昆明理工大学建筑工程学院混凝土结构设计原理课件第5章 受弯构件斜截面承载力计算 有腹筋梁的受剪性能.ppt

* 5.4 有腹筋梁的受剪性能1、有腹筋梁裂缝出现前后的应力状态 ⑴裂缝出现前：荷载小，腹筋应力小，其受力性能与无腹筋梁相近。 工程中，为了提高砼梁的抗剪能力，防止斜截面破坏，一般梁中都配置有腹筋，（箍筋和弯起钢筋）。与无腹筋梁相比，有腹筋梁斜截面的受力性能和破坏形态有相似之处，也有许多不同的特点。 ⑵裂缝出现后：与斜裂缝相交的腹筋应力显著增大，直接承担部分剪力。同时限制斜裂缝开展和延伸，增大剪压区面积，提高剪压区抗剪能力和骨料咬合力，防止劈裂裂缝发展，提高销拴作用。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 5.4 有腹筋梁的受剪性能 ⑶斜裂缝出现后，梁的剪力传递机构由原来无腹筋梁的拉杆拱传递机构转变为桁架与拱的复合传递机构。 ①斜裂缝间齿状体混凝土有如斜压腹杆； ②箍筋的作用有如竖向拉杆； ③临界斜裂缝上部及受压区混凝土相当于受压弦杆； ④纵筋相当于下弦拉杆； ⑷箍筋将齿状体混凝土传来的荷载悬吊到受压弦杆，增加了混凝土传递受压的作用； ⑸斜裂缝间的骨料咬合作用，还将一部分荷载传递到支座（拱作用），因此，腹筋将使梁的受剪承载力有较大提高。 ① ② ③ ④ 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 2.有腹筋梁斜截面破坏的主要形态 如前所述，腹筋虽不能防止裂缝出现，但却能延缓和限制裂缝的开展和延伸。因此，腹筋的配置数量对梁的斜截面破坏形态和受剪承载力有很大的影响。将无腹筋梁和配有箍筋的梁试验比较，有如下结果： 由于有很多的影响因素，目前，国内外尚无统一的、被普遍认可的、能适用于各种情况的抗剪计算理论和破坏模式。 剪跨比 配箍率 l 1 1 l 3 l 3 无腹筋 斜压破坏 剪压破坏 斜拉破坏 r sv 很小 斜压破坏 剪压破坏 斜拉破坏 r sv 适量 斜压破坏 剪压破坏 剪压破坏 r sv 很大 斜压破坏 斜压破坏 斜压破坏 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 目前，所设定的斜截面破坏机理和提出的计算理论，主要有： 拉杆拱模型、平面比拟桁架模型、变角桁架模型、拱 --梳状齿模型、极限平衡理论等。各种理论计算结果不尽相同，某些模型过于复杂，无法在实际设计中应用。 由于剪切破坏问题的复杂性，规范采用的斜截面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，采用理论与经验相结合的方法建立起来的。其基本上保证了构件必需的截面尺寸和必需的配筋用梁，公式形式简单，设计计算方便。 公式假定，有腹筋构件的受剪承载力由以下几部分组成： 混凝土承担的剪力；箍筋承担的剪力；弯起钢筋承担的剪力； 预应力增加的承载力；轴向压力（或拉力）增加（或减少）的承载力。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 ⑴ 剪跨比 l 3.影响受剪承载力的因素 ⑵ 混凝土强度 ⑶ 纵筋配筋率 ⑷ 截面形状 ⑸ 尺寸效应 ⑹ 加载方式的影响 ⑺ 箍筋的影响 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 请看动画 ⑴ 剪跨比 l 试验表明：对集中荷载作用下的无腹筋梁， l 的影响非常大。 ①影响荷载传递机构，从而直接影响到梁中的应力状态 ②剪跨比l 大，荷载主要依靠拉应力传递到支座 ③剪跨比l 小，荷载主要依靠压应力传递到支座 3.影响受剪承载力的因素 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 剪跨比 l 0 bh f V t c 集中荷载作用 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 均布荷载作用 0 bh f V t c 剪跨比 l 0.7 对于有腹筋梁，在配箍率较低时， l 的影响是较大的；在配箍率中等时， l 的影响要小些；在配箍率较高时， l 的影响则很小。 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 ①剪切破坏是由于混凝土达到复合应力（剪压）状态下强度而发生的。所以混凝土强度对受剪承载力有很大的影响，随l 的不同而变化。 l 小，梁的受剪承载力取决于砼的抗压强度，而fc与fcu差不多成比例增长，梁的受剪承载力随砼的强度提高而提高； l 大，梁的受剪承载力不随砼的强度提高成比例增大，因为，斜拉破坏承载力取决于ft， ft与fcu不成比例增长 。 ②另外，试验表明，随着混凝土强度的提高，Vu与 ft 近似成正比。 ③事实上，斜拉破坏取决于ft ，剪压破坏也基本取决于ft，只有在剪跨比很小时的斜压破坏取决于fc。 ④而斜压破坏可认为是受剪承载力的上限。 ⑵ 混凝土强度 混凝土结构设计原理 5.受弯构件斜截面承载力计算 V c / bh 0 (MPa) f cu ( Mpa) 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 100 120 λ=1.0 λ=1.5 λ=2.0 λ=2.5 λ