高等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)-4.斜截面抗剪強(qiáng)度.ppt

第四章斜截面抗剪強(qiáng)度 無腹筋簡支梁斜裂縫出現(xiàn)前后的受力狀態(tài) 應(yīng)力分析 在彎剪區(qū)段 由于M和V的存在產(chǎn)生正應(yīng)力和剪應(yīng)力 將彎剪區(qū)段的典型微元進(jìn)行應(yīng)力分析 可以由 求得主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力 第一節(jié)斜截面破壞型態(tài) 斜裂縫類型 1 彎剪縫 因彎矩的作用首先在梁下產(chǎn)生豎向裂縫 導(dǎo)致截面應(yīng)力的重分布 其結(jié)果是裂尖的剪應(yīng)力和正應(yīng)力顯著增大 裂縫在由剪應(yīng)力和正應(yīng)力所構(gòu)成的主拉應(yīng)力的作用下斜向發(fā)展而形成彎剪裂縫 2 腹剪縫 在剪力較大 彎矩較小的梁段腹部 由剪應(yīng)力 分布特征 材力 構(gòu)成的主拉應(yīng)力超過砼在此應(yīng)力狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度時(shí) 砼即在與主拉應(yīng)力垂直方向開裂并斜向發(fā)展 在彎 壓 剪中剪的受力規(guī)律研究最不清楚 3 粘結(jié)裂縫 斜裂縫的發(fā)展導(dǎo)致與斜裂縫相交的縱筋應(yīng)力顯著增大 而支座截面處的縱筋應(yīng)力為零 使縱筋產(chǎn)生很大的拉力差 由縱筋與砼的粘結(jié)力來平衡 當(dāng)粘結(jié)力超過其粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生粘結(jié)裂縫 若縱筋端部的錨固不足 可能產(chǎn)生縱筋被拔出的錨固破壞 4 撕裂裂縫 隨著斜裂縫的發(fā)展 斜截面抗剪能力逐步削弱 斜裂縫兩側(cè)砼梁體在剪力作用下沿斜裂縫面的錯(cuò)動(dòng)趨于明顯 梁端縱筋下部的砼受到縱筋向下的崩力 對無箍筋或箍筋配置過少的梁 在此崩力作用下將產(chǎn)生沿縱筋的撕裂裂縫 四種裂縫的應(yīng)對措施在工程設(shè)計(jì)中通常 1 以保證足夠的錨固長度來避免因錨固失效而引發(fā)的件斜截面破壞 2 以規(guī)定最小配箍率等構(gòu)造措施來避免撕裂裂縫 3 以斜截面抗彎強(qiáng)度的驗(yàn)算來避免沿構(gòu)件斜截面的彎曲破壞 斜截面剪切破壞形態(tài) 無腹筋梁的受剪破壞都是脆性的 1 斜拉破壞為受拉脆性破壞 脆性性質(zhì)最為顯著 2 斜壓破壞為受壓脆性破壞 3 剪壓破壞界于受拉和受壓脆性破壞之間 常見破壞形態(tài)的對策 1 通常可以限制截面最小尺寸來避免斜壓破壞 2 以規(guī)定最小配筋率來避免斜拉破壞 3 一般抗剪分析及設(shè)計(jì)主要針對剪壓破壞 在受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)中 要保證強(qiáng)剪弱彎 無腹筋簡支梁抗剪機(jī)理 圖4 2梳齒狀結(jié)構(gòu)圖4 3混凝土齒的受力 帶拉桿的梳形拱模型適用于無腹筋梁 無腹筋簡支梁抗剪機(jī)理 圖4 4拱體的受力圖4 5斜裂縫出現(xiàn)后截面應(yīng)變的分布 無腹筋簡支梁抗剪機(jī)理 如果剪跨比很小 m 1 拱的作用更加明顯 整個(gè)梁的受力模型如同一個(gè)以縱向受拉鋼筋為拉桿的折線拱 圖4 6 荷載直接通過斜向拱體傳向支座 當(dāng)拱體的抗壓強(qiáng)度不足時(shí)就會(huì)發(fā)生斜壓破壞 需要說明的是 以上無腹筋梁受剪機(jī)理的討論主要有有理論上的意義 實(shí)際無腹筋梁不允許采用 無腹筋梁的抗剪承載力 實(shí)際上是剪壓區(qū)的加載規(guī)律 1時(shí)為斜壓破壞 1 0 較大時(shí) 