砼結(jié)構(gòu)4交通截面

給水排水工程結(jié)構(gòu)主講教師：馮海英河北工程大學土木工程學院4.1受彎構(gòu)件斜截面受力性能第四章受彎構(gòu)件斜截面承載力計算當主拉應力超過混凝土復合受力下的抗拉強度時，就會出現(xiàn)與主拉應力跡線大致垂直的裂縫。為抵抗主拉應力而采用腹筋：彎起鋼筋、箍筋本章4學時CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.1.1、無腹筋梁受力性能特點：裂縫中間寬兩頭窄彎剪斜裂縫腹剪斜裂縫特點：裂縫下寬上窄1.無腹筋梁斜裂縫類型2.破壞時受力模型剪壓區(qū)剪應力和壓應力明顯增大；與斜裂縫相交的縱筋應力突然增大。拉桿—拱結(jié)構(gòu)4.1斜截面受力性能2/54.1.2.無腹筋梁斜截面破壞形態(tài)a.斜拉破壞c.斜壓破壞b.剪壓破壞抗剪承載力取決于混凝土的抗拉強度?？辜舫休d力主要取決于混凝土在復合應力下的抗壓強度?？辜舫休d力取決于混凝土的抗壓強度。CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.1斜截面受力性能4/54.1.3、有腹筋梁受力性能梁的剪力傳遞機構(gòu)由原來無腹筋梁的拉桿-拱傳遞機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殍旒芘c拱的復合傳遞機構(gòu)。CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.1斜截面受力性能5/5在拱形桁架模型中，基本拱體I視為拱形桁架的上弦壓桿，腹筋間拱體是受壓腹桿，縱向鋼筋是下弦拉桿，箍筋等腹筋是受拉腹桿?？梢娕渲霉拷詈蛷澖钍翘岣吡嚎辜舫休d力的有效措施。ＶＶM剪彎區(qū)純彎區(qū)剪彎區(qū)剪跨a剪跨a1）剪跨比集中荷載下的簡支梁，計算剪跨比為：廣義剪跨比：4.2.

梁斜截面破壞影響因素隨著剪跨比的加大，破壞形態(tài)按斜壓、剪壓、斜拉的順序演變，而抗剪能力逐步降低。2）混凝土強度3）縱筋配筋率4）配箍率和箍筋強度

縱筋能抑制斜裂縫的開展和延伸，使斜裂縫上端的砼剪壓區(qū)面積增大，從而提高了剪壓區(qū)砼承受的剪力；另縱筋數(shù)量的增加，其銷栓作用隨之增大。間接提高抗剪能力。配箍率rsv

當出現(xiàn)斜裂縫后，箍筋不僅能直接承受相當部分的剪力，而且能有效地抑制斜裂縫的開展和延伸。且箍筋配筋率對結(jié)構(gòu)斜截面破壞形態(tài)有很大影響。(a)(b)ssb

掌握其破壞形態(tài)及破壞特征，三種破壞都是脆性破壞，剪壓有一定延性。且腹筋不宜采用高強鋼筋。4.3斜截面抗剪承載力計算4.3.1基本公式及公式適用條件假定：梁發(fā)生剪切破壞時，斜截面所承擔的剪力由三部分組成：假定剪壓破壞時，箍筋與彎起筋都能達到屈服強度；CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算1/7《公路橋規(guī)》采用半經(jīng)驗半理論的計算公式。一、計算公式CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算2/7式中：－斜截面受壓端正截面上由作用所產(chǎn)生的最大剪力組合設計值（kN）；－異號彎矩影響系數(shù)；計算簡支梁和連續(xù)梁近邊支點梁段的抗剪承載力時取1.0；計算連續(xù)梁和懸臂梁近中間支點梁段的抗剪承載力時取0.9。－橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；－預應力提高系數(shù)；鋼筋砼結(jié)構(gòu)取1.0－受壓翼緣的影響系數(shù)；對具有受壓翼緣的截面，取1.1－矩形截面寬度，T形和工字形取腹板寬度。mm－截面有效高度，縱向受拉鋼筋合力點到受壓邊緣的距離。P－斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋率，P=100ρ，當P大于2.5時，取P=2.5。－砼立方體抗壓強度標準值（MPa）－箍筋配筋率－箍筋抗拉強度設計值（MPa）－彎起鋼筋的抗拉強度設計值（MPa）－斜截面內(nèi)在同一個彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起筋總截面面積－彎起鋼筋與構(gòu)件水平縱向軸線的夾角，一般取45度。CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算2/70.75fyAsb二

