高等钢筋溷凝土结构-4斜截面抗剪强度

《高等钢筋溷凝土结构-4斜截面抗剪强度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高等钢筋溷凝土结构-4斜截面抗剪强度（43页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第 四 章 斜 截 面 抗 剪 强 度 无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态 应力分析：在弯剪区段，由于M和V的存在产生正应力和剪应力。 00IMy 00bIVs将弯剪区段的典型微元进行应力分析，可以由、求得主拉应力和主压应力。22tp 42 22cp 42 第 一 节 斜 截 面 破 坏 型 态 斜 裂 缝 类 型 1） 弯 剪 缝 ： 因 弯 矩 的 作 用 首 先 在 梁 下 产 生 竖 向 裂 缝 ， 导 致 截 面 应 力 的重 分 布 ， 其 结 果 是 裂 尖 的 剪 应 力 和 正 应 力 显 著 增 大 ， 裂 缝 在 由 剪 应力 和 正 应 力 所 构 成 的 主 拉 应

2、 力 的 作 用 下 斜 向 发 展 而 形 成 弯 剪 裂 缝 。2 ） 腹 剪 缝 ： 在 剪 力 较 大 ， 弯 矩 较 小 的 梁 段 腹 部 ， 由 剪 应 力 （ 分 布 特 征 、材 力 ） 构 成 的 主 拉 应 力 超 过 砼 在 此 应 力 状 态 下 的 抗 拉 强 度 时 ， 砼 即在 与 主 拉 应 力 垂 直 方 向 开 裂 并 斜 向 发 展 。 粘 结 裂 缝 撕 裂 裂 缝腹 剪 裂 缝弯 剪 裂 缝在 弯 、 压 、 剪 中 剪 的 受 力 规 律研 究 最 不 清 楚 3 ） 粘 结 裂 缝 ： 斜 裂 缝 的 发 展 导 致 与 斜 裂 缝 相 交 的

3、纵 筋 应 力 显 著 增 大 ，而 支 座 截 面 处 的 纵 筋 应 力 为 零 ， 使 纵 筋 产 生 很 大 的 拉 力 差 ， 由 纵 筋 与砼 的 粘 结 力 来 平 衡 ， 当 粘 结 力 超 过 其 粘 结 强 度 时 即 产 生 粘 结 裂 缝 。 若纵 筋 端 部 的 锚 固 不 足 ， 可 能 产 生 纵 筋 被 拔 出 的 锚 固 破 坏 。4 ） 撕 裂 裂 缝 ： 随 着 斜 裂 缝 的 发 展 ， 斜 截 面 抗 剪 能 力 逐 步 削 弱 ， 斜 裂 缝两 侧 砼 梁 体 在 剪 力 作 用 下 沿 斜 裂 缝 面 的 错 动 趋 于 明 显 ， 梁 端 纵 筋

4、 下 部的 砼 受 到 纵 筋 向 下 的 崩 力 ， 对 无 箍 筋 或 箍 筋 配 置 过 少 的 梁 ， 在 此 崩 力作 用 下 将 产 生 沿 纵 筋 的 撕 裂 裂 缝 。粘 结 裂 缝 撕 裂 裂 缝腹 剪 裂 缝弯 剪 裂 缝 斜 截 面 剪 切 破 坏 形 态 无 腹 筋 梁 的 受 剪 破 坏 都 是 脆 性 的 1. 斜 拉 破 坏 为 受 拉 脆 性 破 坏 ， 脆 性 性 质 最 为 显 著 ；2. 斜 压 破 坏 为 受 压 脆 性 破 坏 ；3. 剪 压 破 坏 界 于 受 拉 和 受 压 脆 性 破 坏 之 间 。 常 见 破 坏 形 态 的 对 策 ：1）在

5、受 弯 构 件 的 设 计 中 ， 要 保 证 强 剪 弱 弯 ！ ！ 无 腹 筋 简 支 梁 抗 剪 机 理 图 4-2 梳 齿 状 结 构 图 4-3 混 凝 土 齿 的 受 力HGJA KJG HABB J K C PG HC P I乙 L J K ZEE甲 DP甲乙 D LIP G Hn 带 拉 杆 的 梳 形 拱 模 型 适 用 于 无 腹 筋 梁 。 无 腹 筋 简 支 梁 抗 剪 机 理 临 界 斜 裂 缝裂 缝(a)V (b)V拱 身 拱 顶 受 拉P 拱 身 拱 顶 压 应 变应变拉 裂缝斜 图 4-4 拱 体 的 受 力 图 4-5 斜 裂 缝 出 现 后 截 面 应 变

