無腹筋梁受剪性能剖析

1、第第5 5章章 受彎構(gòu)件的斜截面承載力受彎構(gòu)件的斜截面承載力受彎構(gòu)件在荷載作用下，受彎構(gòu)件在荷載作用下，同時(shí)產(chǎn)生彎矩和剪力。同時(shí)產(chǎn)生彎矩和剪力。在彎矩區(qū)段，產(chǎn)生正截面在彎矩區(qū)段，產(chǎn)生正截面受彎破壞，受彎破壞，而在剪力較大的區(qū)段，則而在剪力較大的區(qū)段，則會(huì)產(chǎn)生斜截面受剪破壞。會(huì)產(chǎn)生斜截面受剪破壞。一一. 梁的內(nèi)力梁的內(nèi)力MV5.1.1斜裂縫斜裂縫5.1 概述概述 在保證受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的同時(shí)，還要保證斜截面承載力，它包括斜截面受剪承載力和斜截面受彎承載力兩方面。工程設(shè)計(jì)中，斜截面受剪承載力是由計(jì)算和構(gòu)造來滿足的，斜截面受彎承載力則是通過對縱向鋼筋和箍筋的構(gòu)造要求來保證的。圖圖5-1 箍筋

2、和彎起鋼筋箍筋和彎起鋼筋圖圖5-2 鋼筋彎起處劈裂裂縫鋼筋彎起處劈裂裂縫 工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先選用箍筋，然后再考慮采用彎起鋼筋。由于彎起鋼筋承受的拉力比較大，且集中，有可能引起彎起處混凝土的劈裂裂縫，見圖5-2。因此放置在梁側(cè)邊緣的鋼筋不宜彎起，梁底層鋼筋中的角部鋼筋不應(yīng)彎起，頂層鋼筋中的角部鋼筋不應(yīng)彎下。彎起鋼筋的彎起角宜取45或60。 當(dāng)主拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)開裂，梁內(nèi)即有沿主壓應(yīng)當(dāng)主拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)開裂，梁內(nèi)即有沿主壓應(yīng)力方向（垂直于主拉應(yīng)力方向）開展的斜裂縫產(chǎn)生，梁有可能沿斜截面發(fā)生破壞。力方向（垂直于主拉應(yīng)力方向）開展的斜裂縫產(chǎn)生，梁有可能沿

3、斜截面發(fā)生破壞。 梁內(nèi)可設(shè)置抗剪腹筋（箍筋斜筋）來防止斜截面破壞發(fā)生。梁內(nèi)可設(shè)置抗剪腹筋（箍筋斜筋）來防止斜截面破壞發(fā)生。5.2 斜裂縫、剪跨比及斜截面受剪破壞形態(tài)斜裂縫、剪跨比及斜截面受剪破壞形態(tài)鋼筋混凝土梁在剪力和彎矩共同作用的剪彎區(qū)段內(nèi)，將產(chǎn)生斜裂縫。鋼筋混凝土梁在剪力和彎矩共同作用的剪彎區(qū)段內(nèi)，將產(chǎn)生斜裂縫。2224tp主拉應(yīng)力主拉應(yīng)力主壓應(yīng)力主壓應(yīng)力2224cp主拉應(yīng)力的作用方向與梁軸線的夾角主拉應(yīng)力的作用方向與梁軸線的夾角2tan(2 ) 圖圖5-3 主應(yīng)力軌跡線主應(yīng)力軌跡線5.2.1 腹剪斜裂縫與彎剪斜裂縫腹剪斜裂縫與彎剪斜裂縫02tp2cp 2412()2VSM yIIbarc

4、tg； 圖圖5-4 斜裂縫斜裂縫(a)腹剪斜裂縫；腹剪斜裂縫；(b)彎剪斜裂縫彎剪斜裂縫腹剪斜裂縫腹剪斜裂縫彎剪斜裂縫彎剪斜裂縫首先出一些較短的首先出一些較短的垂直裂縫，然后延垂直裂縫，然后延伸成斜裂縫，向集伸成斜裂縫，向集中荷載作用點(diǎn)發(fā)展，中荷載作用點(diǎn)發(fā)展，這種由垂直裂縫引這種由垂直裂縫引伸而成的斜裂縫的伸而成的斜裂縫的總體總體沿主壓應(yīng)力跡線沿主壓應(yīng)力跡線產(chǎn)生腹部的斜裂產(chǎn)生腹部的斜裂縫縫5.2.2 剪跨比 在圖在圖5-5所示的承受集中荷載的簡支梁中，最外所示的承受集中荷載的簡支梁中，最外側(cè)的集中力到臨近支座的距離側(cè)的集中力到臨近支座的距離a稱為剪跨，剪跨稱為剪跨，剪跨a與梁截面有效高度與梁截