計算公式適用條件1、上限值－截面限制條件2、下限值－按構(gòu)造要求配置箍筋斜壓破壞取決于混凝土的抗壓強度和截面尺寸，不能用增加腹筋數(shù)量來提高抗剪承載力。這種限制同時也為了防止梁（特別是薄腹梁）在使用階段斜裂縫開展過大。構(gòu)造配置限定箍筋間距和直徑，防止發(fā)生斜拉破壞。見4.5.2CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算4/7P84，4-6公式不滿足時，應加大截面尺寸或提高砼強度等級P84，4-7公式⑴支座邊緣截面（1-1）；⑵腹板寬度改變處截面（2-2）；⑶箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）；⑷受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面（4-4）。

由梁的斜截面抗剪承載力要求配置箍筋、初步確定彎起鋼筋數(shù)量及彎起位置。CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算5/74.3.2等高度簡支梁腹筋的初步設計CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算4/71、驗算截面限制條件是否滿足要求。不滿足時，必須加大截面尺寸或提高砼強度等級。2、驗算是否按構(gòu)造配置箍筋。由計算剪力包絡圖可得到按構(gòu)造配置箍筋的區(qū)段長度。3、需計算確定腹筋的剪力由砼、箍筋和彎起鋼筋共同承擔。《公路橋規(guī)》規(guī)定：最大剪力計算值取用距支座中心h/2處截面的數(shù)值V’。其中砼和箍筋共同承擔不少于60%，彎起鋼筋承擔不超過40%。4、箍筋設計。CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算4/7根據(jù)構(gòu)造要求先選擇箍筋直徑及箍筋肢數(shù)，計算箍筋間距。計算后取整并滿足規(guī)范要求。5、彎起鋼筋的數(shù)量及初步的彎起位置設計。CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算4/7V0V’《公路橋規(guī)》規(guī)定：在鋼筋砼梁的支點處，應至少有兩根并且不少于總數(shù)1/5的下層受拉主筋通過。其余的縱向受拉鋼筋可以在滿足規(guī)范要求條件下彎起。計算第一排彎起鋼筋時，取用距支座中心h/2處由彎起鋼筋承擔的部分剪力0.4V’。計算后每一排彎起鋼筋時，取用前一排彎起鋼筋彎起點處的由彎起鋼筋承擔的剪力。CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.3受剪承載力計算4/7P86：彎起鋼筋構(gòu)造規(guī)定（1）彎起鋼筋彎起角度45度，彎起圓弧半徑不宜小于20ds。（2）簡支梁第一排彎起鋼筋的末端彎折點應位于支座中心截面處。以后各排的末端彎折點應落在或超過前一排彎起鋼筋彎起點截面。【例4-1】已知鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，作用有均布荷載設計值（已包括梁自重）。梁計算跨度截面尺寸?；炷敛捎肅20，受拉鋼筋用HRB400級，箍筋用HPB235級。根據(jù)正截面受彎承載力計算已配有622縱筋，按兩排布置，混凝土保護層厚度為。

C=

試確定該梁的腹筋用量：(1)該梁只配箍筋；⑵該梁內(nèi)配有箍筋和彎起鋼筋。，解：（1）確定計算參數(shù)混凝土采用C20：HRB400級受拉鋼筋：HPB235級箍筋:（2）求支座邊緣的剪力設計值

（3）校核截面尺寸

截面尺寸足夠。

（4）驗算是否需要計算配置箍筋：故支座處必須按計算配置箍筋。并確定可按構(gòu)造配置箍筋的區(qū)段長度。（5）配筋計算

采用雙肢φ8箍筋，n=2，①第一種情況：梁中僅配箍筋。②第二種情況：梁中用箍筋和彎起鋼筋共同抗剪。一、箍筋承擔剪力0.6V’。根據(jù)構(gòu)造要求先選擇箍筋直徑及箍筋肢數(shù)，計算箍筋間距。計算后取整并滿足規(guī)范要求。計算第一排彎起鋼筋時，取用距支座中心h/2處由彎起鋼筋承擔的部分剪力0.4V’。計算后每一排彎起鋼筋時，取用前一排彎起鋼筋彎起點處的由彎起鋼筋承擔的剪力。二彎起鋼筋承擔剪力0.4V’。

驗算是否需要第二排彎起鋼筋。第二排彎起鋼筋的面積應根據(jù)第一排彎起鋼筋彎起點B處的剪力值確定.

