斜截面承載力計(jì)算講解課件

1、第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.1 概述受彎構(gòu)件在荷載作用下，同時(shí)產(chǎn)生彎矩和剪力。在彎矩區(qū)段，產(chǎn)生正截面受彎破壞，而在剪力較大的區(qū)段，則會(huì)產(chǎn)生斜截面受剪破壞。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 1.斜裂縫的形成第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.1 概述彎剪型腹剪型隨力的增加 幾條斜裂縫 其中一條發(fā)展為臨界斜裂縫 沿這條臨界斜裂縫發(fā)生破壞一.斜裂縫的形成及斜截面的破壞特征2. 破壞特征5.1 概述二. 無(wú)腹筋梁的受剪性能斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化開(kāi)裂前的剪力全截面承擔(dān),開(kāi)裂后則主要由剪壓區(qū)承擔(dān),混凝土切應(yīng)力大大增大斜裂縫出現(xiàn)后，受剪面積的減小使受壓區(qū)混凝

2、土剪力增大(剪壓區(qū))第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 斜裂縫出現(xiàn)前，支座附近截面a-a的鋼筋應(yīng)力ss與Ma成正比；MaMb二.無(wú)腹筋梁的受剪性能斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化裂縫出現(xiàn)后,與斜裂縫相交處的縱筋應(yīng)力,由于斜裂縫的出現(xiàn)而突然增大.因截面a-a 的鋼筋應(yīng)力ss取決于臨界斜裂縫頂點(diǎn)截面b-b處的Mb，即與Mb成正比, Mb比Ma大很多因此，斜裂縫出現(xiàn)使支座附近的ss與跨中截面的ss相近，這對(duì)縱筋的錨固提出更高的要求。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 縱筋拉應(yīng)力的增大導(dǎo)致鋼筋與混凝土間粘結(jié)應(yīng)力的增大,有

3、可能出現(xiàn)沿縱筋的粘結(jié)裂縫或撕裂裂縫。二.無(wú)腹筋梁的受剪性能斜裂縫出現(xiàn)后梁中受力狀態(tài)的變化第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.1 概述隨P 裂縫數(shù) ,W Va , 沿縱筋的混凝土保護(hù)層也可能被撕裂,Vd ,其中一條斜裂縫發(fā)展為主要斜裂縫-臨界斜裂縫.無(wú)腹筋梁此時(shí)如同拱結(jié)構(gòu),縱筋成拱的拉桿.常見(jiàn)的破壞:臨界斜裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土剪壓區(qū)高度的不斷減小,最后在切應(yīng)力和壓應(yīng)力的共同作用下,剪壓區(qū)混凝土被壓碎(拱頂破壞),梁發(fā)生破壞.三.有腹筋梁的受剪性能 梁中配置箍筋，出現(xiàn)斜裂縫后，梁的剪力傳遞機(jī)構(gòu)由原來(lái)無(wú)腹筋梁的拉桿拱傳遞機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殍旒芘c拱的復(fù)合傳遞機(jī)構(gòu) 斜裂縫間齒狀體混凝土有如斜壓腹桿

4、箍筋的作用有如豎向拉桿 臨界斜裂縫上部及受壓區(qū)混凝土相當(dāng)于受壓弦桿 縱筋相當(dāng)于下弦拉桿5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 VVCCTVSV對(duì)集中荷載簡(jiǎn)支梁5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 h0a四.影響斜截面受力性能的主要因素1 剪跨比l 反映斜截面抗剪強(qiáng)度變化規(guī)律和區(qū)分各種剪切破壞形態(tài)發(fā)生條件的參數(shù)5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 2 腹筋的數(shù)量 腹筋由箍筋和彎起鋼筋組成 腹筋的數(shù)量增多，斜截面的承載力增大。3 混凝土強(qiáng)度等級(jí) 剪切破壞是由于混凝土達(dá)到復(fù)合應(yīng)力（剪壓）狀態(tài)下

