第五章水工受剪构件学习教案

1、会计学1第五章水工第五章水工(shu n)受剪构件受剪构件第一页，共42页。 根据材料力学根据材料力学(ci lio l xu)原理原理,梁任意处的主应力可由下式计算梁任意处的主应力可由下式计算: 当梁混凝土的主拉应力当梁混凝土的主拉应力t ft 时，剪弯段将出现斜裂缝。时，剪弯段将出现斜裂缝。（ E-1）Asbhh0Ast 0IMy 0bIVS Ac PPaa腹剪裂缝腹剪裂缝弯剪裂缝弯剪裂缝第1页/共42页第二页，共42页。 根据截面上的弯矩根据截面上的弯矩M M和剪力和剪力V V的变化情况，梁上可能出现下列类型的斜的变化情况，梁上可能出现下列类型的斜裂缝：裂缝： （1 1）在截面中部首先出

2、现的斜裂缝（腹剪裂缝）；）在截面中部首先出现的斜裂缝（腹剪裂缝）； （2 2）由梁下部的弯曲裂缝变化产生的斜裂缝）由梁下部的弯曲裂缝变化产生的斜裂缝 ( (弯剪裂缝弯剪裂缝) )。 梁中和轴附近梁中和轴附近(fjn)(fjn)的正应力小，剪应力大，由此产生的主拉应力方的正应力小，剪应力大，由此产生的主拉应力方向大致为向大致为4545。当拉应变达到混凝土的极限拉应变值时，梁腹部出现沿主。当拉应变达到混凝土的极限拉应变值时，梁腹部出现沿主压应力迹线的斜裂缝（腹剪斜裂缝）。裂缝呈中间宽两头细的形状，薄腹压应力迹线的斜裂缝（腹剪斜裂缝）。裂缝呈中间宽两头细的形状，薄腹梁中较为多见。梁中较为多见。 梁剪

3、弯区段下边缘，主拉应力基本为水平向。这些区段先出较短的垂梁剪弯区段下边缘，主拉应力基本为水平向。这些区段先出较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝（弯剪斜裂缝），并向集中荷载作用点扩展。直裂缝，然后延伸成斜裂缝（弯剪斜裂缝），并向集中荷载作用点扩展。裂缝呈上细下宽的形状，是最常见的。裂缝呈上细下宽的形状，是最常见的。腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝第2页/共42页第三页，共42页。二、剪跨比和配箍率的概念二、剪跨比和配箍率的概念1. 1. 剪跨比剪跨比 剪跨比剪跨比l l是指剪弯段同一截面上弯矩是指剪弯段同一截面上弯矩M M 和剪力和剪力V V 的比值，的比值，也即反映了同一截面上正应力也即

4、反映了同一截面上正应力 与剪应力与剪应力 的相对大小。的相对大小。 剪跨比有两种：剪跨比有两种： a . a . 广义剪跨比广义剪跨比 （用于均布荷载）（用于均布荷载） b. b. 计算剪跨比计算剪跨比 （用于集中荷载）（用于集中荷载） 因因a a 称为称为“剪跨剪跨”，故，故l l称为剪跨比。大量的试验结果证明称为剪跨比。大量的试验结果证明了剪跨比对构件了剪跨比对构件(gujin)(gujin)抗剪承载力有非常明显的影响。抗剪承载力有非常明显的影响。第3页/共42页第四页，共42页。 2. 2. 配箍率配箍率rsv rsv 在箍筋的一个间距范围内，箍筋各肢的总截面积在箍筋的一个间距范围内，箍

5、筋各肢的总截面积(min j)(min j)与混与混凝土水平截面面积凝土水平截面面积(min j)(min j)的比值，即的比值，即 配箍率配箍率rsv rsv 是衡量梁抗剪承载是衡量梁抗剪承载能力的重要指标。能力的重要指标。hbAsv1sa aa aL LhbAsv1ssssAsvAc.HsssAsvAc.Hs第4页/共42页第五页，共42页。三、简支无腹筋梁的抗剪机制三、简支无腹筋梁的抗剪机制 梁的抗弯能力可写成梁的抗弯能力可写成 若力臂若力臂y y为常数为常数(chngsh)(chngsh)，则拉力沿构件长度是变化的，构，则拉力沿构件长度是变化的，构件的抗弯与抗剪机制为梁机制，剪力以剪应

