斜截面破坏8章

1、 受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算构造要求构造要求偏心受力构件的受剪承载力偏心受力构件的受剪承载力受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算 腹筋的作用腹筋的作用 箍筋箍筋： 提高斜截面受剪承载力；提高斜截面受剪承载力； 与纵筋绑扎，形成钢筋骨架与纵筋绑扎，形成钢筋骨架 便于施工；便于施工； 防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。 弯起钢筋弯起钢筋： 由纵筋弯起形成由纵筋弯起形成 承受较大的剪力。承受较大的剪力。梁的箍筋和弯起钢筋梁的箍筋和弯起钢筋1 1

2、无腹筋简支梁的受剪性能无腹筋简支梁的受剪性能 斜裂缝形成以前的应力状态斜裂缝形成以前的应力状态 斜裂缝出现前的应力状态斜裂缝出现前的应力状态在主要承受弯矩的区段内，产生在主要承受弯矩的区段内，产生正截面受弯破坏正截面受弯破坏；而在剪力和弯矩共同作用的支座附近区段内，则会产生而在剪力和弯矩共同作用的支座附近区段内，则会产生斜截面受剪破坏斜截面受剪破坏或或斜截面受弯破坏斜截面受弯破坏。2斜裂缝形成以后斜裂缝形成以后斜裂缝出现后的应力状态斜裂缝出现后的应力状态斜截面上的抗力斜截面上的抗力 剪压面上的压力和剪剪压面上的压力和剪力；力； 斜截面相对错动产生斜截面相对错动产生的骨料咬合力；的骨料咬合力；

3、纵向钢筋的销栓剪力；纵向钢筋的销栓剪力； 纵向钢筋的拉力。纵向钢筋的拉力。应力状态的变化应力状态的变化 剪压区的应力剪压区的应力 ， 增大；增大； 纵向钢筋的拉力突然纵向钢筋的拉力突然增大。（见增大。（见273页）页）2 有腹筋简支梁的受剪性能有腹筋简支梁的受剪性能 剪跨比剪跨比（Shear span ratio） 对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为对矩形截面梁，任一截面的正应力和剪应力可表示为 则：则：定义：定义： 广义剪跨比广义剪跨比 ： 反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩M与与V） 的相对大小，影响梁的剪切的相对大小，影响梁的剪切破坏形态

4、。破坏形态。 较大，说明较大，说明 （或（或M）较大）较大 截面容易被截面容易被拉坏拉坏； 较小，说明较小，说明 （或（或V）较大）较大 截面容易被截面容易被压坏压坏。02201bhVbhM021VhM0VhM01010111hahVaVhVMAA02020222hahVaVhVMBB 对于集中荷载作用下的简支梁对于集中荷载作用下的简支梁集中荷载作用下的简支梁集中荷载作用下的简支梁斜拉破坏斜拉破坏剪压破坏剪压破坏斜压破坏斜压破坏当剪跨比较大当剪跨比较大(3)时，或箍筋配时，或箍筋配置不足时出现。特点是斜裂缝一置不足时出现。特点是斜裂缝一出现梁即破坏。出现梁即破坏。当剪跨比较小当剪跨比较小(1)

5、时，或箍筋配时，或箍筋配置过多时易出现。此破坏系由梁置过多时易出现。此破坏系由梁中主压应力所致。中主压应力所致。当剪跨比一般当剪跨比一般(13)时，箍筋配时，箍筋配置适中时出现。此破坏系由梁中剪置适中时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致压区压应力和剪应力联合作用所致梁斜截面剪切破坏形态梁斜截面剪切破坏形态 当集中荷载距支座较近，当集中荷载距支座较近， 即剪跨比即剪跨比1较小时（或对均布荷载作用下为跨较小时（或对均布荷载作用下为跨高比高比 3（对均布荷载作用下跨高比（对均布荷载作用下跨高比 为为 ）或）或箍筋配置过少箍筋配置过少常发生这种常发生这种破坏。破坏。特点是当弯曲裂缝一

