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文档简介
关于梁的斜截面受剪承载力第1页,课件共64页,创作于2023年2月5.1概述
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或斜截面受弯破坏。纯弯段剪弯段剪弯段5.1.1受弯构件斜截面受力与破坏分析第2页,课件共64页,创作于2023年2月腹筋:箍筋、弯筋无腹筋梁:仅设置纵筋的梁或不配箍筋和弯起钢筋;纯弯段剪弯段剪弯段第3页,课件共64页,创作于2023年2月第4页,课件共64页,创作于2023年2月弯剪型斜裂缝:由梁底的弯曲裂缝发展而成;腹剪型斜裂缝:当梁的腹板很薄或集中荷载至支座距离很小时,斜裂缝可能首先在梁腹部出现。1、斜裂缝开裂前的受力分析第5页,课件共64页,创作于2023年2月第6页,课件共64页,创作于2023年2月
斜裂缝的类型:
腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。
腹剪斜裂缝弯剪斜裂缝第7页,课件共64页,创作于2023年2月2、无腹筋梁受力及破坏分析剪压区第8页,课件共64页,创作于2023年2月AB面上的混凝土切应力合力Vc开裂面BC两侧凹凸不平产生的骨料咬合力Va穿越裂缝间的纵筋在斜裂缝处的销栓力Vd随着荷载的增大,近支座处的一条斜裂缝发展较快,成为导致构件破坏的临界斜裂缝。第9页,课件共64页,创作于2023年2月第10页,课件共64页,创作于2023年2月第11页,课件共64页,创作于2023年2月
临界斜裂缝出现后,梁的受力如一拉杆拱,荷载通过斜裂缝上部的砼拱体传至支座,纵筋相当于拉杆,纵筋与砼拱体的共同工作完全取决于支座处的锚固。破坏时纵向钢筋的拉应力往往低于屈服强度。第12页,课件共64页,创作于2023年2月3、有腹筋梁的受力及破坏分析第13页,课件共64页,创作于2023年2月5.1.2、影响斜截面受力性能的主要因素1、剪跨比和跨高比2、腹筋的数量3、混凝土强度等级4、纵筋配筋率5、其他因素第14页,课件共64页,创作于2023年2月1、剪跨比和跨高比
剪跨比λ为集中荷载到临近支座的距离a与梁截面有效高度h0的比值,即λ=a/h0。某截面的广义剪跨比为该截面上弯矩M与剪力和截面有效高度乘积的比值,即λ=M/(Vh0)。
剪跨比反映了梁中正应力与剪应力的比值!!第15页,课件共64页,创作于2023年2月第16页,课件共64页,创作于2023年2月2、腹筋的数量腹筋的数量增多时,斜截面的承载力增大。3、混凝土强度等级斜截面的承载力随混凝土强度等级的提高而增大。4、纵筋配筋率纵向钢筋配筋率越大,斜截面的承载力增大。第17页,课件共64页,创作于2023年2月斜截面破坏是因混凝土到达极限强度而发生的,故斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提高。第18页,课件共64页,创作于2023年2月试验表明,梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率ρ的提高而增大。这主要是纵向受拉钢筋约束了斜裂缝长度的延伸,从而增大了剪压区面积的作用。第19页,课件共64页,创作于2023年2月受压翼缘的存在对提高斜截面的承载力有一定的作用。因此T形截面梁与矩形截面梁相比,前者的斜截面承载力一般要高10%~30%。预应力能阻斜裂缝的出现和开展,增加混凝土剪压区高度,从而提高混凝土所承担的抗剪性能。5、其他因素截面形状、预应力,梁的连续性第20页,课件共64页,创作于2023年2月5.1.3斜截面受剪破坏形态一、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态
1)斜拉破坏:当剪跨比较大(λ>3)时出现。破坏系由梁中主拉应力所致,其特点是斜裂缝一出现梁即破坏,破坏呈明显脆性,类似于正截面承载力中的少筋破坏。其特点是当垂直裂缝一出现,就迅速向受压区斜向伸展,斜截面承载力随之丧失。第21页,课件共64页,创作于2023年2月
2)剪压破坏:当剪跨比一般(1≤λ≤
