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1、一、概述彎筋箍筋PPs縱筋彎剪段(本章研究的主要內容)統(tǒng)稱腹筋----幫助混凝土梁抵御剪力有腹筋梁----既有縱筋又有腹筋無腹筋梁----只有縱筋無腹筋hbAsv1箍筋肢數(shù)第四章受彎構件斜截面承載力計算二、斜裂縫、剪跨比及斜截面受剪破壞形態(tài)1.構件的剪切開裂bhh0As(?E-1)AsPPaaAA當主拉應力?tpmax>ft時,梁的剪彎段開裂,出現(xiàn)斜裂縫根據(jù)a的不同(M和V比值不同)裂縫可能由截面中部開始出現(xiàn)(腹剪斜裂縫)裂縫可能由截面底部開始出現(xiàn)(彎剪斜裂縫)在中和軸附近,正應力小,剪應力大,主拉應力方向大致為45°。當荷載增大,拉應變達到混凝土的
2、極限拉應變值時,混凝土開裂,沿主壓應力跡線產(chǎn)生腹部的斜裂縫,稱為腹剪斜裂縫。腹剪斜裂縫中間寬兩頭細,呈棗核形,常見于薄腹梁中,如圖所示。腹剪斜裂縫在剪彎區(qū)段截面的下邊緣,主拉應力還是水平向的。所以,在這些區(qū)段仍可能首先出一些較短的垂直裂縫,然后延伸成斜裂縫,向集中荷載作用點發(fā)展,這種由垂直裂縫引伸而成的斜裂縫的總體,稱為彎剪斜裂縫,這種裂縫上細下寬,是最常見的,如下圖所示。彎剪斜裂縫二、斜裂縫、剪跨比及斜截面受剪破壞形態(tài)1.構件的剪切開裂bhh0AsPPaa引入一概念:剪跨比反映了集中力作用截面處彎矩M和剪力V的比例關系計算剪跨比廣義剪跨比注:對于受
3、均布荷載的梁(厚板)剪跨比為:βl為計算截面離支座的距離2斜截面受剪破壞形態(tài)判據(jù):剪跨比及腹筋數(shù)量三種破壞形態(tài):斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞1)斜壓破壞:當剪跨比較小(λ<1)時,或箍筋配置過多時易出現(xiàn)。此破壞系由梁中主壓應力所致,類似于正截面承載力中的超筋破壞,表現(xiàn)為混凝土壓碎。這種破壞多數(shù)發(fā)生在剪力大而彎矩小的區(qū)段,以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁內。破壞時,混凝土被腹剪斜裂縫分割成若干個斜向短柱而被壓壞,破壞是突然發(fā)生。斜壓破壞?<1或?較大但腹筋配置較多時,斜壓破壞,腹筋在破壞時未屈服2.裂縫的發(fā)展及破壞形態(tài)2)斜壓破壞2)剪壓破壞:當剪跨
4、比一般(1<λ<3)時,箍筋配置適中時出現(xiàn)。此破壞系由梁中剪壓區(qū)壓應力和剪應力聯(lián)合作用所致,類似于正截面承載力中的適筋破壞,但也屬脆性破壞,只是脆性不如其它兩種破壞明顯。其破壞的特征通常是,在剪彎區(qū)段的受拉區(qū)邊緣先出現(xiàn)一些垂直裂縫,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,最后導致剪壓區(qū)的混凝土破壞,使斜截面喪失承載力。剪壓破壞2.裂縫的發(fā)展及破壞形態(tài)2)剪壓破壞1???3時,剪壓破壞,腹筋屈服后,剪壓區(qū)混凝土壓碎3)斜拉破壞:當剪跨
5、比較大(λ>3)時,且箍筋配置不足時出現(xiàn)。此破壞系由梁中主拉應力所致,其特點是斜裂縫一出現(xiàn)梁即破壞,破壞呈明顯脆性,類似于正截面承載力中的少筋破壞。其特點是當垂直裂縫一出現(xiàn),就迅速向受壓區(qū)斜向伸展,斜截面承載力隨之喪失。斜拉破壞?>3且腹筋配置量較小時,斜拉破壞,腹筋用量太少,起不到應有的作用2.裂縫的發(fā)展及破壞形態(tài)3)斜拉破壞如圖為三種破壞形態(tài)的荷載撓度(F-f)曲線圖,從圖中曲線可見,各種破壞形態(tài)的斜截面承載力各不相同,斜壓破壞時最大,其次為剪壓,斜拉最小。它們在達到峰值荷載時,跨中撓度都不大,破壞后荷載都會迅速下降,表明它們都屬脆性破壞類型,而
6、其中尤以斜拉破壞為甚。fF0剪壓破壞斜拉破壞斜壓破壞2.裂縫的發(fā)展及破壞形態(tài)設計時應避免出現(xiàn)此二種破壞形態(tài)2.裂縫的發(fā)展及破壞形態(tài)設計中斜壓破壞和斜拉破壞主要靠構造要求來避免,而剪壓破壞則通過配箍計算來防止。三、影響抗剪承載力的因素1.剪跨比PPaa0.40.30.20.1012345?斜壓剪壓斜拉試驗表明,剪跨比越大,梁的抗剪承載力越低,如圖所示。但當λ≥3,剪跨比的影響不明顯。2.混凝土的強度與縱筋的配筋率混凝土的強度提高縱筋配筋率增大抗剪承載力提高斜截面破壞是因混凝土到達極限強度而發(fā)生的,故斜截面受剪承載力隨混凝土的強度等級的提高而提高。梁斜壓
7、破壞時,受剪承載力取決于混凝土的抗壓強度。梁為斜拉破壞時,受剪承載力取決于混凝土的抗拉強度??v筋的受剪產(chǎn)生了銷栓力,限制了斜裂縫的伸展,從而擴大了剪壓區(qū)的高度。有腹筋梁出現(xiàn)斜裂縫后,箍筋不僅直接承受相當部分的剪力,而且有效地抑制斜裂縫的開展和延伸,對提高剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力和縱向鋼筋的銷栓作用有著積極的影響。試驗表明,在配箍最適當?shù)姆秶鷥?,梁的受剪承載力隨配箍量的增多、箍筋強度的提高而有較大幅度的增長。3.配箍率和箍筋強度對斜截面受剪承載力的影響單肢箍n=1雙肢箍n=2四肢箍n=4箍筋的形式配箍量一般用配箍率(又稱箍筋配筋率)ρsv表示,即截面尺寸
8、對無腹筋梁的受剪承載力有影響,尺寸大的構件,破壞時的平均剪應力(τ=V/bh0)比尺寸小的構件要降低。有試驗