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第四章钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
概述
在主要承受弯矩的区段内,产生正截面受弯破坏;
而在剪力和弯矩共同作用的支座附近区段内,则会产生斜截面受剪破坏或斜截面受弯破坏。
纯弯段
剪弯段
剪弯段
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如图1所示,简支梁在两个对称荷载作用下产生的效应是弯矩和剪力。按材力公式分析,在弯剪区段,由于M和V的存在产生正应力和剪应力以及主拉应力和主压应力。
图1 主应力迹线
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随着荷载的增加。当弯剪区的主拉应力tp > ft时,就会产生与主应力的方向相垂直的斜裂缝。如果斜截面受剪承载力不足,就可能沿某一主要斜裂缝截面发生破坏。–––称斜截面破坏。
为了防止梁沿斜截面破坏,就需要在梁内设置足够的抗剪钢筋,其通常由与梁轴线垂直的箍筋和与主拉应力方向平行的斜筋共同组成。斜筋常利用正截面承载力多余的纵向钢筋弯起而成,所以又称弯起钢筋。
箍筋与弯起钢筋通称腹筋。
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有腹筋梁:箍筋、弯起钢筋(斜筋)、纵筋
无腹筋梁: 是指不配箍筋、弯起钢筋的梁
实际中一般都要配箍箍筋,有时还配有弯起钢筋。
图 2 梁的钢筋骨架
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无腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态
1. 斜裂缝发生前后梁内应力状态的变化
1) 斜裂缝的形态:
图3 斜裂缝的形态
弯剪斜裂缝
特点:裂缝下宽上窄
腹剪斜裂缝
特点:裂缝中间宽两头窄
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纵向钢筋承担的拉力T;
余留截面混凝土承担的剪力VC;
斜裂缝上端余留截面混凝土承担的压力C;
纵向钢筋承担的剪力Vd(纵筋的销栓力);
骨料咬合力的竖向分力Vay。
从图4中可知,荷载在斜截面AB上引起的弯矩为MA,剪力为VA,而在斜截面AB上的抵抗力有以下几部分:
图4 梁隔离体受力图
B
A
′
V
a
M
A
M
B
C
M
A
M
B
B
A
′
V
a
B
A
′
V
a
M
A
M
B
C
取斜裂缝以左部分梁为隔离体来分析它的受力状态。
寒屁节约叠福抨厩歧椒药税柄粥者氟靶鹏寒筐含比契衍瀑尔候桶缕才啥疚第四讲国家和衡条件可得平衡VA的抗剪力
VA= Vc+ Vay + Vd≈ Vc
由力矩平衡条件可得T 和C形成的平衡MA的抗弯力矩
MA = T z+ Vd c≈T z
梁的抗剪能力主要是余留截面上混凝土承担的Vc。
式中 T——纵向钢筋承受的拉力;  z——钢筋拉力T到混凝土压应力合力C点的力臂。 c——斜裂缝的水平投影长度。
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斜裂缝发生后应力状态的变化
★开裂砼承担的剪应力增大;
余留截面AA'来抵抗剪力。
★穿过斜裂缝的纵筋应力增大;
斜裂缝出现前,各截面纵筋拉力由该截面弯矩决定;
斜裂缝出现后,截面B钢筋拉力决定于截面A的弯矩,MA>MB。
★压区砼的压应力上升;
纵筋拉力突增,斜裂缝向上开展,受压区砼面积缩小。
★砼沿纵筋受到撕裂力。
由于Vd作用。
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随着剪跨比λ的变化,无腹筋梁主要有以下三种破坏形态
剪跨比λ是剪跨a和截面有效高度h0的比值,即λ=a/ h0。
a——集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离。
对于承受均布荷载的梁,剪跨比的影响可用跨高比l/ h表示。
斜拉破坏
剪压破坏
斜压破坏
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1)斜拉破坏
★发生条件:当剪跨比λ较大时(一般λ>3),
★破坏特点:受拉边缘一旦出现斜裂缝便急速发展,构件很快破坏。整个破坏过程急速而突然,破坏荷载比斜裂缝形成时的荷载增加不多。
★破坏原因:余留截面上的主拉应力超过了混凝土的抗拉强度所致。
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斜拉破坏(>3)
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