6、力的形式传向支座。件的抗弯与抗剪机制为梁机制，剪力以剪应力的形式传向支座。 若合力若合力T T为常数为常数(chngsh)(chngsh)，则拉力沿构件长度是不变的，构，则拉力沿构件长度是不变的，构件的抗弯与抗剪机制为拱机制，剪力以压力的形式传向支座。件的抗弯与抗剪机制为拱机制，剪力以压力的形式传向支座。yTM )(dxdTydxdyTdxdMV bhh0As剪跨比的大小反映了拱的坡度，也间接反映了拱的承载能力（梁的抗剪能力）剪跨比的大小反映了拱的坡度，也间接反映了拱的承载能力（梁的抗剪能力）PPaaPPaa梁机制梁机制拱机制拱机制yTTyT第5页/共42页第六页，共42页。四、无腹筋梁斜截面

7、受剪破坏的主要形态四、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态(xngti)(xngti) 斜拉破坏：常发生在剪跨比较大斜拉破坏：常发生在剪跨比较大(l3)(l3)时，破坏是由梁时，破坏是由梁中主拉应力超过混凝土抗拉强度所致，与正截面承载力的少筋中主拉应力超过混凝土抗拉强度所致，与正截面承载力的少筋破坏相似。其特点是当垂直裂缝一转为斜裂缝，即迅速向受压破坏相似。其特点是当垂直裂缝一转为斜裂缝，即迅速向受压区斜向扩展，斜截面承载力随之丧失。区斜向扩展，斜截面承载力随之丧失。 剪压破坏：多发生在梁剪跨比一般剪压破坏：多发生在梁剪跨比一般(1l3)(1l3)时，破坏是由时，破坏是由剪压区压应力和剪应力共同作

8、用剪压区压应力和剪应力共同作用所致，与正截面承载力的适筋破所致，与正截面承载力的适筋破坏相似。其特点是，在荷载的作坏相似。其特点是，在荷载的作用下，剪弯段的弯曲裂缝斜向扩用下，剪弯段的弯曲裂缝斜向扩展成斜裂缝，最后形成主要斜裂展成斜裂缝，最后形成主要斜裂缝缝临界斜裂缝，临界斜裂缝临界斜裂缝，临界斜裂缝的迅速扩展导致剪压区混凝土破的迅速扩展导致剪压区混凝土破坏，斜截面丧失承载力。坏，斜截面丧失承载力。斜压破坏斜压破坏 ( 3)第6页/共42页第七页，共42页。 斜压破坏：多发生在剪跨比较小斜压破坏：多发生在剪跨比较小(lft时，梁的剪弯段开裂，出现斜裂缝；开裂后，腹筋时，梁的剪弯段开裂，出现斜裂

9、缝；开裂后，腹筋的应力增大，限制了斜裂缝的发展的应力增大，限制了斜裂缝的发展(fzhn)，保留更大的混凝土，保留更大的混凝土剪压区用于承受剪力，同时也提高了骨料间的咬合力和纵筋的剪压区用于承受剪力，同时也提高了骨料间的咬合力和纵筋的销拴力，因而提高了钢筋混凝土梁的抗剪承载力。销拴力，因而提高了钢筋混凝土梁的抗剪承载力。 2.破坏形态破坏形态 与无腹筋梁类似，有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有与无腹筋梁类似，有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有三种：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。三种：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。 当当l 3且箍筋配置的数量过少，将发生斜拉破坏；如且箍筋配置的数量过少，将发生斜拉