6、的 分 布 无 腹 筋 简 支 梁 抗 剪 机 理 图 4-6 斜 压 破 坏 传 力 模 型 纵 筋 作 为 拱 拉 杆 拱 顶 拱 体 如 果 剪 跨 比 很 小 （ m 1） ， 拱 的 作 用 更 加 明 显 ， 整 个 梁 的 受 力 模 型如 同 一 个 以 纵 向 受 拉 钢 筋 为 拉 杆 的 折 线 拱 （ 图 4-6） 。 荷 载 直 接 通 过斜 向 拱 体 传 向 支 座 ， 当 拱 体 的 抗 压 强 度 不 足 时 就 会 发 生 斜 压 破 坏 。 需 要 说 明 的 是 ： 以 上 无 腹 筋 梁 受 剪 机 理 的 讨 论 主 要 有 有 理 论 上 的 意

7、义 。 实 际 无 腹 筋 梁 不 允 许 采 用 无 腹 筋 梁 的 抗 剪 承 载 力Vu Vc CcVd ViTsa 忽 略 ViVd b hh0As1h0) 21(,0,0,0 010010101 hhhbaVM hbVY AhbX ccc ssc 由 后 二 式 ccc ff 15.01 实 际 上 是 剪 压 区的 加 载 规 律Vc h0a sAs 1h0c ccc ff 15.01 Vc h0a sAs 1h0c1时为斜压破坏，1=0较大时， 1近似为纯弯时的b 1值在0b之间变化对不同的=15，采用线性插值可确定不同所对应的1。于是可得出一组对于不同的/fc-c/fc的关系直

8、线（加载曲线） ccc ff 15.01 Vc h0a sAs 1h0c0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.10.2cf ccf2)(104.0095.00089.0 ccccc fff ccc ff 12.024.0 回 归 ：=1 =2 =3 =4 =5 Vc h0a sAs 1h0c)21(,0,0,0 010010101 hhhbaVM hbVY AhbX ccc ssc ccc ff 12.024.0 000 24.05.0 06.024.0 bhfbhfbhfffV tcc sscc ssc 有 腹 筋 简 支 梁 抗 剪 机 理 1）

9、 在 砼 开 裂 之 前 ， 箍 筋 应 力 很 低 ， 对 于 提 高 梁 的 开 裂 荷 载 无显 著 作 用 。2） 当 这 些 裂 缝 和 箍 筋 相 交 后 ， 箍 筋 应 力 突 然 增 大 ， 约 束 裂 缝 的 发 展 。腹 筋 的 存 在 ， 使 梁 的 斜 截 面 抗 剪 承 载 力 大 大 高 于 无 腹 筋 梁 。 图 4-7 腹 筋 的 传 力 (b) (a) 有 腹 筋 简 支 梁 抗 剪 机 理 图 4-8 拱 形 桁 架 模 型 1） 可 把 开 裂 后 的 有 腹 筋 简 支 梁 模 拟 为 拱 形 桁 架 （ 图 4-8） ， 拱 体 是 拱 形 桁 架 的

10、 上 弦 压 杆 ， 裂 缝 间 的 齿 块 为 桁 架 的 受 压 腹 杆 ， 箍 筋 则可 充 当 桁 架 的 受 拉 腹 杆 。2） 这 一 受 力 机 制 与 无 腹 筋 梁 的 受 力 机 制 区 别 在 于 ： （ 1） 箍 筋 作 用 明 显 （ 受 拉 作 用 ） ； （ 2） 裂 缝 间 的 砼 参 加 抗 剪 （ 受压 ） 。 图 4-7 腹 筋 的 传 力 (b) (a) 有 腹 筋 简 支 梁 抗 剪 机 理 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 则 ：定 义 ：

11、广 义 剪 跨 比 ： 反 映 了 梁 截 面 上 正 应 力 与 剪 应 力 （ 或 弯 矩 M与 V） 的 相 对 大 小 ， 影 响 梁 的剪 切 破 坏 形 态 。 较 大 ， 说 明 （ 或 M） 较 大 截 面 容 易 被 拉 坏 ； 较 小 ， 说 明 （ 或 V） 较 大 截 面 容 易 被 压 坏 。 02201 bhVbhM 021 VhM0VhM 影 响 抗 剪 强 度 的 主 要 因 素 剪 跨 比 是 影 响 无 腹 筋 梁 破 坏 形 态 的 最 主 要 参 数 。 混 凝 土 强 度 不 同 剪 跨 比 的 梁 ， 因 破 坏 形 态 的 差 别 ， 承 载 力

12、分 别 取 决 于 混 凝 土 的抗 压 或 抗 拉 强 度 ， 提 高 砼 的 强 度 等 级 ， 抗 剪 承 载 力 的 提 高 幅 度 明 显有 别 。1） 小 剪 跨 比 （ m3） 梁 的 斜 拉 破 坏 取 决 于 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 ， 其 随 立方 体 强 度 增 长 缓 慢 ； 3） 中 等 剪 跨 （ m=1 3） 梁 的 剪 压 破 坏 取 决 于 顶 部 的 抗 压 强 度 和 腹部 的 骨 料 咬 合 作 用 ， 抗 剪 承 载 力 的 提 高 幅 度 处 于 两 者 之 间 。 截 面 尺 寸 对 抗 剪 承 载 力 的 影 响 截 面 形 状 小 剪