5、面有效高度h0的比值，稱為計(jì)算截面的剪的比值，稱為計(jì)算截面的剪跨比，簡稱剪跨比，用跨比，簡稱剪跨比，用表示。表示。 對于承受集中荷載的簡支梁：對于承受集中荷載的簡支梁：這時(shí)的剪跨比與廣義剪跨比相同。這時(shí)的剪跨比與廣義剪跨比相同。MVaah0aa剪跨（剪力跨度）剪跨（剪力跨度）0MVhooohaVhVaVhM配箍率配箍率11 svsvsvsvnAAbSbSnA，為箍筋肢數(shù)；為單肢箍筋的截面面積svs s IIsbI-IAsv1n=25.2.3 斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài)1 無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)圖圖5-6 主應(yīng)力跡線分布圖主應(yīng)力跡線分布圖 在剪跨比小的圖5-6

6、(a)中，在集中力到支座之間有虛線所示的主壓應(yīng)力跡線，即力是按斜向短柱的形式傳遞的?？梢?，剪跨比小時(shí)，主要是斜向受壓而產(chǎn)生斜壓破壞。在剪跨比大的圖5-6(c)中，集中力與支座之間沒有直接的主壓應(yīng)力跡線，故以彎曲傳力為主，產(chǎn)生沿主壓應(yīng)力跡線的斜裂縫，并發(fā)展為斜拉破壞。試驗(yàn)也表明，無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)與剪跨比有決定性的關(guān)系，主要有斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種破壞形態(tài)。圖圖5-7斜截面破壞形態(tài)斜截面破壞形態(tài)(a)斜壓破壞；斜壓破壞；(b)剪壓破壞；剪壓破壞；(c)斜拉破壞斜拉破壞(1)斜壓破壞(圖5-7a) 1時(shí)，發(fā)生斜壓破壞。這種破壞多數(shù)發(fā)生在剪力大而彎矩小

7、的區(qū)段，以及梁腹板很薄的T形截面或I形截面梁內(nèi)。破壞時(shí)，混凝土被腹剪斜裂縫分割成若干個(gè)斜向短柱而壓壞，因此受剪承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度，是斜截面受剪承載力中最大的。P f斜壓破壞斜壓破壞(2)剪壓破壞(圖5-7b)13時(shí)，常發(fā)生剪壓破壞。其破壞特征通常是，在彎剪區(qū)段的受拉區(qū)邊緣先出現(xiàn)一些豎向裂縫，它們沿豎向延伸一小段長度后，就斜向延伸形成一些斜裂縫，而后又產(chǎn)生一條貫穿的較寬的主要斜裂縫，稱為臨界斜裂縫，臨界斜裂縫出現(xiàn)后迅速延伸，使斜截面剪壓區(qū)的高度縮小，最后導(dǎo)致剪壓區(qū)的混凝土破壞，使斜截面喪失承載力。P f剪壓剪壓破壞破壞(3)斜拉破壞(圖5-7c) 3時(shí)，常發(fā)生斜拉破壞。其特點(diǎn)是當(dāng)豎向裂

8、縫一出現(xiàn)，就迅速向受壓區(qū)斜向伸展，斜截面承載力隨之喪失。破壞荷載與出現(xiàn)斜裂縫時(shí)的荷載很接近，破壞過程急驟，破壞前梁變形很小，具有很明顯的脆性，其斜截面受剪承載力最小。 f斜拉破壞斜拉破壞P圖圖5-8 斜截面破壞的斜截面破壞的F-f曲線曲線 圖圖5-8為三種破壞形態(tài)的荷載為三種破壞形態(tài)的荷載-撓度撓度(F-f)曲線圖?？梢?，三種破壞形態(tài)的斜曲線圖。可見，三種破壞形態(tài)的斜截面受剪承載力是不同的，截面受剪承載力是不同的，斜壓破壞時(shí)斜壓破壞時(shí)最大，其次為剪壓，斜拉最小最大，其次為剪壓，斜拉最小。它們在。它們在達(dá)到峰值荷載時(shí)，跨中撓度都不大，破達(dá)到峰值荷載時(shí)，跨中撓度都不大，破壞時(shí)荷載都會(huì)迅速下降，表明

