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钢筋混凝土结构受弯构件斜截面承载力计算


剪压破坏时隔离体ABCD上作用的外力:
弯矩、剪力(外荷载在斜截面AB上引起MA 、VA)











VA
剪压破坏时隔离体ABCD上作用的内力:




斜 截
①余留剪压面(AA')砼承担的剪力Vc及压力C;
面 ②骨料咬合力Va ,垂直分量Vy ;
受 力 分
③纵筋承担的剪力—“销栓力” Vd 。 ④纵筋拉力T;
第三章 控制截面(跨中和支座) 纵向受力钢筋数量
第四章 箍筋的直径和间距 纵向受力钢筋弯起和切断
本章内 容
1. 斜截面受力分析与破坏形态
2. 影响斜截面受剪承载力的主要因素
3. 斜截面受剪承载力计算
腹筋的直径和间距
4. 斜截面受弯承载力
纵向受力钢筋弯起和切断
5. 钢筋骨架的构造
无腹筋梁斜裂缝出现后梁内应力状态
钢筋混凝土构件 受弯构件斜截面承载力计算
1.外荷载在纯弯段引起弯矩M




M


V


2.垂直裂缝 正截面破坏







3.正截面承载力计算
KM

Mu

fcbx(h0

x) 2
f cbx f y As
4.配置纵向受力钢筋
1.外荷载在剪弯段引起弯矩M和剪力V



M


截 面
V
2.剪弯段斜裂缝 斜截面破坏

n——同一截面内箍筋肢数;
s——箍筋沿梁轴向的间距;
b——梁腹宽度。
有 腹
1.剪弯段斜裂缝 斜截面受剪破坏


2.几种斜截面受剪破坏形态?



3.几种斜截面受剪破坏发生条件?



4.几种斜截面受剪破坏时腹筋的应力状态?



5.几种斜截面受剪破坏防止方法?
有腹筋梁斜截面受剪破坏形态与发生条件
0
1 2 3 4 5 6 7 8
§
h
均布荷载
集中荷载

无腹筋梁试验值的偏下线

公 式
Vc 0.7 ftbh0

箍筋的受剪承载力Vsv—仅配箍筋梁的极限受剪承载力



6
Vu Vc Vsv

Vu 5

ftbh0 4


3

2

§
1
Vu 0.7 1.25 sv fyv
ftbh0
ft




斜 截
破坏特点 临界斜裂缝指向、未到达荷载作用点,梁顶保

留一部分剪压区,剪压区在正应力与剪应力作

用下达到砼强度,梁破坏。
剪 破
Vu>Vcr

余留截面砼的主压应力,超过砼在σ及τ 共同作

用下的抗压强度发生破坏。承载力高于斜拉破

坏。
斜压破坏 ≤ 1




斜 截 面 受 剪
破坏特点

相结合的方法建立起来的。它保证了构件必需的截
计 算
面尺寸和必需的配筋用量。
§
有腹筋构件的受剪承载力由几部分组成,即砼承
§
担的剪力、箍筋承担的剪力、弯起钢筋承担的剪力。

规范主要的特点是公式形式简单,设计计算方便。

概 况
Vu Vc Vsv Vsb
斜 截
剪压破坏








§
§
基 本
破坏形态
ρsv
剪跨比
初始斜裂缝荷载 (kN)
破坏荷载 (kN)
剪压破坏 0.47% 1.94 55 161.5
斜压破坏 1.3% 1.93 50 174.6





腹筋配置少且剪跨比较大时,发生斜拉破坏。


腹筋配置多或剪跨比很小时,发生斜压破坏,


腹筋配置较适当大部分发生剪压破坏。




斜拉破坏: 斜裂缝一出现,腹筋应力即达屈服,对斜 裂缝开展的限制作用已不存在,相当于无腹筋梁。 有 防止方法: 不小于最小配箍率。 腹 筋 梁 剪压破坏: 斜裂缝出现后,与其相交腹筋承担很大部分 斜 剪力。腹筋先屈服,最后受压区砼在剪压作用下到达 截 极限强度丧失承载力。受剪承载力主要取决于混凝土 面 强度、截面尺寸及腹筋数量。 受 防止方法: 进行斜截面受剪承载力计算,配置腹筋. 剪 破 斜压破坏: 腹筋未达屈服,梁腹砼即到达抗压强度压 坏 坏,承载力取决于砼强度及截面尺寸,再增加腹筋对 形 斜截面受剪承载力的提高已不起作用。 态 防止方法: 限制砼强度和截面尺寸的下限.
h0

