第四章斜截面受剪承载力计算ppt课件.ppt
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1、,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,第 4 章 钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪承载力,水工钢筋混凝土结构Hydraulic Reinforced Concrete Structure,主要内容:,受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算构造要求,重点:,受弯构件受剪性能的试验研究,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,斜截面破坏的主要形态及影响因素,斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4.1 概述,4.1 General,(a) Stress trajectories in homogeneous rectangular beam,(b) Distribution of s
2、hear stresses,(c) Principal stresses on elements in shear span,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4.1 概述,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4.1 概述,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4.2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,一、无腹筋梁斜截面受力分析,1、裂缝的种类,弯曲裂缝 Flexural cracks,弯剪裂缝 Flexural-shear cracks,腹剪裂缝 Web-shear cracks,临界裂缝 Critical-shear cracks,4. 2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,2斜裂缝上的
3、应力状态,斜裂缝出现后的应力状态,斜截面末端余留混凝土剪压面上混凝土承担的剪力Vc及压力C; 斜截面相对错动产生的骨料咬合力Va ; 纵向钢筋的销栓剪力Vd ; 纵向钢筋的拉力T。,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,斜截面上的抗力,4. 2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,3斜裂缝出现前后的应力状态变化,在斜裂缝出现前,剪力 由梁全截面承担,但在斜裂缝出现后,剪力 由斜裂缝末端剪压区的混凝土截面来承担,因而剪压区的剪应力 显著增大 ;,4. 2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,在斜裂缝出现前,各截面纵向钢筋的拉力
4、T 由该截面弯矩决定,T 的变化大致与弯矩图一致,但在斜裂缝出现后,纵筋拉力 T 由斜裂缝末端的弯矩决定,由于 ,故斜裂缝出现后纵筋的拉力 T 将显著增大 ;,纵筋应力的增加,使斜裂缝的宽度进一步加大,向上延伸使压区高度进一步缩小,混凝土的应力增大。斜裂缝末端的余留混凝土既受压力又受剪力,称为剪压区;,斜裂缝出现后,纵筋间的混凝土可能产生沿纵筋的撕裂裂缝,4. 2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,二、有腹筋梁斜截面受力分析,1. 腹筋的作用,(4)箍筋可限制纵筋的竖向位移,有效阻止混凝土沿纵向的撕裂,提高了纵筋的销栓作用。,(1)腹筋本身承受很大一部分剪
5、力;,(2)腹筋阻止斜裂缝开展过宽,延缓斜裂缝的开展,保留了更大的混凝土余留截面,提高了混凝土的受剪承载力;,(3)腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度,从而提高了斜截面上的骨料咬合力;,4. 2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,斜拉破坏,剪压破坏,斜压破坏,当剪跨比较大(3)时出现。特点是斜裂缝一出现梁即破坏。,当剪跨比较小(1)时易出现。此破坏系由梁中主压应力所致。,当剪跨比一般(13)时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合作用所致。,梁斜截面剪切破坏形态,1.无腹筋梁斜截面的破坏形态与发生条件,(Diagonal Compression Failure),(Shear Compr
6、ession Failure),(Diagonal Tension Failure),第4章 受弯构件斜截面承载力计算,二、 受弯构件斜截面的破坏形态,4. 2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,斜拉破坏,剪压破坏,斜压破坏,(Diagonal Compression Failure),(Shear Compression Failure),(Diagonal Tension Failure),第4章 受弯构件斜截面承载力计算,破坏形态,斜压破坏,斜压破坏,斜拉破坏,2.有腹筋梁斜截面的破坏形态与发生条件,4. 2 受弯构件斜截面上的应力状态与破坏形态,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4
7、. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,一、剪跨比 Shear Span Ratio,反映了梁截面上正应力与剪应力(或弯矩 M 与 V )的相对大小,影响梁的剪切破坏形态。,4.3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,对矩形截面梁,任一截面的正应力和剪应力可表示为,则:,定义: 广义剪跨比, 较大,说明(或M)较大 截面容易被拉坏; 较小,说明(或V)较大 截面容易被压坏。,4. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,二、混凝土强度 Strength of Concrete,斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级