1近似為純彎時(shí)的 b 1值在0 b之間變化 對不同的 1 5 采用線性插值可確定不同 所對應(yīng)的 1 于是可得出一組對于不同 的 fc c fc的關(guān)系直線 加載曲線 有腹筋簡支梁抗剪機(jī)理 1 在砼開裂之前 箍筋應(yīng)力很低 對于提高梁的開裂荷載無顯著作用 2 當(dāng)這些裂縫和箍筋相交后 箍筋應(yīng)力突然增大 約束裂縫的發(fā)展 3 腹筋的存在 使梁的斜截面抗剪承載力大大高于無腹筋梁 有腹筋簡支梁抗剪機(jī)理 1 可把開裂后的有腹筋簡支梁模擬為拱形桁架 圖4 8 拱體 是拱形桁架的上弦壓桿 裂縫間的齒塊為桁架的受壓腹桿 箍筋則可充當(dāng)桁架的受拉腹桿 2 這一受力機(jī)制與無腹筋梁的受力機(jī)制區(qū)別在于 1 箍筋作用明顯 受拉作用 2 裂縫間的砼參加抗剪 受壓 有腹筋簡支梁抗剪機(jī)理 剪跨比 Shearspanratio 對矩形截面梁 任一截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力可表示為則 定義 廣義剪跨比 反映了梁截面上正應(yīng)力與剪應(yīng)力 或彎矩M與V 的相對大小 影響梁的剪切破壞形態(tài) 較大 說明 或M 較大 截面容易被拉壞 較小 說明 或V 較大 截面容易被壓壞 影響抗剪強(qiáng)度的主要因素 剪跨比是影響無腹筋梁破壞形態(tài)的最主要參數(shù) 混凝土強(qiáng)度 不同剪跨比的梁 因破壞形態(tài)的差別 承載力分別取決于混凝土的抗壓或抗拉強(qiáng)度 提高砼的強(qiáng)度等級 抗剪承載力的提高幅度明顯有別 1 小剪跨比 m3 梁的斜拉破壞取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度 其隨立方體強(qiáng)度增長緩慢 3 中等剪跨 m 1 3 梁的剪壓破壞取決于頂部的抗壓強(qiáng)度和腹部的骨料咬合作用 抗剪承載力的提高幅度處于兩者之間 截面尺寸對抗剪承載力的影響 截面形狀小剪跨梁通常發(fā)生腹壓破壞 其抗剪強(qiáng)度主要取決于梁腹厚度 而與翼緣的存在與否無明顯的關(guān)系 薄腹T形梁通常是腹壓破壞決定其承載力 翼緣的大小對梁的抗剪強(qiáng)度影響不大 縱筋配筋率 配筋率越大 受壓區(qū)面積越大 剪壓區(qū)面積也相應(yīng)增大 另外 縱筋的銷栓作用也增強(qiáng) 所以抗剪承載力隨縱筋配筋率增大而增加 抗剪鋼筋 箍筋 斜裂縫出現(xiàn)后 拉應(yīng)力由箍筋承擔(dān) 增強(qiáng)了梁的剪力傳遞能力 箍筋控制了斜裂縫的開展 增加了剪壓區(qū)的面積 吊住縱筋 延緩了撕裂裂縫的開展 增強(qiáng)了縱筋銷栓作用 箍筋有利于提高縱向鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能 延緩了沿著縱筋方向粘結(jié)裂縫的出現(xiàn) 箍筋配置如果超過某一限值 則產(chǎn)生斜壓桿壓壞 繼續(xù)增加箍筋沒有作用 配箍率太大時(shí) 配箍率適中時(shí) 配箍率較小時(shí) 斜裂縫出現(xiàn)后 箍筋承擔(dān)拉應(yīng)力而很快被拉斷 隨荷載增加箍筋拉應(yīng)力不斷發(fā)展 剪壓區(qū)剪應(yīng)力和壓應(yīng)力迅速增加 最終發(fā)生剪壓破壞 箍筋屈服前 混凝土斜壓桿因壓應(yīng)力過大而產(chǎn)生斜壓破壞 配箍率 抗剪強(qiáng)度分析方法 一 古典桁架模型二 變角桁架模型 桁架模式分析 若箍筋面積為Asv 間距為S 屈服強(qiáng)度為fyv 則有 近似取jd 0 9h0 則箍筋承受的剪力為 構(gòu)件抗剪的幾個(gè)問題 變號彎矩對抗剪承載力的影響 軸向力對抗剪承載力的影響 1 受彎構(gòu)件正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力的計(jì)算中 鋼筋強(qiáng)度的充分發(fā)揮是建立在可靠