6、旦出现很快发展，形成临界特点是当弯曲裂缝一旦出现很快发展，形成临界斜裂缝，并迅速向受压区斜向延伸，梁的承载能斜裂缝，并迅速向受压区斜向延伸，梁的承载能力随之丧失。力随之丧失。 破坏特征：脆性破坏破坏特征：脆性破坏9hl 斜压破坏超筋破坏 斜拉破坏少筋破坏 剪压破坏适筋破坏设计采用模式设计中要防止设计中要防止脆脆性性破破坏坏二、有腹筋梁沿斜截面破坏的形态： 从图中可以看到各种从图中可以看到各种破坏形态的承载能力破坏形态的承载能力各不相同，斜压破坏各不相同，斜压破坏时承载力最大，其次时承载力最大，其次为剪压，斜拉最小为剪压，斜拉最小 在有腹筋梁中，截面在有腹筋梁中，截面合适，箍筋配置数量合适，箍筋

7、配置数量适当，剪压破坏是斜适当，剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常截面受剪破坏中最常见的一种破坏形态见的一种破坏形态。三种破坏形态的荷载挠（P-f）曲线示意图P f斜压破坏剪压破坏斜拉破坏（一）（一） 剪跨比剪跨比（二）（二） 混凝土强度混凝土强度 （三）（三） 纵筋配筋率纵筋配筋率（四）（四） 配箍率和箍筋强度配箍率和箍筋强度（五）斜截面上的骨料咬合力（五）斜截面上的骨料咬合力（六）截面尺寸和形状（六）截面尺寸和形状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剪跨比剪跨比试验表明，试验表明，剪跨剪跨比越大，有腹筋比越大，有腹筋梁的抗剪承载力梁的抗剪承载力越低，如图所示。越低，如图

8、所示。对无腹筋梁来说，对无腹筋梁来说，剪跨比越大，抗剪跨比越大，抗剪承载力也越低，剪承载力也越低，但当但当3 ，剪剪跨跨比的影响不再明比的影响不再明显。显。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剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响剪跨比对有腹筋梁受剪承载力的影响 混凝土强度混凝土强度 斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。梁斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。梁斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，而抗拉强度的破坏时，受剪承载力取决于混凝土

9、的抗拉强度，而抗拉强度的增加较抗压强度来得缓慢，故混凝土强度的影响就略小。剪压增加较抗压强度来得缓慢，故混凝土强度的影响就略小。剪压破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。破坏时，混凝土强度的影响则居于上述两者之间。 纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率 试验表明，梁的受试验表明，梁的受剪承载力随纵向钢筋剪承载力随纵向钢筋配筋率配筋率的提高而增的提高而增大大 。这主要是纵向受。这主要是纵向受拉钢筋约束了斜裂缝拉钢筋约束了斜裂缝长度的延伸，从而增长度的延伸，从而增大了剪压区面积的作大了剪压区面积的作用。用。纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响纵向钢筋配筋率对有腹筋梁受剪承载力的影响 配箍率和箍筋

10、强度配箍率和箍筋强度 有腹筋梁出现斜裂缝后，箍有腹筋梁出现斜裂缝后，箍筋不仅直接承受相当部分的剪力，筋不仅直接承受相当部分的剪力，而且有效地抑制斜裂缝的开展和而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，对提高剪压区混凝土的抗延伸，对提高剪压区混凝土的抗剪能力和纵向钢筋的销栓作用有剪能力和纵向钢筋的销栓作用有着积极的影响。试验表明，在配着积极的影响。试验表明，在配箍最适当的范围内，梁的受剪承箍最适当的范围内，梁的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大幅度的增长。的提高而有较大幅度的增长。 bsAnbsAsvsvsv1箍筋对有腹筋梁受剪承载力的影响箍筋对有腹筋梁受剪承载