13、跨 梁 通 常 发 生 腹 压 破 坏 ， 其 抗 剪 强 度 主 要 取 决 于 梁 腹 厚 度 ， 而 与翼 缘 的 存 在 与 否 无 明 显 的 关 系 ； 薄 腹 T形 梁 通 常 是 腹 压 破 坏 决 定 其 承 载 力 ，翼 缘 的 大 小 对 梁 的 抗 剪 强 度 影 响 不 大 。 纵 筋 配 筋 率配 筋 率 越 大 ， 受 压 区 面 积 越 大 ， 剪 压 区 面 积 也 相 应 增 大 ； 另 外， 纵 筋 的 销 栓 作 用 也 增 强 ， 所 以 抗 剪 承 载 力 随 纵 筋 配 筋 率 增 大而 增 加 。 抗 剪 钢 筋 （ 箍 筋 ） 1. 斜 裂 缝

14、 出 现 后 ， 拉 应 力 由 箍 筋 承 担 ， 增 强 了 梁 的 剪 力 传 递 能 力 ；2. 箍 筋 控 制 了 斜 裂 缝 的 开 展 ， 增 加 了 剪 压 区 的 面 积 ;3. 吊 住 纵 筋 ， 延 缓 了 撕 裂 裂 缝 的 开 展 ， 增 强 了 纵 筋 销 栓 作 用 ;4. 箍 筋 有 利 于 提 高 纵 向 钢 筋 与 混 凝 土 之 间 的 粘 结 性 能 ， 延 缓 了 沿 着 纵筋 方 向 粘 结 裂 缝 的 出 现 ；5. 箍 筋 配 置 如 果 超 过 某 一 限 值 ， 则 产 生 斜 压 杆 压 坏 ， 继 续 增 加 箍 筋 没有 作 用 。 配

15、 箍 率 太 大 时配 箍 率 适 中 时配 箍 率 较 小 时 斜 裂 缝 出 现 后 ， 箍 筋 承 担 拉 应 力 而 很快 被 拉 断 。 随 荷 载 增 加 箍 筋 拉 应 力 不 断 发 展 ， 剪压 区 剪 应 力 和 压 应 力 迅 速 增 加 ， 最 终发 生 剪 压 破 坏 。 箍 筋 屈 服 前 ， 混 凝 土 斜 压 杆 因 压 应 力过 大 而 产 生 斜 压 破 坏 。 bSnAbSA svsvsv 1配 箍 率 抗 剪 强 度 分 析 方 法一 、 古 典 桁 架 模 型 二 、 变 角 桁 架 模 型 桁 架 模 型 把 有 斜 裂 缝 的 钢 筋 混 凝 土

16、梁 比 拟 为 一 个 铰 接桁 架 ， 压 区 混 凝 土 为 上 弦 杆 ， 受 拉 纵 筋 为 下 弦 杆 ， 腹 筋为 竖 向 拉 杆 ， 斜 裂 缝 间 的 混 凝 土 则 为 斜 压 杆 。 如 图 示 ： 桁架模型（ a ） 450 变角 桁架模型（ b） sin sins d sV C Z (cot cot )dS j /sin(cot cot ) sin (cot cot )s s sd dT V VS j j 桁 架 模 式 分 析 sin (cot cot )sv yv sdA f VS j 若 箍 筋 面 积 为 Asv， 间 距 为 S， 屈 服 强 度 为 fyv,

17、则 有 ：近 似 取 jd=0.9h0， 则 箍 筋 承 受 的 剪 力 为 ：00.9 sin (cot cot )sv yvs A fV hS 构 件 抗 剪 的 几 个 问 题 变 号 弯 矩 对 抗 剪 承 载 力 的 影 响 M=Va 轴 向 力 对 抗 剪 承 载 力 的 影 响NVa 1. 受 弯 构 件 正 截 面 受 弯 承 载 力 和 斜 截 面 受 剪 承 载 力 的 计 算 中 ， 钢 筋 强 度 的 充 分 发 挥 是 建 立 在 可 靠 的 配 筋 构 造 基 础 上 的 ；2. 配 筋 构 造 是 计 算 模 型 和 构 件 受 力 的 必 要 条 件 ， 没 有 可 靠 的 配 筋 构 造 ， 计 算 模 型 和 构 件 受 力 就 不 可 能 成 立 。3. 配 筋 构 造 与 计 算 设 计 同 等 重 要 ， 由 于 疏 忽 配 筋 构 造 而 造 成 工 程 事 故 的 情 况 是 很 多 的 。 故切不可重计算，轻构造。重 要 认 识 ： 钢 筋 的 构 造 要 求