8、的提高而提高,大致呈线性关系 。梁斜压破坏时,受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。梁为斜拉破坏时,受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度,而抗拉强度的增加较抗压强度来得缓慢,故混凝土强度的影响就略小。剪压破坏时,混凝土强度的影响则居于上述两者之间。,混凝土强度对梁受剪承载力的影响,4. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,Stirrup Ratio and the Strength of Stirrup,箍筋对梁受剪承载力的影响,三、箍筋配筋率及其强度,4. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,配箍率;,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,配箍率;,同一
9、截面内箍筋的肢数;,单肢箍筋的截面面积;,截面宽度;,箍筋间距。,4. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,试验表明,梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率的提高而增大,大致呈线性关系 。这主要是纵向受拉钢筋约束了斜裂缝长度的延伸,从而增大了剪压区面积的作用。,纵筋配筋率对梁受剪承载力的影响,四、纵筋配筋率及其强度 Longitudinal Steel Ratio and strength,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,试验表明,在相同纵向钢筋配筋率下,弯筋梁的受剪承载力 与弯起钢筋配筋率 和弯筋强度 的乘积有关,两者大致呈线性关系 。,弯
10、起配筋对梁受剪承载力的影响,五、弯起钢筋及其强度 bent reinforcement and strength,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,除了上述几个主要影响因素外,影响斜截面承载力的因素还有构件类型(简支、连续)、截面形式(T、I)、截面尺寸(尺寸效应)、跨高比、受力状态、荷载形式(均布、多点、局部)和加载方式(直接、间接)等。,六、其它影响因素:,4. 3 影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,4.4 受弯构件斜截面受剪承
11、载力计算,二、基本原则,一、计算理论概况,式中:,Vc砼的受剪承载力;Vsv箍筋的受剪承载力;Vsb弯起钢筋的受剪承载力;Vcs砼和箍筋的受剪承载力。,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,当仅配箍筋时:,当仅配弯起钢筋时:,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,在设计中为保证斜截面受剪承载力,应满足,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,三、仅配箍筋梁的受剪承载力计算,(a) 均布荷载情况,1. 混凝土的受剪承载力,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,(b) 集中荷载情况,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,仅配箍筋简支梁Vcs实测值与计算值的比较,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,2.
12、箍筋的受剪承载力,3. 仅配箍筋梁的受剪承载力计算,矩形、T形和形截面的受弯构件,其斜截面受剪承载力应符合下列规定:,规范规定:,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,式中:ft砼轴心抗拉强度设计值; b 矩形截面宽度或T形、形截面的腹板 宽度; h0截面有效高度; fyv箍筋抗拉强度设计值,不大于360N/mm2。,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,设计时,当 时,不需弯起钢筋,但当,采取措施,(1)设置斜钢筋(2)将箍筋加密或加粗(3)增大截面尺寸(4)提高砼强度等级,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,对承受集中力为主的重要的独立梁,第4章 受弯构
13、件斜截面承载力计算,四、抗剪弯起钢筋的计算,式中:Asb同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积; s弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。,配有箍筋和弯起钢筋梁的斜截面受剪承载力,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,1.弯起钢筋的受剪承载力,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,2.计算抗剪弯起钢筋剪力设计值的取值,计算弯起钢筋时V的取值规定及弯筋间距要求,当计算支座截面第一排(对支座而言)弯起钢筋时,取支座边缘处的最大剪力设计值V1,弯起钢筋的计算一直要进行到最后一排弯起钢筋进入Vcs/K的控制区段为止。,当计算以后每排弯起钢筋时,取用前一排(对支座而言)弯起钢筋弯