10、破坏；如l 3，但箍筋的配置数量适当，则可避免斜拉破坏，而发生剪压破坏；但箍筋的配置数量适当，则可避免斜拉破坏，而发生剪压破坏；第9页/共42页第十页，共42页。 当当1 l 3但箍筋的配置数量过多，一般会发生斜压破坏。但箍筋的配置数量过多，一般会发生斜压破坏。 当当l 6 hw/b6 时时 当当 4hw/b 4Vc/ dVVc/ d1150150h300h3001501502002006 62300300h500h5002002003003006 63500500h800h8002502503503506 64800800h1200h12003003004004008 85h h 12001

11、2003503505005008 8箍筋的最大间距箍筋的最大间距(jin j)和最小直径限值表和最小直径限值表 五、按构造配筋的条件五、按构造配筋的条件(tiojin)(tiojin) （a a）满足下列条件）满足下列条件(tiojin)(tiojin)时，不需进行抗时，不需进行抗剪承载力计算，仅需按构造剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋：要求配置箍筋：( (以分布荷载为主时以分布荷载为主时) )( (以集中荷载为主时以集中荷载为主时) )d0c)bhf07. 0(V d0c )1(bhf2 . 0V 第23页/共42页第二十四页，共42页。七、抗剪设计七、抗剪设计(shj)(shj)的计算

12、方法和步骤的计算方法和步骤 （a a）截面设计）截面设计(shj)(shj)：确定抗剪承载力的计算截面和该处的剪力设计值确定抗剪承载力的计算截面和该处的剪力设计值d0cd0c)bhf20. 0(V)bhf25. 0(V 或或d0cd0c)1(bhf20. 0V)bhf07. 0(V 或或0yv0cdsvhf25.1bhf07.0VsA 按最小配箍率选择按最小配箍率选择箍筋直径、间距箍筋直径、间距重新拟定截面尺重新拟定截面尺寸和材料强度寸和材料强度否否是是否否是是先确定先确定Asv，再计算，再计算s先确定先确定s ，再计算，再计算Asv结束结束第24页/共42页第二十五页，共42页。（b）截面）

13、截面(jimin)校核：校核：d0cd0c)bhf20. 0(V)bhf25. 0(V 或或d0yvsv0c)hfsA25. 1bhf07. 0(V 检查是否满足最小配箍率检查是否满足最小配箍率是是否否结束结束d0cd0c)bhf20. 0(V)bhf25. 0(V 或或重新重新设计设计是是否否第25页/共42页第二十六页，共42页。八、板的斜截面承载力抗剪计算八、板的斜截面承载力抗剪计算 一般的钢筋混凝土板不需进行斜截面承载力抗剪计算；而承受一般的钢筋混凝土板不需进行斜截面承载力抗剪计算；而承受较大荷载的中厚板则通过设置弯筋来提高斜截面承载力，此时板的较大荷载的中厚板则通过设置弯筋来提高斜截

14、面承载力，此时板的抗剪承载力按下式计算：抗剪承载力按下式计算： 为限制为限制(xinzh)弯筋数量和板斜裂缝的宽度，要求弯筋数量和板斜裂缝的宽度，要求Asbfysin0.08fcbh0第26页/共42页第二十七页，共42页。第四节第四节 斜截面斜截面(jimin)(jimin)受受弯承载力弯承载力 一、问题的产生 在实际工程中，为了节约钢筋或用于抵抗剪力，支座处部分纵筋向上弯起，支座上方的纵筋还需截断，这可能引起斜截面的受弯承载力不足。 由图示简支梁脱离体可知：按照跨中截面的最大弯矩Mmax所配置的钢筋，只要在梁全长内不截断也不弯起，就可以满足(mnz)任何斜截面上的弯矩Mn；但在纵筋截断或弯

15、起截面，其斜截面受弯承载力就有可能不足。h0A ATADB Bh0TBDB BTBTB TATB TAAB1m1m时时) )的的lala宜按表中数值乘以宜按表中数值乘以1.21.2； 5 5钢筋间距钢筋间距180mm180mm，保护层厚度，保护层厚度80mm80mm时，时， la la可按表中数值乘以可按表中数值乘以0.8 0.8 6 6纵向受拉的纵向受拉的I I、级钢筋的级钢筋的lala不应小于不应小于250mm250mm或或20d20d； 7 7表中项次表中项次1 1光面钢筋的光面钢筋的lala值不包括端部弯钩长度。值不包括端部弯钩长度。 ( (二二) )纵向受力钢筋的接头纵向受力钢筋的接