fy Asb sin s
基 本 公
Vu
0.5 ftbh0
1.0 f yv
Asv s
h0
fy Asb sin s

集中荷载矩形截面独立梁
Asv——设置在同一截面内的箍筋截面面积;
斜 截
s ——箍筋沿梁轴向的间距;

ft—— 砼轴心抗拉强度设计值;
受 b —— 矩形截面的宽度或T形、工形截面的腹板宽度;




破坏截面与构件轴线斜交
1.为什么纯弯段产生垂直裂缝?M—σ


C
D


A
拉σ
B



2.为什么剪弯段产生斜裂缝?

剪弯段在弯矩M和剪力V作用下的应力状态
剪 弯 段 裂 缝 方 向






向 和
弯剪型斜裂缝:剪弯段下边缘主拉应力水平方向,先出现短
种 垂直裂缝,延伸成斜裂缝,上细下宽,是最常见的。
Asv s
h0
fy Asb sin s
Vu
0.5 ftbh0
1.0 f yv
Asv s
h0

fy Asb sin s

重要的承受集中力为主的独立梁

(水电站厂房中的吊车梁、大坝的门机轨道梁 )
计 DL/T5057-2009规范

§ §
Vu
0.7 ftbh0
1.0 f yv
Asv s
f
承载能力 斜拉<剪压<斜压
破坏性质 破坏时跨中挠度都不大,三种破坏都属于脆性 破坏。剪压破坏的延性相对好一些。#43;Vsb


(Vc+ Vy+ Vd)





腹筋的作用
1
2
3
4

与斜裂缝相交
腹筋阻止斜裂 缝开展过宽,
腹筋阻止斜 裂缝开展过
腹 的腹筋本身能 延缓斜裂缝向 宽,延缓斜

腹剪型斜裂缝:中和轴处主拉应力方向大致为45°,腹部先开
裂产生斜裂缝,中间宽两头细,呈枣核形,常见于薄腹梁
(工字截面)中。
1. 剪弯段斜裂缝 斜截面破坏






面 破
2. 斜截面受剪承载力(V)







3. 配置腹筋(箍筋和弯起钢筋)
简支梁
钢筋骨架
纵筋 腹筋(箍筋和弯起钢筋)
简支伸臂梁
主压应力的方向沿支座与荷载作用点 的连线,梁腹砼如一斜向受压短柱。 破坏时斜向裂缝多而密,梁腹砼发生 类似于柱体受压破坏的侧向凸出。

Vu>>Vcr
坏 破坏原因 集载与支座间梁腹砼被斜向压碎,

主压应力超过砼的抗压强度,承载力

比剪压破坏高。
P
б¹Ñ Æ »µ
¼ô ѹ Æ »µ
б­À Æ »µ
§ 理
和最终的抗剪承载力主要与砼的强度(特别是抗拉强度)有关,
论 而砼由于本身的不匀质性,其强度的离散程度很大。因此,
概 即便为同一批试验,其离散性也是很高的。



面 受
拉杆拱模型;平面比拟桁架模型;变角桁架模型;

拱-梳齿状模型;极限平衡理论。

规范中,斜截面受剪承载力计算公式是在大量试

验的基础上,依据极限平衡理论,采用理论与经验
§
0

0.5
1.0
1.5
2.0
仅配箍筋梁试验值的偏下线
sv fyv
2.5

ft
公 式
Vsv
1.25 fyv
Asv s
h0
斜 截
弯起钢筋受剪承载力Vsb


剪 承
Vsb f y Asb sin s




§
§




斜 SL191-2008规范
截 面 受 剪 承
Vu
0.7 ftbh0 1.25 f yv
剪 已有数百篇,但至今仍未能提出一个被普遍认可,能适用
承 载
于各种情况的计算理论和破坏模式。

各研究者给出的计算公式都是依据一定范围的试验结果
计 提出的,只能计及若干主要因素的影响,加上各研究者的
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