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，按構(gòu)造要求選配箍筋。為此《規(guī)范》規(guī)定了箍筋的最大間距（mm）為了使鋼筋骨架具有一定的剛性，便于制作安裝，箍筋的直徑不應(yīng)太小。

梁高箍筋最小直徑（mm）當(dāng)梁中配有計(jì)算需要的縱向受壓鋼筋時(shí)箍筋的直徑尚不小于縱向受壓鋼筋的最大直徑的1/4）梁高h(yuǎn)（mm）150200200300250350300400第6章構(gòu)件斜截面承載力

6.4受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）支座邊緣截面（1-1）；（2）腹板寬度改變處截面（2-2）；（3）箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）；（4）受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面（4-4）。1計(jì)算截面的確定第6章構(gòu)件斜截面承載力斜截面受剪承載力的計(jì)算按下列步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：

1．求內(nèi)力，繪制剪力圖；2．驗(yàn)算是否滿足截面限制條件，如不滿足，則應(yīng)加大截面尺寸或提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；3．驗(yàn)算是否需要按計(jì)算配置腹筋。4．計(jì)算腹筋（1）對(duì)僅配置箍筋的梁，可按下式計(jì)算：對(duì)矩形、T形和工字形截面的一般受彎構(gòu)件

2設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)集中荷載作用下的獨(dú)立梁

（2）同時(shí)配置箍筋和彎起鋼筋的梁，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和構(gòu)造要求配置箍筋確定Vcs，然后按下式計(jì)算彎起鋼筋的面積。

6.4受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算第6章構(gòu)件斜截面承載力

也可以根據(jù)受彎承載力的要求，先選定彎起鋼筋再按下式計(jì)算所需箍筋：

然后驗(yàn)算彎起點(diǎn)的位置是否滿足斜截面承載力的要求。

6.4受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算【例題1】受均布荷載作用的矩形簡(jiǎn)支梁，截面尺寸、支承情況如圖所示。均布荷載設(shè)計(jì)值q＝90kN/m，縱筋為熱軋HRB335級(jí)鋼筋，混凝土為C20級(jí)，箍筋為熱軋HPB300級(jí)。求：此梁需配置的箍筋。例題選講：（1）求支座邊緣截面的剪力設(shè)計(jì)值【解】基本參數(shù)：HRB335級(jí)縱筋fy=300N/mm2，C20級(jí)混凝土ft=1.1N/mm2，fc=9.6N/mm2，HPB300級(jí)箍筋fyv=270N/mm2。（2）驗(yàn)算截面尺寸（3）驗(yàn)算是否需要計(jì)算配置箍筋（4）求配箍量【例題2】已知一矩形截面簡(jiǎn)支梁，荷載及支承情況如下圖所示。截面尺寸b×h=200mm×500mm（h0＝440mm），混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25級(jí)，箍筋為熱軋HPB300級(jí)鋼筋。求：此梁需配置的箍筋?！窘狻浚?）求支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值（2）驗(yàn)算截面尺寸（3）確定箍筋數(shù)量

