受弯构件斜截面承载力计算.doc

受弯构件斜截面承载力计算 1．何谓无腹筋梁？简述无腹筋梁斜裂缝形成的过程。 答：不配置腹筋或不按计算配置腹筋的梁称为无腹筋梁。 无腹筋梁的斜截面破坏发生在剪力和弯矩共同作用的区段。只配置受拉主筋的混凝土简支梁在集中荷载作用下。当荷载较小，裂缝出现以前，可以把钢筋混凝土梁看作匀质弹性体，按材料力学的方法进行分析。随着荷载增加，当主拉应力值超过复合受力下混凝土抗拉极限强度时，首先在梁的剪拉区底部出现垂直裂缝，而后在垂直裂缝的顶部沿着与主拉应力垂直的方向向集中荷载作用点发展并形成几条斜裂缝，当荷载增加到一定程度时，在几条斜裂缝中形成一条主斜裂缝。此后，随荷载继续增加，剪压区高度不断减小，剪压区的混凝土在剪应力和压应力的共同作用下达到复合应力状态下的极限强度，导致梁失去承载能力而破坏。 2．无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态有哪几种？破坏发生的条件及特点如何？ 答：无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种类型。如图题2所示。 题图2(a) 破坏形态(b) 荷载-挠度曲线 （1）斜压破坏 这种破坏多发生在集中荷载距支座较近，且剪力大而弯矩小的区段，即剪跨比比较小（）时，或者剪跨比适中，但腹筋配置量过多，以及腹板宽度较窄的T形或I形梁。由于剪应力起主要作用，破坏过程中，先是在梁腹部出现多条密集而大体平行的斜裂缝（称为腹剪裂缝）。随着荷载增加，梁腹部被这些斜裂缝分割成若干个斜向短柱，当混凝土中的压应力超过其抗压强度时，发生类似受压短柱的破坏，此时箍筋应力一般达不到屈服强度。 （2）剪压破坏 这种破坏常发生在剪跨比适中（），且腹筋配置量适当时，是最典型的斜截面受剪破坏。这种破坏过程是，首先在剪弯区出现弯曲垂直裂缝，然后斜向延伸，形成较宽的主裂缝—临界斜裂缝，随着荷载的增大，斜裂缝向荷载作用点缓慢发展，剪压区高度不断减小，斜裂缝的宽度逐渐加宽，与斜裂缝相交的箍筋应力也随之增大，破坏时，受压区混凝土在正应力和剪应力的共同作用下被压碎，且受压区混凝土有明显的压坏现象，此时箍筋的应力到达屈服强度。 （3）斜拉破坏 这种破坏发生在剪跨比较大（），且箍筋配置量过少的情况，其破坏特点是，破坏过程急速且突然，当斜裂缝在粱腹部出现，很快就向上下延伸，形成临界斜裂缝，将梁劈裂为两部分而破坏，且往往伴随产生沿纵筋的撕裂裂缝。破坏荷载与开裂荷载很接近。 与适筋梁正截面破坏相比较，斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏时梁的变形要小，且具有脆性破坏的特征，尤其是斜拉破坏，破坏前梁的变形很小，有较明显的脆性。 试验表明，无论简支梁还是连续梁或约束梁均有斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏三种受剪破坏形态。 3．影响无腹筋简支梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？这些因素是如何影响斜截面受剪承载力？ 答：影响无腹筋简支梁斜截面受剪承载力的主要因素有：剪跨比、混凝土强度和纵筋配筋率。 （1）剪跨比 剪跨比定义为： 剪跨比是影响梁斜截面受剪承载力的主要因素之一，它可以决定斜截面破坏的形态。剪跨比由小到大变化时，破坏形态是不同的。随着剪跨比增大，破坏时的名义剪应力值减小。当剪跨比较小时，对梁受剪承载力的影响较大，随着剪跨比增大，对梁受剪承载力的影响减弱，名义剪应力与剪跨比大致呈双曲线关系。 （2）混凝土强度 梁的斜截面破坏都与混凝土强度有密切的关系。试验表明，在相同剪跨比的条件下，抗剪强度随混凝土强度的提高而增大。剪跨比不同的梁，其破坏形态也不同，梁的抗剪强度取决于混凝土的抗压强度或抗拉强度。随着混凝土强度的提高，抗剪强度的提高幅度有较大差别，在大剪跨比的情况下，抗剪强度随混凝土强度的提高而增加的速率低于小剪跨比的情况。高强混凝土抗拉强度的提高不像其抗压强度提高那么明显。我国《混凝土结构设计规范》采用混凝土抗拉强度作为受剪承载力计算时的混凝土强度指标。 （3）纵筋配筋率 纵筋对受剪承载力的影响主要是直接在横截面承受一定剪力，起“销栓”作用。同时，纵筋对梁的斜截面受剪承载力也有一定影响。纵筋能抑制斜裂缝的发展，增大斜裂缝间交互面的剪力传递。增加纵筋量能加大混凝土剪压区高度，从而间接地提高梁的受剪承载力。纵筋配筋率对斜截面承载力的影响程度随剪跨比而不同，纵筋配筋率和名义剪应力大体呈线性关系。剪跨比比较大（），容易产生撕裂裂缝，使纵筋的“销栓”作用减弱，纵筋的影响不大。纵筋配筋率较低时，受剪承截力提高较快，纵筋配筋率较高时提高速度减慢。由于实际工程结构的纵筋配筋率一般小于3%，我国《混凝土结构设计规范》的计算公式中没有考虑纵筋配筋率对抗剪强度的影响。 （4）截面尺寸和形状的影响 对无腹筋混凝土受弯构件，随着高度增加斜截面上出现的裂缝宽度加大，裂缝内表面骨料之间的机械咬合作用被削弱，使得接近开裂端部的开裂区拉应力弱化，传递剪应力的能力降低，构件破坏时，斜截面受剪承载力随着构件高度