由于縱向鋼筋混凝土保護層厚度為30mm，故第一排彎起鋼筋彎起點和彎終點間的水平距離為：

4.4斜截面受彎計算/4.4保證斜截面受彎承載力的措施CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.4.1、受彎構(gòu)件斜截面抗彎承載力斜截面的強度平衡條件有兩個:

剪力平衡條件與彎矩平衡條件,受剪破壞通過計算確定,而受彎破壞通過構(gòu)造要求來保證。只要保證zsb≥z，總能保證不發(fā)生斜截面受彎破壞。zAfAfMzAfzAfzAfMsbsdssdusvisvsvsbsbsdssdu)(1

+=++=?斜

實際工程中可以把縱筋彎起或截斷，如果彎起或截斷的位置不當，梁會發(fā)生斜截面的受彎破壞。Zsv3Zsv2Zsv3VCZsbTsbS14.4斜截面受彎計算/CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.4.2縱向受拉鋼筋的彎起位置

規(guī)范取。即若彎起鋼筋的彎起點至彎起筋充分利用截面的距離滿足上值要求，并且滿足彎起鋼筋的構(gòu)造要求。則可不進行斜截面的抗彎承載力計算。

在鋼筋砼梁的設計中，必須同時考慮斜截面抗剪承載力、正截面和斜截面的，以保證梁任一截面都不會出現(xiàn)破壞。

斜截面抗剪設計中初步確定了彎起鋼筋的位置，但彎起之后能否滿足截面的正截面和斜截面受彎承載力，還需要計算確定。4.4斜截面受彎計算/CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.4.2縱向受拉鋼筋的彎起位置

受彎構(gòu)件中縱筋的截斷和彎起位置由彎矩包絡圖與抵抗彎矩圖確定。1彎矩包絡圖

指沿梁長度各截面上彎矩組合設計值Md分布圖。作圖方法。2抵抗彎矩圖（材料圖）

指沿梁長度各正截面上按實際配置的總受拉鋼筋面積能承擔的彎矩，即表示各正截面所具有的抗彎承載力。作圖方法。2抵抗彎矩圖（材料圖）要求掌握材料圖的繪制過程與充分利用點和理論斷點4

當彎起位置不滿足時，可加設斜筋或附加彎起鋼筋，最終使得梁中各彎筋的水平投影能相互相接。4.4斜截面受彎計算/CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力在滿足正截面抗彎承載力的條件下，依據(jù)抵抗彎矩圖（材料圖），確定縱向鋼筋的“充分利用點”和“理論不需要點”。再按規(guī)范的要求，確定實際彎起點和實際截斷點；4.3斜截面受彎計算/CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力實際截斷點應從不需要該鋼筋的截面以外延伸20d處截斷，且伸出的長度不應小于la+h0;4.5全梁承載能力校核與構(gòu)造要求4.5全梁承載能力校核CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.5.1斜截面抗剪承載力的復核1復核截面的選擇⑴距支座中心h/2處的截面（1-1）；⑵肋板寬度改變處截面（2-2）；⑶箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）；⑷受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面（4-4）。2斜截面頂端位置的確定4.5全梁承載能力校核CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力表達式中、b、h0均指斜截面受壓頂端正截面的數(shù)值；它們受到斜截面投影長度c的影響。斜截面投影長度c：自縱向鋼筋與斜裂縫底端相交點至斜裂縫頂端距離的水平投影長度，其大小與有效高度和剪跨比有關?！豆窐蛞?guī)》：式中：－斜截面受壓端正截面的廣義剪跨比，當m大于3時。取m=3；－相應于上述最大剪力組合設計值的彎矩設計值。－通過斜截面頂端正截面的剪力組合設計值4.5全梁承載能力校核CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力簡化計算方法：1.按危險截面位置來確定斜截面底端位置；2.以底端位置向跨中方向取距離為h0的截面，認為驗算斜截面頂端就在此正截面上；3.由驗算斜截面頂端的位置坐標，可以從內(nèi)力包絡圖中計算出最大剪力及相應的彎矩組合設計值。由此計算剪跨比和斜截面投影長度。從而確定P、ASb、箍筋配筋率。4.由上述值進行受剪承載力復核。4.5構(gòu)造要求CH4受彎構(gòu)件斜截面承載力4.5.2構(gòu)造要求1）縱向鋼筋在支座處的錨固為了防止鋼筋由于錨固長度不足而被撥出，《橋規(guī)》規(guī)定：⑴在梁支點處，應至少有兩根且不少于總數(shù)1/5的下層受拉鋼筋能過；⑵梁底兩側(cè)的鋼筋不能彎起，應錨入支點以外截面不小于10d，（對環(huán)氧樹脂涂層鋼筋應不小于12.5d；2）縱向鋼筋在梁跨間的截面與錨固P933）鋼筋的接頭（綁接接頭、焊接接點、機械接頭）搭接長度；搭接面積百分率；搭接區(qū)段。⑴箍筋間距符合構(gòu)造要求；不應大于梁高的1/2且不大于