5、強(qiáng)度而發(fā)生的。所以混凝土強(qiáng)度對(duì)受剪承載力有很大的影響。 規(guī)范取無(wú)腹筋梁的受剪承載力Vu與fc成正比，這在普通強(qiáng)度等級(jí)情況下近似成立。 試驗(yàn)表明，隨著混凝土強(qiáng)度的提高，Vu與 ft 近似成正比。 事實(shí)上，斜拉破壞取決于ft ，剪壓破壞也基本取決于ft，只有在剪跨比很小時(shí)的斜壓破壞取決于fc。 而斜壓破壞可認(rèn)為是受剪承載力的上限。4 縱筋配筋率縱筋配筋率越大，受壓區(qū)面積越大，受剪面積也越大，并使縱筋的銷栓作用也增加。同時(shí)，增大縱筋面積還可限制斜裂縫的開(kāi)展，增加斜裂縫間的骨料咬合力作用。5 截面形狀T形截面有受壓翼緣，增加了剪壓區(qū)的面積，對(duì)斜拉破壞和剪壓破壞的受剪承載力有提高（20%），但對(duì)斜壓破壞

6、的受剪承載力并沒(méi)有提高。6 尺寸效應(yīng)梁高度很大時(shí)，撕裂裂縫比較明顯，銷栓作用大大降低，斜裂縫寬度也較大，削弱了骨料咬合作用。試驗(yàn)表明，在保持參數(shù)fc、r、l 相同的情況下，截面尺寸增加4倍，受剪承載力降低25%30%。對(duì)于高度較大的梁，配置梁腹縱筋，可控制斜裂縫的開(kāi)展。配置腹筋后，尺寸效應(yīng)的影響減小。7 其他因素預(yù)應(yīng)力、梁的連續(xù)性等5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 五.斜截面破壞的形態(tài)影響有腹筋梁破壞形態(tài)的主要因素有剪跨比l5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 和配箍率rsv斜拉破壞剪壓破壞斜壓破壞斜拉破壞（l 3）的無(wú)腹筋梁或腹筋過(guò)少的有腹筋梁 剪跨比

7、l 較大，主壓應(yīng)力角度較小，拱作用較小。 剪力主要依靠拉應(yīng)力（梁作用）傳遞到支座， 一旦出現(xiàn)斜裂縫，就很快形成臨界斜裂縫，荷載傳遞路線被切斷，承載力急劇下降，脆性性質(zhì)顯著。 破壞是由于混凝土（斜向）拉壞引起的，稱為斜拉破壞。 斜拉傳力機(jī)構(gòu)，取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 最后，拱頂處混凝土在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力的共同作用下，達(dá)到混凝土的復(fù)合受力下的強(qiáng)度而破壞。 部分拱作用，部分斜拉傳遞，取決于混凝土的復(fù)合應(yīng)力下（剪壓）的強(qiáng)度。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 剪壓破壞（1l 3）適中的無(wú)腹筋梁或腹筋適宜的有腹筋梁 剪跨比較小，有一

8、定拱作用 斜裂縫出現(xiàn)后，部分荷載通過(guò)拱作用傳遞到支座，承載力沒(méi)有很快喪失，荷載可以繼續(xù)增加，并出現(xiàn)其它斜裂縫。斜壓破壞（l1）.5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 剪跨比很小，拱作用很大。荷載主要通過(guò)拱作用傳遞到支座。 主壓應(yīng)力的方向沿支座與荷載作用點(diǎn)的連線。 最后拱上混凝土在斜向壓應(yīng)力的作用下受壓破壞。 斜壓傳力機(jī)構(gòu)，取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。梁的受剪破壞都是脆性的斜拉破壞為受拉脆性破壞，脆性性質(zhì)最顯著；斜壓破壞為受壓脆性破壞；剪壓破壞界于受拉和受壓脆性破壞之間。不同破壞形態(tài)的原因主要是由于傳力路徑的變化引起應(yīng)力狀態(tài)的不同而產(chǎn)生的。5.1 概述第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截

9、面承載力計(jì)算 (2)有腹筋梁其中Vcs混凝土和箍筋共同作用的抗剪力， Vsb為彎起鋼筋的抗剪力。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 六. 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法1、受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算(1)無(wú)腹筋梁當(dāng)h0小于800mm時(shí)取h0=800mm當(dāng)h02000mm時(shí)取h0=2000mmVVCCTVSV矩形、T形和工形截面的一般無(wú)彎起鋼筋受彎構(gòu)件抗剪公式：集中荷載作用下的獨(dú)立梁5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 矩形、T形和工形截面的一般受彎構(gòu)件5