11、力的影响（四）配箍率和（四）配箍率和箍筋强度箍筋强度定义： -配箍率；n-同一截面内箍筋的肢数； -单肢箍筋的截面面积；b-截面宽度；s-箍筋间距； -配箍特征系数 bsnAsvsv11svAsvyvsvf5 5）截面尺寸和截面形状的影响）截面尺寸和截面形状的影响a.a.截面尺寸的影响截面尺寸的影响 截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力有影响，尺寸大的截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力有影响，尺寸大的构件，破坏时的平均剪应力（构件，破坏时的平均剪应力（=V/bh0），比尺寸小的构件），比尺寸小的构件要降低。有试验表明，在其他参数（混凝土强度、纵筋配筋要降低。有试验表明，在其他参数（混凝土强度、纵筋配筋率

12、、剪跨比）保持不变时，梁高扩大率、剪跨比）保持不变时，梁高扩大4倍，受剪承载力可下倍，受剪承载力可下降降25%30%。 对于有腹筋梁，截面尺寸的影响将减小。对于有腹筋梁，截面尺寸的影响将减小。b b截面形状的影响截面形状的影响 这主要是指这主要是指T形截面梁，其翼缘大小对受剪承载力有一定影形截面梁，其翼缘大小对受剪承载力有一定影响。适当增加翼缘宽度，可提高受剪承载力响。适当增加翼缘宽度，可提高受剪承载力25%，但翼缘过大，但翼缘过大，增大作用就趋于平缓。但是，翼缘对斜压破坏的抗剪承载力提增大作用就趋于平缓。但是，翼缘对斜压破坏的抗剪承载力提高不明显，通常偏于安全的忽略翼缘的抗剪贡献。高不明显，

13、通常偏于安全的忽略翼缘的抗剪贡献。 5 连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力连续梁、框架梁和外伸梁的斜截面受剪承剪力连连续续梁梁的的应应力力重重分分布布 aaMMMaaMMaM)11(,111MMhaVhVaVhM00101100haVhMuV 假定梁的斜截面受剪承载力假定梁的斜截面受剪承载力Vu由斜裂缝上剪压区混凝由斜裂缝上剪压区混凝土的抗剪能力土的抗剪能力Vc，与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力，与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv和与和与斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb三部分所组成。由平三部分所组成。由平衡条件衡条件Y=0可得：可得： Vu= Vc +Vsv

14、+Vsb VuVcVsVsb受剪承载力的组成受剪承载力的组成如令如令Vcs为箍筋和混凝土为箍筋和混凝土共同承受的剪力，即共同承受的剪力，即 Vcs=Vc+Vsv 则则 Vu=Vcs+Vsb 1 计算原则计算原则 相对名义剪应力相对名义剪应力Vcs/ftbho与配箍系数的关系如下与配箍系数的关系如下 系数系数ssv与荷载形式和截面形状等因素有关与荷载形式和截面形状等因素有关2 仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力仅配有箍筋梁的斜截面受剪承载力tyvsvsvttcsffbhfV00 . 17 . 0svt对于矩形、对于矩形、T形等的一般受弯形等的一般受弯构件构件0 . 11/75. 1svt）（集中荷载

15、作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁0bhfVtu svfyv/ft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tyvsvtuffbhfV0 . 17 . 00集中荷载作用下的独立梁集中荷载作用下的独立梁0bhfVtu svfyv/ft =1.5 =3tyvsvtuffbhfV 175. 10 均布荷载作用下矩形、均布荷载作用下矩形、T形和形和I形截面的简支梁，形截面的简支梁，当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式 对集中荷载作用下的矩形、对集中荷载作用下的矩形、T形和形和I形截面独立简形截面独立简支梁当仅配箍筋时，斜截面受剪

