混凝土结构设计的基本原理--hnt5.ppt

第五章受弯构件的斜截面承载力
概述
斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态
斜截面受剪破坏的主要影响因素
斜截面受剪承载力的计算公式与适用范围
斜截面受剪承载力计算方法和步骤
保证斜截面受弯承载力的构造措施
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
5 .2 .1 斜裂缝的形成
斜裂缝是因梁中弯矩和剪力产生的主拉应变超过混凝土的极限拉应变而出现的。斜裂缝主要有两类:腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。
斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态
在中和轴附近,正应力小,剪应力大,主拉应力方向大致为45°。当荷载增大,拉应变达到混凝土的极限拉应变值时,混凝土开裂,沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝,称为腹剪斜裂缝。
腹剪斜裂缝中间宽两头细,呈枣核形,常见于薄腹
梁中,如图所示。
腹剪斜裂缝
在剪弯区段截面的下边缘,主拉应力还是水平向的。所以,在这些区段仍可能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,称为弯剪斜裂缝,这种裂缝上细下宽,是最常见的,如下图所示。
弯剪斜裂缝
5 .2 .2 剪跨比
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。
1、承受集中荷载时,
2、承受均布荷载时,设βl为计算截面离支座的距离,则
5 .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
1)斜拉破坏:当剪跨比较大(λ>3)时,或箍筋配置不足时出现。此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。
斜拉破坏
2)斜压破坏:当剪跨比较小(λ<1)时,或箍筋配置过多时易出现。此破坏系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。破坏时,混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而被压坏,破坏是突然发生。
斜压破坏
3)剪压破坏:当剪跨比一般(1<λ<3)时,箍筋配置适中时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致,类似于正截面承载力中的适筋破坏,也属脆性破坏,但脆性不如前两种破坏明显。其破坏的特征通常是,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。
剪压破坏
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。
如图为三种破坏形态的荷载挠度(F-f)曲线图,从图中曲线可见,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。
f
F0
剪压破坏
斜拉破坏
斜压破坏
2、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;如果λ>3,箍筋的配置数量适当,则可避免斜拉破坏,而发生剪压破坏;剪跨比较小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。