10、.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 集中荷載作用下的獨(dú)立梁2、截面限制條件 當(dāng)配箍率超過(guò)一定值后，則在箍筋屈服前，斜壓桿混凝土已壓壞，故可取斜壓破壞作為受剪承載力的上限。 斜壓破壞取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度和截面尺寸。 規(guī)范是通過(guò)控制受剪截面剪力設(shè)計(jì)值不大于斜壓破壞時(shí)的受剪承載力來(lái)防止由于配箍率而過(guò)高產(chǎn)生斜壓破壞 受剪截面應(yīng)符合下列截面限制條件當(dāng)4bhw時(shí)， 025.0bhfVccb當(dāng)6bhw時(shí)， 020.0bhfVccb當(dāng)64bhw時(shí)，按直線內(nèi)插法取用。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 上限值-最小截面尺寸和最大配筋率b

11、c為高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度折減系數(shù)，當(dāng)fcu,k 50N/mm2時(shí)，bc =1.0，當(dāng)fcu,k =80N/mm2時(shí)bc =0.8，其間線性插值，P125。2、截面限制條件 當(dāng)配箍率超過(guò)一定值后，則在箍筋屈服前，斜壓桿混凝土已壓壞，故可取斜壓破壞作為受剪承載力的上限。 斜壓破壞取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度和截面尺寸。 規(guī)范是通過(guò)控制受剪截面剪力設(shè)計(jì)值不大于斜壓破壞時(shí)的受剪承載力來(lái)防止由于配箍率而過(guò)高產(chǎn)生斜壓破壞 受剪截面應(yīng)符合下列截面限制條件當(dāng)4bhw時(shí)， 025.0bhfVccb當(dāng)6bhw時(shí)， 020.0bhfVccb當(dāng)640.7ftbh0時(shí)，配箍率應(yīng)滿足第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.

12、2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法3、受剪計(jì)算斜截面的位置 支座邊緣截面（1-1）； 腹板寬度改變處截面（2-2）； 箍筋直徑或間距改變處截面（3-3）； 受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面（4-4）。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法4、計(jì)算步驟第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法 鋼筋混凝土梁一般先進(jìn)行正截面承載力設(shè)計(jì)，初步確定截面尺寸和縱向鋼筋后，再進(jìn)行斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)計(jì)算。 僅配箍筋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 驗(yàn)算截面限制條件，如不滿足 如VV0.7ftbh0

13、 一般受彎構(gòu)件集中荷載作用下的獨(dú)立梁 根據(jù)Asv/s計(jì)算值確定箍筋肢數(shù)、直徑和間距，并應(yīng)滿足最小配箍率、箍筋最大間距和箍筋最小直徑的要求。 同時(shí)配有彎起鋼筋時(shí) 當(dāng)剪力較大時(shí)，可利用縱筋彎起與斜裂縫相交來(lái)提高受剪承載力。a 為彎起鋼筋與構(gòu)件軸線的夾角，一般取4560。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法VVCCTVSV 為防止彎筋間距太大，出現(xiàn)不與彎筋相交的斜裂縫，使彎筋不能發(fā)揮作用，規(guī)范規(guī)定當(dāng)按計(jì)算要求配置彎筋時(shí)，前一排彎起點(diǎn)至后一排彎終點(diǎn)的距離不應(yīng)大于表中V0.7ftbh0欄的最大箍筋間距smax的規(guī)定。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.2

14、 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法例 題例5-1 已知：5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 解：復(fù)核截面尺寸驗(yàn)算是否構(gòu)造配筋箍筋配置計(jì)算（無(wú)彎筋）5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 斜截面的構(gòu)造要求理論推導(dǎo)構(gòu)件截面抵抗矩Mu與鋼筋截面面積為二次曲線關(guān)系，實(shí)際中Mu近似與鋼筋面積成正比（偏于安全）1 正截面受彎承載力圖（材料圖）的概念5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 1 正截面受彎承載力圖（材料圖）的概念材料圖的作法A 縱向受拉鋼筋全部伸入支座B 部分縱向受拉鋼筋彎起5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)