16、承载力的计算公式支梁当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式 0svyv0tcsu0 . 10 . 175. 1hsAfbhfVV1.53.0集中荷载产集中荷载产生剪力大于生剪力大于75%时：时：svcst0yv00.7AVf bhfhs3 配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力ssbysvyvtusin8 . 07 . 000AfhsAfbhfVVssby0svyv0tusin8 . 0175. 1AfhsAfbhfVV上限值上限值最小截面尺寸最小截面尺寸 当 4.0时，属于一般的梁，应满足 bhw0cc25.0bhfV当 6.0时，属于薄腹梁，应满足

17、bhw0cc2.0bhfV当4.0 满足。1 0.419%200 120svsvn Abs2 50.3配箍率,min1.10.240.240.098270tsvyvffsv最小配箍率0.917满足。00.70.7 1.27 200 44078.232tBCBf bhkNV段：按构造要求配置箍筋，选用 6300。0010.10.175.1hfbhfVsnAyvtsvsin8 . 0sbycsfVVA1000.71.0svtyvnAVf bhsf h箍箍筋筋箍筋、箍筋、弯筋弯筋一般荷载一般荷载集中荷载，或集中荷载，或750100.70.8sin1.0tysbsvyvVf bhf AnAsf h00

18、10 . 1sin8 . 00 . 175. 1hfAfbhfVsnAyvsbytsv1. 先确定箍筋，求先确定箍筋，求Vcs，再确定弯筋再确定弯筋2. 先确定弯筋，再先确定弯筋，再代入确定箍筋代入确定箍筋注意注意：完成配筋后，需验算弯起点位置承载力。：完成配筋后，需验算弯起点位置承载力。【例题【例题3 3】受均布荷载作用的矩形简支梁，截面尺寸、】受均布荷载作用的矩形简支梁，截面尺寸、支承情况如图所示。均布荷载设计值支承情况如图所示。均布荷载设计值q q90kN/m，纵，纵筋为热轧筋为热轧HRB335HRB335级钢筋，混凝土为级钢筋，混凝土为C20C20级，箍筋为热级，箍筋为热轧轧HPB30

19、0HPB300级级, ,双肢双肢 。求：此梁需配置的弯起筋，并验算截面承载力。求：此梁需配置的弯起筋，并验算截面承载力。6200（1）求支座边缘截面的剪力设计值）求支座边缘截面的剪力设计值01190 3.56160.2kN22Vql【解】【解】 基本参数基本参数： HRB335级纵筋级纵筋fy=300N/mm2，C20级混凝土级混凝土ft=1.1N/mm2，fc=9.6N/mm2， HPB300级箍筋级箍筋fyv=270N/mm2。（2）验算截面尺寸）验算截面尺寸0455455mm, 2.2754, 200wwhhhb属厚腹梁c0C20 10.250.25 1 9.6 200 455218.4

20、ccf bhkNV 混凝土强度等级为，故取 截面符合要求。（3）求）求Vcs(一般荷载一般荷载)1000.72 28.30.7 1.1 200 455270455200104836.55svcstyvn AVf bhfhsN（4）求弯起钢筋的截面面积）求弯起钢筋的截面面积Asb0s245 160200 104836.55326.3mm0.8sin0.8 300 0.707cssbysVVAf设，则 根据已配的纵筋，可将中间一根直径为根据已配的纵筋，可将中间一根直径为22mm的钢筋弯起，则实有：的钢筋弯起，则实有：22380.1mm326.3mm , sbA 满足要求。（5）验算全梁斜截面承载力

21、）验算全梁斜截面承载力 验算全梁斜截面承载验算全梁斜截面承载力，主要是验算受力和配力，主要是验算受力和配筋有突变的点，故本题只筋有突变的点，故本题只验算验算弯筋弯起点弯筋弯起点即可。即可。 如右图所示，该处的如右图所示，该处的剪力设计值为：剪力设计值为：V117000N 104836.55N不满足要求。不满足要求。方案一：加密箍筋方案一：加密箍筋重选 ，则实有61501000.72 28.30.7 1.1 200 455270455150116425.4117000svcstyvn AVf bhfhsNN（满足）方案二：单独设置弯起钢筋方案二：单独设置弯起钢筋如图所示，可以在弯起如图所示，可以