3)时出现。原因:梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致,也属脆性破坏,但脆性不如前两种破坏明显。在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝,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。
第22页,课件共64页,创作于2023年2月剪压破坏第23页,课件共64页,创作于2023年2月3)斜压破坏:剪跨比较小(λ<1)时易出现。由梁中主压应力所致,类似于正截面承载力中的超筋破坏,表现为混凝土压碎,也呈明显脆性,但不如斜拉破坏明显。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形截面或工字形截面梁内。
破坏是突然发生。第24页,课件共64页,创作于2023年2月斜压破坏第25页,课件共64页,创作于2023年2月
设计中斜压破坏和斜拉破坏主要靠构造要求来避免,而剪压破坏则通过配箍计算来防止。各种破坏形态的斜截面承载力各不相同,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,破坏后荷载都会迅速下降,表明它们都属脆性破坏类型,而其中尤以斜拉破坏为甚。fF0剪压破坏斜拉破坏斜压破坏第26页,课件共64页,创作于2023年2月二、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态
与无腹筋梁类似,有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有三种:斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。当λ>3,且箍筋配置的数量过少,将发生斜拉破坏;当1≤λ≤3,箍筋的配置数量适当,将发生剪压破坏;当λ<1,或箍筋的配置数量过多,会发生斜压破坏。
对有腹筋梁来说,只要截面尺寸合适,箍筋数量适当,剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破坏形式。“强剪弱弯”!第27页,课件共64页,创作于2023年2月配箍量一般用配箍率(又称箍筋配筋率)ρsv表示,即
第28页,课件共64页,创作于2023年2月5.2
受弯构件斜截面设计方法
一、基本假定
假定梁的斜截面受剪承载力Vu的组成
由斜裂缝上剪压区混凝土的抗剪能力Vc;与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力Vsv;与斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力Vsb。第29页,课件共64页,创作于2023年2月VuVcVsVsb受剪承载力的组成Vu=Vc+Vsv+Vsb
Vcs=Vc+VsvVu=Vcs+Vsb
第30页,课件共64页,创作于2023年2月二、斜截面受剪承载力的计算公式
1.均布荷载作用下矩形、T形和I形截面的一般受弯构件,当仅配箍筋时;第31页,课件共64页,创作于2023年2月2.对集中荷载作用下的独立梁(包括作用有多种荷载,其中集中荷载对支座边缘截面所产生的剪力值大于总剪力值的75%情况)当仅配箍筋时;
λ-计算截面的剪跨比,可取λ=a/h0,a为集中荷载至支座的距离;当λ<1.5时,取λ=1.5;当λ>3,取λ=3。
计算截面距支座之间的箍筋应均匀布置。第32页,课件共64页,创作于2023年2月3.配有箍筋和弯起钢筋时梁的斜截面承载力设计表达式为:
第33页,课件共64页,创作于2023年2月
4.不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截面的受剪承载力:
——截面高度影响系数,当h0小于800mm时,取h0等于800mm;当h0大于2000mm时,取h0等于2000mm。第34页,课件共64页,创作于2023年2月三、计算公式的适用范围
1.截面限制条件(上限值)—最小截面尺寸
当≤4.0时,属于一般的梁,应满足
当≥6.0时,属于薄腹梁,应满足
当4.0<<6.0时,属于薄腹梁,应满足第35页,课件共64页,创作于2023年2月:考虑高强砼特点的混凝土强度影响系数:当砼强度等级不超过C50时,取βc=1.0;当砼强度等C80时,取βc=0.8;其间线性插值法。