16、头 梁中钢筋宜采用焊接或机械连接梁中钢筋宜采用焊接或机械连接(linji)(linji)接头。接头。 采用焊接接头时，在钢筋接头左右采用焊接接头时，在钢筋接头左右35d35d且不小于且不小于500mm500mm的区段内，受拉钢筋的接头截面积与的区段内，受拉钢筋的接头截面积与其总截面的比值不宜超过其总截面的比值不宜超过1/21/2。 采用绑扎搭接接头时，其搭接长度采用绑扎搭接接头时，其搭接长度llll应符合下列规定：应符合下列规定： 受拉钢筋：受拉钢筋：ll 1.20lall 1.20la和和300mm300mm； 受压钢筋：受压钢筋： ll 0.85la ll 0.85la和和200mm200

17、mm。 采用绑扎接头时，从任一接头中心至采用绑扎接头时，从任一接头中心至1.31.3倍倍llll内，受拉钢筋接头面积比不宜超过内，受拉钢筋接头面积比不宜超过1/41/4：当接头面积比为：当接头面积比为1/31/3或或1/21/2时，钢筋的时，钢筋的llll应分别乘以应分别乘以1.11.1及及1.21.2。受压钢筋的接头比值不宜超过。受压钢筋的接头比值不宜超过1/21/2。第38页/共42页第三十九页，共42页。 (三)架立钢筋的设置要求 为了使纵向受力钢筋与箍筋能够绑扎成骨架，在箍筋四角必须沿梁全长配置(pizh)纵向钢筋。没有纵向受力钢筋的区段，应设置架立钢筋。当梁的跨度l6m时，架立钢筋的

18、直径不小于10mm。(四)腰筋及拉筋的设置要求 当梁截面高度h700mm时，应在梁两侧沿截面高度每隔300400mm，设置一根直径不小于12mm的纵向构造钢筋。腰筋的作用为限制梁腹因温度收缩变形引起的竖向裂缝宽度以及抵抗可能的扭矩作用。当腰筋间距以不超过其15倍直径，对控制裂缝开展最为有效。两侧腰筋之间应设拉筋连系起来，拉筋的直径可取与箍筋直径相同，间距为箍筋间距的倍数。架立架立筋筋腰筋腰筋拉筋拉筋第39页/共42页第四十页，共42页。二、弯起钢筋的构造要求二、弯起钢筋的构造要求 当弯起钢筋是由抗剪计算确定时，弯起钢筋的排数和根数由斜当弯起钢筋是由抗剪计算确定时，弯起钢筋的排数和根数由斜截面受

19、剪承载力确定。弯起钢筋的间距不应大于箍筋最大间距。截面受剪承载力确定。弯起钢筋的间距不应大于箍筋最大间距。 梁跨中纵向受拉钢筋最多弯起梁跨中纵向受拉钢筋最多弯起2/32/3，至少应有至少应有1/31/3且不少于且不少于2 2根纵筋根纵筋 ( (底层两底层两角部钢筋角部钢筋 ) )沿梁底伸入支座。当粱宽较沿梁底伸入支座。当粱宽较大时，在一个截面内宜同时弯起两根。大时，在一个截面内宜同时弯起两根。弯起钢筋的弯角一般为弯起钢筋的弯角一般为450450，当梁高，当梁高h700mmh700mm时，也可取为时，也可取为600600。三、箍筋的构造要求三、箍筋的构造要求 ( (一一) )箍筋的形式与肢数：箍筋形式为封闭式箍筋。其肢数有双箍筋的形式与肢数：箍筋形式为封闭式箍筋。其肢数有双肢、四肢等。箍筋肢数的选取，取决于斜截面受剪承载力计算的需肢、四肢等。箍筋肢数的选取，取决于斜截面受剪承载力计算的需要和梁宽以及一排内纵向钢筋的根数。当梁宽要和梁宽以及