9、它們都屬壞時(shí)荷載都會(huì)迅速下降，表明它們都屬脆性破壞類型，是工程中應(yīng)盡量避免的。脆性破壞類型，是工程中應(yīng)盡量避免的。另外，這三種破壞形態(tài)雖然都是屬于脆另外，這三種破壞形態(tài)雖然都是屬于脆性破壞類型，但脆性程度是不同的。混性破壞類型，但脆性程度是不同的?；炷恋臉O限拉應(yīng)變值比極限壓應(yīng)變值小凝土的極限拉應(yīng)變值比極限壓應(yīng)變值小得多，所以斜拉破壞最脆，斜壓破壞次得多，所以斜拉破壞最脆，斜壓破壞次之。為此，規(guī)范規(guī)定用構(gòu)造措施，強(qiáng)制之。為此，規(guī)范規(guī)定用構(gòu)造措施，強(qiáng)制性地來防止斜拉、斜壓破壞，而對剪壓性地來防止斜拉、斜壓破壞，而對剪壓破壞，因其承載力變化幅度相對較大所破壞，因其承載力變化幅度相對較大所以是通過計(jì)

10、算來防止的，以是通過計(jì)算來防止的，P f斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞5.1.3影響無腹筋梁受剪承載力的因素影響無腹筋梁受剪承載力的因素 無腹筋梁的受剪承載力受到很多因素的影響，如剪跨比、混凝土無腹筋梁的受剪承載力受到很多因素的影響，如剪跨比、混凝土強(qiáng)度、縱筋配筋率、結(jié)構(gòu)類型、截面形狀。強(qiáng)度、縱筋配筋率、結(jié)構(gòu)類型、截面形狀。（1）剪跨比）剪跨比 在直接加載情況下，剪跨比是影響集中荷載作用下無腹筋梁抗剪強(qiáng)在直接加載情況下，剪跨比是影響集中荷載作用下無腹筋梁抗剪強(qiáng)度的主要因素。隨剪跨比增大，梁的相對抗剪強(qiáng)度降低。度的主要因素。隨剪跨比增大，梁的相對抗剪強(qiáng)度降低。（2）混凝土強(qiáng)度）混凝土強(qiáng)度 不同破壞形態(tài)

11、的無腹筋梁抗剪強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度的提高而提高。不同破壞形態(tài)的無腹筋梁抗剪強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度的提高而提高。（3）縱筋配筋率）縱筋配筋率 增大縱向鋼筋截面面積，可延緩斜裂縫的開展，增加受壓區(qū)混凝土增大縱向鋼筋截面面積，可延緩斜裂縫的開展，增加受壓區(qū)混凝土面積，并使骨料咬合力及縱筋的消栓力有所提高，因而間接地提高了面積，并使骨料咬合力及縱筋的消栓力有所提高，因而間接地提高了梁的抗剪強(qiáng)度。梁的抗剪強(qiáng)度。（4）結(jié)構(gòu)類型）結(jié)構(gòu)類型 在同一剪跨比的情況下，連續(xù)梁的抗剪強(qiáng)度低于簡支梁的抗剪強(qiáng)度在同一剪跨比的情況下，連續(xù)梁的抗剪強(qiáng)度低于簡支梁的抗剪強(qiáng)度。（5）截面形狀）截面形狀 矩形截面的斜拉破壞及剪壓破壞的抗剪強(qiáng)

12、度比梁腹寬度矩形截面的斜拉破壞及剪壓破壞的抗剪強(qiáng)度比梁腹寬度b相同的相同的T形形和和I形截面低，但對于；梁腹混凝土的斜壓破壞，翼緣的存在并不能形截面低，但對于；梁腹混凝土的斜壓破壞，翼緣的存在并不能提高其抗剪強(qiáng)度。提高其抗剪強(qiáng)度。5.1.4無腹筋梁斜截面受剪承載力計(jì)算無腹筋梁斜截面受剪承載力計(jì)算對無腹筋梁的受剪承載力按下列公式計(jì)算：對無腹筋梁的受剪承載力按下列公式計(jì)算：(1)矩形、矩形、T形和形和I形截面的一般受彎構(gòu)件形截面的一般受彎構(gòu)件(2)(2)集中荷載作用的獨(dú)立梁（包括作用有多種荷載，且其集中荷集中荷載作用的獨(dú)立梁（包括作用有多種荷載，且其集中荷載對支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣所產(chǎn)生的剪力值的載對支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣所產(chǎn)生的剪力值的75%75%以上的情況）以上的情況） 式中式中-計(jì)算截面剪跨比，當(dāng)計(jì)算截面剪跨比，當(dāng)1.51.5時(shí)，取時(shí)，取=1.5；當(dāng)；當(dāng) 3 時(shí)，時(shí)，取取=3Vc0. 7ftbh00tc1.75bhfV 1.01.0 （3）一般板類受彎構(gòu)件）一般板類受