混凝土结构设计原理第4章 受弯构件斜截面承载力计算.ppt

* * 受弯构件斜截面承载力计算 第四章 4.1受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态 4.1.1无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态 斜裂缝出现前的受力状态 斜裂缝出现的形态： 从主应力迹线可以看出，剪弯段的主拉应力方向是倾斜的，与梁轴线交角大约为45度，在梁的下缘主拉应力方向接近水平。在矩形截面梁中，主拉应力的数值是沿着某一条拉应力迹线自上而下逐步增大的。在剪弯段底部，先出现正截面裂缝，然后沿与主拉应力垂直的方向扩展，即由支座向荷载作用点发展。 斜裂缝出现后的受力状态。 应力重分布的表现： 剪压区压应力、剪应力增加。 截面BB’处，钢筋应力增加。 无腹筋简支梁斜截面破坏模型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ F 拱体 拱顶 拉杆 拉杆拱机理示意图 斜拉破坏 产生条件 m3 破坏特点 梁的剪跨段产生由梁底竖向裂缝沿主压应力迹线向上延伸发展而成的斜裂缝，临界裂缝很快形成，并迅速延伸至荷载垫板边使梁体通裂。同时沿纵向钢筋伴随产生水平撕裂裂缝。破坏发生突然，破坏面较整齐，无混凝土压碎现象。 4.1.2无腹筋简支梁斜截面破坏形态 剪压破坏 产生条件 1≤m≤3 破坏特点 随荷载的增大，梁的剪弯区段陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝后，梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载板底下直到剪压区混凝土被压碎而破坏。 斜压破坏 产生条件 m 1,腹筋多，腹板薄。 破坏特点 荷载和作用点之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体平行的斜裂缝，梁腹被分成若干个倾斜的小柱体。破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。 4.1.3有腹筋简支梁斜裂缝出现后的受力状态 Ⅰ Ⅱ F Ⅲ Ⅰ Ⅱ F Ⅲ F（KN） 箍筋的应力（MPa） 4.2影响斜截面抗剪承载力的主要因素 剪跨比 斜压破坏 剪压破坏 斜拉破坏 混凝土抗压强度 纵向钢筋的配筋率 配箍率和箍筋强度。 配置数量过多，则在箍筋尚未屈服时，斜裂缝混凝土混凝土即因主应力过大而发生斜压破坏。此时梁的抗剪能力主要取决于构件截面尺寸和混凝土的强度等级。 配置箍筋适量，则斜裂缝出现以后，原来由混凝土承受的转由箍筋承担，在箍筋尚未屈服时，由于箍筋的作用，延缓和限制了裂缝的发展，承载力尚能有较大的增长。当箍筋屈服后，变形迅速增大，箍筋不再能有效的抑制斜裂缝的开展，最后，斜裂缝上端的混凝土在剪、压复合应力作用下，发生剪压破坏。梁的抗剪能力主要与箍筋数量和混凝土的强度等级有关，而剪跨比和纵向钢筋的配筋率影响相对较小。 若箍筋量配置很少，则斜裂缝一出现，截面即发生急剧的应力重分布，原来由混凝土承受的拉应力转由箍筋承担，使箍筋很快达到屈服，变形剧增，不能斜裂缝的开展，此时梁的破坏形态与无腹筋梁类似，当剪跨比较大时，也会发生斜拉破坏。 箍筋配筋率 1 1 2 2 1-1 2-2 4.3受弯构件斜截面抗剪承载力 4.3.1计算公式及适用条件 上限值： 下限值： 若满足上式，则表明可以通过计算配置腹筋；反之，表明不能通过配置腹筋满足斜截面抗剪承载力，而要加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。 若符合上式，则不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅需要按构造配置箍筋。 4.3.2等高度简支梁腹筋初步设计步骤 已知条件：梁的计算跨径及截面尺寸，混凝土的强度等级，纵向受拉钢筋的及箍筋抗拉设计强度，跨中截面纵向受拉钢筋的布置，梁的计算剪力包络图。 （1）验算上限条件。 （2）验算下限条件。 （3）计算剪力图的分配：最大计算剪力值取用距支座h/2 截面的数值 ，其中，混凝土和箍筋共同承担的剪力不少于60%，弯起钢筋承担的剪力不超过40%。 (4)箍筋设计 初步拟定箍筋的直径和形式 检查各项构造要求,最终确定箍筋的配筋方案。 （5）弯起钢筋的数量及初步的弯起位置。 支座中心线 梁跨中 梁中轴线 4.4受弯钢筋的斜截面抗弯能力 4.4.1斜截面抗弯承载能力计算 保证斜截面抗弯承载力的构造措施。 整理后得： 即满足上式，可不进行斜截面抗弯承载力计算。 4.4.2纵向受拉钢筋的弯起位置 简支梁的内力包络图 抵抗弯矩图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示各个正截面所具有的抗弯承载力。 跨中截面 钢筋的弯起位置确定方法 4.5全梁承载能力校核与构造要求 4.5.1斜截面抗剪承载能力复核 复核截面位置确定： 距支座h/2的截面 受拉区弯起钢筋弯起处截面以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面 箍筋数量或间距改变的位置 梁的肋板宽度改变处的截面 斜截面投影长度c的确定 斜截面顶端位置的确定 选择斜截面底端位置。 以底端位置向跨中方向取距离h0，此处即为验算斜截面顶端位置。 由验算截面顶端的位置坐标，可以从内力包络图中得到相应的弯矩和剪力组合设计值，求得投影长度 在投影长度内确定与验算斜截面