15、計(jì)方法根據(jù)M圖的變化將鋼筋彎起時(shí)需繪制Mu圖，使得Mu圖包住M圖，以滿足受彎承載力的要求。第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 考慮到斜裂縫出現(xiàn)的可能性，鋼筋彎起時(shí)還應(yīng)滿足斜截面受彎承載力的要求。zbz5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 C 部分縱向受拉鋼筋截?cái)?受彎構(gòu)件的縱向鋼筋由控制截面處最大彎矩計(jì)算確定的。 根據(jù)設(shè)計(jì)彎矩圖的變化，可以在彎矩較小的區(qū)段將一部分縱筋截?cái)唷?但在正彎矩區(qū)段，彎矩圖變化比較平緩，同時(shí)鋼筋應(yīng)力隨彎矩變化產(chǎn)生的粘結(jié)應(yīng)力，加上錨固鋼筋所需要的粘結(jié)應(yīng)力，因此錨固長(zhǎng)度很長(zhǎng)，通常已基本接近支座，截?cái)噤摻钜饬x不大。因此，一般不在跨中

16、受拉區(qū)將鋼筋截?cái)唷?對(duì)于連續(xù)梁、框架梁中間連續(xù)支座負(fù)彎矩區(qū)段的上部受拉鋼筋，可根據(jù)彎矩圖的變化分批將鋼筋截?cái)唷?截?cái)噤摻畋仨氂凶銐虻腻^固長(zhǎng)度，但這里的錨固與鋼筋在支座或節(jié)點(diǎn)內(nèi)的錨固受力情況不同，因?yàn)橐紤]斜裂縫對(duì)鋼筋應(yīng)力的影響、彎剪共同作用的影響、彎矩圖變化情況的影響、以及無(wú)支座壓力的影響。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 延伸長(zhǎng)度ld(development length) 鋼筋截?cái)帱c(diǎn)到計(jì)算最大負(fù)彎矩截面的距離。V0.7ftbh0：當(dāng)最大負(fù)彎矩較小時(shí)，鋼筋可一次全部截?cái)唷?a點(diǎn) 為鋼筋的充分利用點(diǎn) b點(diǎn) 為全部鋼筋的不需要點(diǎn)（理論斷點(diǎn)） c點(diǎn) 為鋼筋實(shí)

17、際截?cái)帱c(diǎn)由于ab間還有一段彎矩變化區(qū)，實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)c到鋼筋充分利用點(diǎn)a 的錨固長(zhǎng)度（即延伸長(zhǎng)度ld）要求比基本錨固長(zhǎng)度la大。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 延伸長(zhǎng)度ld(development length) 鋼筋截?cái)帱c(diǎn)到計(jì)算最大負(fù)彎矩截面的距離。V0.7ftbh0：當(dāng)最大負(fù)彎矩較小時(shí)，鋼筋可一次全部截?cái)唷?.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法 a點(diǎn) 為鋼筋的充分利用點(diǎn) b點(diǎn) 為全部鋼筋的不需要點(diǎn)（理論斷點(diǎn)） c點(diǎn) 為鋼筋實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 當(dāng)彎矩較大時(shí)，鋼筋可分批截?cái)?.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法V0.7ftbh0第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 由于剪力較大可能產(chǎn)生斜裂縫，鋼筋強(qiáng)度充分利用點(diǎn)由a點(diǎn)移至斜裂縫與縱筋相交處a 點(diǎn)，同時(shí)受彎矩分布影響，鋼筋強(qiáng)度充分利用點(diǎn)可能還會(huì)向右偏移。一次截?cái)嗲闆r5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 鋼筋分批截?cái)嗲闆r第一批截?cái)噤摻钇渌財(cái)噤摻钭詈笠慌財(cái)噤摻罡髋財(cái)噤摻畹呐浣畎俜致什灰顺^(guò)1.2%。5.2 受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)方法第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 例 伸臂梁設(shè)計(jì)實(shí)例伸臂梁設(shè)計(jì)實(shí)例第5章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載