14、起点处的剪力设计值V2,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,五、在梁顶作用分布荷载的受弯构件,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,斜截面隔离体,为了安全起见,规定暂取离支座边缘为0.5h0处的截面剪力。,规范规定:,荷载必须是分布荷载,在距支座边缘范围内没有集中荷载; 分布荷载必须是直接作用在梁顶上的。,必须具备两个条件:,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,1、上限值截面尺寸或混凝土强度等级的下限及最大配箍率,当 4.0时,属于一般的梁,应满足,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,六、公式的适用条件,当 6.0时,属于薄腹梁,应满足,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,对T形或I形截面简支
15、梁,当有实践经验时,当4.0 6.0时,应满足,防止发生斜压破坏及限制斜裂缝开展宽度,目的:,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,hw截面的腹板高度。,矩形截面: hw =h0,T形截面: hw=h0-hf,I形截面: hw=h-hf -hf,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,2、下限值箍筋最小含量,防止发生斜拉破坏,目的:,当 时:,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,(表4-1),(1)支座边缘处的截面(1-1);(2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(2-2,3-3);(3)箍筋数量或间距改变处的截面(4-4)
16、;(4)腹板宽度改变处的截面。,七、计算截面位置的确定,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,斜截面受剪承载力的计算位置,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,八、斜截面抗剪配筋计算步骤,斜截面受剪承载力的计算按下列步骤进行设计:,5计算腹筋,1求内力,绘制剪力图;,2. 计算位置;,3. 梁截面尺寸复核,4. 验算是否需要按计算配置腹筋。对于矩形、T形及I形截面的受弯构件,如能符合下式,按构造要求配置腹筋,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,(2)同时配置箍筋和弯起钢筋的梁,可以根据经验和构造要求配置箍筋确定Vcs,然后按下式计算弯起钢筋的面积。,第4章
17、受弯构件斜截面承载力计算,(1)对仅配置箍筋的梁,可按下式计算:,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,(1)先确定箍筋的肢数(通常是双肢箍筋,即n=2)和直径,计算单肢箍筋的截面面积Asv1;(2)求箍筋间距s。 箍筋直径和间距应满足构造要求。,7. 验算配箍率,6箍筋的选取,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,2000mm时,取,当 800mm时,取,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,九、实心板的斜截面受剪承载力计算,式中,截面高度影响系数:,=800mm;当,=2000mm。,1无腹筋板的受剪承载力,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章
18、受弯构件斜截面承载力计算,2.配置弯起钢筋的实心板斜截面受剪承载力:,为了防止弯起钢筋配置过多和板的斜裂缝开展过大,要求,设计时,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,1. 验算配箍率rsv和间距s; 2. 验算构件截面尺寸; 3. 复核受剪承载力Vu,满足VVu/K。,十、斜截面受剪承载力复核步骤,4. 4 受弯构件斜截面受剪承载力计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,例题,某钢筋砼矩形截面简支梁,结构安全等级为级,在正常使用下,承受均布荷载gq=7.5kN/m(包括自重),集中荷载Q=92kN。梁的截面尺寸bh=250mm600mm。根据正截面受弯承载
19、力计算已配有4 25纵筋,取a=40mm。采用C25砼,箍筋选用HPB235级钢筋。若仅配箍筋,试确定箍筋的数量。,例题41,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,净跨度 ln=5.75m,解:查表得:fc=11.9N/mm2 , fyv=210N/mm2 , ft=1.27N/mm2 , K=1.2,例题,(一)计算剪力设计值,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,(二)复核截面尺寸 hw=h0=560mm hw/b=560/250=2.244.0 0.25fcbh0=0.2511.9250560 =416.5103 N = 416.5 kNKV=1.2113.6=136.3kN0.25fcbh0=
20、416.5kN 截面尺寸满足抗剪要求。,例题,取a=40mm,则:h0=ha =60040=560mm,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,(三)验算是否需要按构造配置腹筋,例题,应按计算配置腹筋。,(四)箍筋计算,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,例题,选用双肢6箍筋,Asv1=28.3mm2,n=2,则因smax=250mm,取s=250mm,(五)验算最小配箍率,故按最小配箍率配置箍筋。,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,例题,取s=150mm,沿梁全长布置。,(六)画配筋图,第4章 受弯构件斜截面承载力计算,例题,例题42,某钢筋砼矩形截面简支梁(如图所示),ln=3660mm,处于室内
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