22、在弯起点的位置点的位置焊接焊接一根鸭筋，一根鸭筋，也可满足要求，具体计也可满足要求，具体计算过程略。算过程略。8.4 8.4 保证斜截面承载力的构造措施保证斜截面承载力的构造措施 8.4.1 概述概述 8.4.2 材料抵抗弯矩材料抵抗弯矩 8.4.3 纵筋弯起的构造纵筋弯起的构造 8.4.4 纵筋截断与锚固纵筋截断与锚固主 要 内 容 8.4 8.4 构造措施构造措施8.4.1 8.4.1 概述概述 q322设计弯矩图设计弯矩图322实际承载力实际承载力123既安全，又经济？既安全，又经济？8.4.2 8.4.2 材料抵抗弯矩的概念材料抵抗弯矩的概念 抵抗弯矩抵抗弯矩就是各截面实际纵向受拉钢筋

23、所能承就是各截面实际纵向受拉钢筋所能承受的弯矩值。受的弯矩值。 当梁的截面尺寸，材料强度及钢筋截面面积确当梁的截面尺寸，材料强度及钢筋截面面积确定后，其抵抗弯矩值，可由下式确定定后，其抵抗弯矩值，可由下式确定。)2(10bfAfhfAMcsyysuq322322充分利用点充分利用点q322设计弯矩图设计弯矩图322123计算不需要点计算不需要点简支梁简支梁q318AEFGBC218118114214悬臂梁悬臂梁 8.4.3 8.4.3 纵向钢筋弯起的构造要求纵向钢筋弯起的构造要求 对梁纵向钢筋的弯起必须满足三个要求：对梁纵向钢筋的弯起必须满足三个要求： 满足满足正截面受弯承载力正截面受弯承载力

24、的要求；的要求； 满足斜满足斜截面受剪承载力截面受剪承载力的要求；的要求； 满足满足斜截面受弯承载力斜截面受弯承载力的要求。的要求。q322设计弯矩图设计弯矩图322123计算不需要点计算不需要点正截面受弯承载力要求正截面受弯承载力要求S1SmaxS2Smax斜截面受剪承载力要求斜截面受剪承载力要求斜截面受弯承载力要求斜截面受弯承载力要求q322设计弯矩图设计弯矩图322123充分利用点充分利用点S10.5h0 除了上述三个要求，弯起钢筋同时还应满足除了上述三个要求，弯起钢筋同时还应满足弯终点的锚固长度弯终点的锚固长度构造要求构造要求20d10d拉区拉区压区压区 8.4.3 8.4.3 纵向钢

25、筋弯起的构造要求纵向钢筋弯起的构造要求 1. 1. 纵向钢筋的锚固纵向钢筋的锚固yatfldf纵筋锚固长度：钢筋外形系数钢筋外形系数钢筋类型钢筋类型光圆钢筋光圆钢筋螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝0.16带肋钢筋带肋钢筋三股钢绞线三股钢绞线0.140.160.138.4.4 8.4.4 纵向钢筋的锚固与截断纵向钢筋的锚固与截断las纵筋伸入支座长度纵筋伸入支座长度las(mm)截面条件截面条件lasV0.7bh0ftV0.7bh0ft且断点仍且断点仍在负弯矩受拉区内在负弯矩受拉区内1.2la1.2la+h01.2la+1.7h020d20d且且h020d且且1.3h0yatfldf3弯起钢筋构造： 弯起钢筋弯始点以外，应留有一定的锚固长度: 受拉区20d 受压区10d 光面弯起钢筋末端应设置弯钩 梁底层两侧的钢筋不能弯起 可单独设立弯起钢筋（鸭筋）1 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算偏心受压构件斜截面受剪承载力计算轴向压力对受剪承载力的影响轴向压力对受剪承载力的影响矩形、矩形、T T形和形和I I形截面的计算公式形截面的