該梁既受集中荷載作用，又受均布荷載作用，集中荷載在兩支座截面上引起的剪力值所占的比例分別為：所以，梁的左右兩半?yún)^(qū)應(yīng)按不同的公式計(jì)算受剪承載力。箍筋箍筋、彎筋一般荷載集中荷載，或>75％1.先確定箍筋，求Vcs，再確定彎筋2.先確定彎筋，再代入確定箍筋注意：完成配筋后，需驗(yàn)算彎起點(diǎn)位置承載力?！纠}3】受均布荷載作用的矩形簡(jiǎn)支梁，截面尺寸、支承情況如圖所示。均布荷載設(shè)計(jì)值q＝90kN/m，縱筋為熱軋HRB335級(jí)鋼筋，混凝土為C20級(jí)，箍筋為熱軋HPB300級(jí),雙肢。求：此梁需配置的彎起筋，并驗(yàn)算截面承載力。（1）求支座邊緣截面的剪力設(shè)計(jì)值【解】基本參數(shù)：HRB335級(jí)縱筋fy=300N/mm2，C20級(jí)混凝土ft=1.1N/mm2，fc=9.6N/mm2，HPB300級(jí)箍筋fyv=270N/mm2。（2）驗(yàn)算截面尺寸（3）求Vcs(一般荷載)（4）求彎起鋼筋的截面面積Asb根據(jù)已配的縱筋，可將中間一根直徑為22mm的鋼筋彎起，則實(shí)有：（5）驗(yàn)算全梁斜截面承載力驗(yàn)算全梁斜截面承載力，主要是驗(yàn)算受力和配筋有突變的點(diǎn)，故本題只驗(yàn)算彎筋彎起點(diǎn)即可。如右圖所示，該處的剪力設(shè)計(jì)值為：V＝117000N>104836.55N不滿足要求。方案一：加密箍筋重選，則實(shí)有方案二：?jiǎn)为?dú)設(shè)置彎起鋼筋如圖所示，可以在彎起點(diǎn)的位置焊接一根鴨筋，也可滿足要求，具體計(jì)算過(guò)程略?！?.4保證斜截面承載力的構(gòu)造措施8.4.1概述8.4.2材料抵抗彎矩8.4.3縱筋彎起的構(gòu)造8.4.4縱筋截?cái)嗯c錨固主要內(nèi)容8.4構(gòu)造措施8.4.1概述

q3φ22設(shè)計(jì)彎矩圖3φ22實(shí)際承載力123既安全，又經(jīng)濟(jì)？8.4.2材料抵抗彎矩的概念

抵抗彎矩就是各截面實(shí)際縱向受拉鋼筋所能承受的彎矩值。當(dāng)梁的截面尺寸，材料強(qiáng)度及鋼筋截面面積確定后，其抵抗彎矩值，可由下式確定。q3φ223φ22充分利用點(diǎn)q3φ22設(shè)計(jì)彎矩圖3φ22123計(jì)算不需要點(diǎn)簡(jiǎn)支梁q3φ18AEFGBC2φ181φ181φ142φ14懸臂梁8.4.3縱向鋼筋彎起的構(gòu)造要求

對(duì)梁縱向鋼筋的彎起必須滿足三個(gè)要求：①滿足正截面受彎承載力的要求；②滿足斜截面受剪承載力的要求；③滿足斜截面受彎承載力的要求。q3φ22設(shè)計(jì)彎矩圖3φ22123計(jì)算不需要點(diǎn)正截面受彎承載力要求S1≤SmaxS2≤Smax斜截面受剪承載力要求斜截面受彎承載力要求q3φ22設(shè)計(jì)彎矩圖3φ22123充分利用點(diǎn)S1≥0.5h0除了上述三個(gè)要求，彎起鋼筋同時(shí)還應(yīng)滿足彎終點(diǎn)的錨固長(zhǎng)度構(gòu)造要求≥20d≥10d拉區(qū)壓區(qū)8.4.3縱向鋼筋彎起的構(gòu)造要求

1.縱向鋼筋的錨固鋼筋外形系數(shù)鋼筋類型光圓鋼筋螺旋肋鋼絲α0.16帶肋鋼筋三股鋼絞線0.140.160.138.4.4縱向鋼筋的錨固與截?cái)鄉(xiāng)as縱筋伸入支座長(zhǎng)度las(mm)截面條件lasV<0.7bh0ftV≥0.7bh0ft≥5d≥12d帶肋鋼筋光圓鋼筋≥15d縱向鋼筋伸入支座的錨固2.縱向鋼筋的截?cái)?1)鋼筋混凝土連續(xù)梁、框架梁支座截面的負(fù)彎矩縱向鋼筋不宜在受拉區(qū)截?cái)?(2)如必須截?cái)鄷r(shí)，其延伸長(zhǎng)度ld可按下表中l(wèi)d1和ld2中取外伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)者確定。其中l(wèi)d1是從“充分利用該鋼筋強(qiáng)度的截面”延伸出的長(zhǎng)