5.2无腹筋梁受剪性能剖析

1、第5章 受弯构件的斜截面承载力受弯构件在荷载作用下，同时产生弯矩和剪力。在弯矩区段，产生正截面受弯破坏，而在剪力较大的区段，则会产生斜截面受剪破坏。一. 梁的内力MV5.1.1斜裂缝5.1 概述 在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时，还要保证斜截面承载力，它包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力两方面。工程设计中，斜截面受剪承载力是由计算和构造来满足的，斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来保证的。图5-1 箍筋和弯起钢筋图5-2 钢筋弯起处劈裂裂缝 工程设计中，应优先选用箍筋，然后再考虑采用弯起钢筋。由于弯起钢筋承受的拉力比较大，且集中，有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝，见图5

2、-2。因此放置在梁侧边缘的钢筋不宜弯起，梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起，顶层钢筋中的角部钢筋不应弯下。弯起钢筋的弯起角宜取45或60。 当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂，梁内即有沿主压应力方向（垂直于主拉应力方向）开展的斜裂缝产生，梁有可能沿斜截面发生破坏。 梁内可设置抗剪腹筋（箍筋斜筋）来防止斜截面破坏发生。5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态钢筋混凝土梁在剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内，将产生斜裂缝。主拉应力主压应力主拉应力的作用方向与梁轴线的夹角图5-3 主应力轨迹线5.2.1 腹剪斜裂缝与弯剪斜裂缝图5-4 斜裂缝(a)腹剪斜裂缝；(b)弯剪斜裂缝腹剪斜裂缝弯剪斜

3、裂缝首先出一些较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝，向集中荷载作用点发展，这种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝5.2.2 剪跨比 在图5-5所示的承受集中荷载的简支梁中，最外侧的集中力到临近支座的距离a称为剪跨，剪跨a与梁截面有效高度h0的比值，称为计算截面的剪跨比，简称剪跨比，用表示。 对于承受集中荷载的简支梁：这时的剪跨比与广义剪跨比相同。MVaah0aa剪跨（剪力跨度）配箍率s s IIsbI-IAsv1n=25.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态1 无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态图5-6 主应力迹线分布图 在剪跨比小的图5-6(a)中，在集中力到支座之间有虚线

4、所示的主压应力迹线，即力是按斜向短柱的形式传递的。可见，剪跨比小时，主要是斜向受压而产生斜压破坏。在剪跨比大的图5-6(c)中，集中力与支座之间没有直接的主压应力迹线，故以弯曲传力为主，产生沿主压应力迹线的斜裂缝，并发展为斜拉破坏。试验也表明，无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态与剪跨比有决定性的关系，主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种破坏形态。图5-7斜截面破坏形态(a)斜压破坏；(b)剪压破坏；(c)斜拉破坏(1)斜压破坏(图5-7a) 1时，发生斜压破坏。这种破坏多数发生在剪力大而弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T形截面或I形截面梁内。破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏，因此

5、受剪承载力取决于混凝土的抗压强度，是斜截面受剪承载力中最大的。P f斜压破坏(2)剪压破坏(图5-7b)13时，常发生剪压破坏。其破坏特征通常是，在弯剪区段的受拉区边缘先出现一些竖向裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。P f剪压破坏(3)斜拉破坏(图5-7c) 3时，常发生斜拉破坏。其特点是当竖向裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁变形很小

6、，具有很明显的脆性，其斜截面受剪承载力最小。 f斜拉破坏P图5-8 斜截面破坏的F-f曲线 图5-8为三种破坏形态的荷载-挠度(F-f)曲线图。可见，三种破坏形态的斜截面受剪承载力是不同的，斜压破坏时最大，其次为剪压，斜拉最小。它们在达到峰值荷载时，跨中挠度都不大，破坏时荷载都会迅速下降，表明它们都属脆性破坏类型，是工程中应尽量避免的。另外，这三种破坏形态虽然都是属于脆性破坏类型，但脆性程度是不同的。混凝土的极限拉应变值比极限压应变值小得多，所以斜拉破坏最脆，斜压破坏次之。为此，规范规定用构造措施，强制性地来防止斜拉、斜压破坏，而对剪压破坏，因其承载力变化幅度相对较大所以是通过计算来防止的，5

7、.1.3影响无腹筋梁受剪承载力的因素 无腹筋梁的受剪承载力受到很多因素的影响，如剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、结构类型、截面形状。（1）剪跨比 在直接加载情况下，剪跨比是影响集中荷载作用下无腹筋梁抗剪强度的主要因素。随剪跨比增大，梁的相对抗剪强度降低。（2）混凝土强度 不同破坏形态的无腹筋梁抗剪强度随混凝土强度的提高而提高。（3）纵筋配筋率 增大纵向钢筋截面面积，可延缓斜裂缝的开展，增加受压区混凝土面积，并使骨料咬合力及纵筋的消栓力有所提高，因而间接地提高了梁的抗剪强度。（4）结构类型 在同一剪跨比的情况下，连续梁的抗剪强度低于简支梁的抗剪强度。（5）截面形状 矩形截面的斜拉破坏及剪压破坏的抗剪强度比梁腹宽度b相同的T形和I形截面低，但对于；梁腹混凝土的斜压破坏，翼缘的存在并不能提高其抗剪强度。5.1.4无腹筋梁斜截面受剪承载力计算对无腹筋梁的受剪承载力按下列公式计算：(1)矩形、T形和I形截面的一般受弯构件(2)集中荷载作用的独立梁（包括作用有多种荷载，且其集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值的75%以上的情况） 式中-计算截面剪跨比，当1.5时，取=1.5