:截面腹板高度:矩形截面取有效高度;T形截面取有效高度减去翼缘高度;工字形截面取腹板净高。第36页,课件共64页,创作于2023年2月2.下限值—箍筋最小含量
为了避免发生斜拉破坏,《规范》规定,箍筋最小配筋率为
第37页,课件共64页,创作于2023年2月第38页,课件共64页,创作于2023年2月四、斜截面受剪承载力计算方法和步骤
一、计算截面的位置第39页,课件共64页,创作于2023年2月⑴支座边缘截面(1-1);⑵腹板宽度改变处截面(2-2);⑶箍筋直径或间距改变处截面(3-3);⑷受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(4-4)。第40页,课件共64页,创作于2023年2月
以上这些斜截面都是受剪承载力较薄弱之处,计算时应取这些斜截面范围内的最大剪力,即取斜截面起始端处的剪力作为计算的外剪力。ⅠⅡⅠⅡⅠ-ⅠⅡ
-Ⅱ5-5第41页,课件共64页,创作于2023年2月
钢筋混凝土梁一般先进行正截面承载力设计,初步确定截面尺寸和纵向钢筋后,再进行斜截面受剪承载力设计计算。二、斜截面受剪承载力计算步骤
第42页,课件共64页,创作于2023年2月
1.求内力,绘制剪力图;
2.验算是否满足截面限制条件,如不满足,则应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级;
3.验算是否需要按计算配置腹筋。
4.计算腹筋(1)对仅配置箍筋的梁,可按下式计算:对矩形、T形和工字形截面的一般受弯构件第43页,课件共64页,创作于2023年2月对集中荷载作用下的独立梁
(2)同时配置箍筋和弯起钢筋的梁,可以根据经验和构造要求配置箍筋确定Vcs,然后按下式计算弯起钢筋的面积。第44页,课件共64页,创作于2023年2月
也可以根据受弯承载力的要求,先选定弯起钢筋再按下式计算所需箍筋:
然后验算弯起点的位置是否满足斜截面承载力的要求。第45页,课件共64页,创作于2023年2月
为防止弯筋间距太大,出现不与弯筋相交的斜裂缝,使弯筋不能发挥作用,《规范》规定当按计算要求配置弯筋时,前一排弯起点至后一排弯终点的距离不应大于表中V>0.7ftbh0栏的最大箍筋间距smax的规定。第46页,课件共64页,创作于2023年2月三、斜截面的受弯承载力计算不考虑箍筋的影响MI-IIT1Tbzzba第47页,课件共64页,创作于2023年2月MI-II≥MI,即Zb≥Z第48页,课件共64页,创作于2023年2月满足斜截面的受弯承载力计算第49页,课件共64页,创作于2023年2月1、抵抗弯矩图四、受弯构件钢筋的布置第50页,课件共64页,创作于2023年2月所谓抵抗弯矩图是指受弯构件按实际的纵向钢筋配置,画出的受弯构件正截面所抵抗的弯矩图。第51页,课件共64页,创作于2023年2月q2f251f22Mu图≥M图2f251f22①②充分利用点、不需要点(理论切断点)①②abc第52页,课件共64页,创作于2023年2月二、钢筋的弯起根据M图的变化将钢筋弯起时需绘制Mu图,使得Mu图包住M图,以满足受弯承载力的要求。按每根(或每组)钢筋的的面积比例划分出各根(或各组)钢筋的所提供的受弯承载力Mui,Mui可近似取第53页,课件共64页,创作于2023年2月第54页,课件共64页,创作于2023年2月
当弯起钢筋作为抗剪腹筋时,其间距还应满足抗剪的构造要求,同时弯折终点应有一直线段锚固长度,当直线段位于受拉区时,直线段长度不小于20d;当直线段位于受压区时,直线段长度不小于10d。
当弯起钢筋不能同时满足正截面和斜截面的承载力要求时,可单独设置仅作为受剪的弯起钢筋,但必须在集中荷载或支座两侧均设置弯起钢筋,这种弯起钢筋称为“鸭筋”。第55页,课件共64页,创作于2023年2月1、满足正截面受弯承载力要求
Mu图≥M图2、满足斜截面受弯承载力要求
弯起点至充分利用点距离≥0.5h03、满足斜截面受剪承载力要求和构造要求弯起钢筋要求小结第56页,课件共64页,创作于2023年2月五、钢筋的截断◆
受弯构件的纵向钢筋由控制截面处最大弯矩计算确定的。◆根据设计弯矩图的变化,可以在弯矩较小的区段将一部分纵筋截断。◆一般不在跨中受拉区将钢筋截断。◆对于连续梁、框架梁中间连续支座负弯矩区段的上部受拉钢筋,可根据弯
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