受弯构件斜截面的受力性能与设计-6学时.ppt

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1、,学习目标掌握剪跨比的概念、斜截面受剪的三种破坏 形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的响；熟练掌握矩形、T形和I字形截面斜截面受剪 承载力的计算方法；熟悉纵筋的弯起、截断及锚固等构造要求。,第五章 受弯构件斜截面的 受力性能与设计,教学提示应重点介绍斜截面受剪破坏的机理以及以剪 压破坏建立斜截面承载力计算公式的原因。并应强调现有的斜截面承载力计算式是综 合大量试验结果得出的。本章的难点是材料抵抗弯矩图的绘制以及纵 向受力钢筋的弯起、截断位置的确定。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,一、受弯构件有正截面受弯破坏（M）斜截面受剪破坏（M、V）斜截面受弯破坏（M、V）,5.1 概述,三种破坏形态,二

2、、斜截面受剪通过计算和 构造来保证。斜截面受弯通过构造来 保证。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,弯起钢筋处的劈裂裂缝见建工教材P88图5-2,弯剪斜裂缝,腹剪斜裂缝,5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,箍筋,弯起钢筋,腹筋,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.2.1 腹剪斜裂缝、弯剪斜裂缝,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.2.2 剪跨比,1、广义剪跨比,定义为,V,M,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（对集中荷载简支梁）,2、计算截面的剪跨比,a,V,M=Va,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态,1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,试

3、验表明，无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要由剪跨比决定。,发生条件：1l 3。破坏特征：首先出现竖向裂缝，随后竖向裂缝斜向发展，并形成一条临界斜裂缝，最后剪压区混凝土破坏而破坏。破坏取决于剪压区混凝土的强度。脆性破坏。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,P,f,（2）剪压破坏,剪压破坏,发生条件：l 3。破坏特征：一旦裂缝出现，就很快形成临界斜裂缝，承载力急剧下降，构件破坏。承载力主要取决于混凝土的抗拉强度。脆性显著。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,斜拉破坏,（3）斜拉破坏,（斜截面三种破坏都是脆性）（1）斜拉破坏为受拉脆性 破坏，脆性最显著；且混凝土抗压强度未 发挥。（2）斜压破坏为受压脆

4、性 破坏。（3）剪压破坏为脆性破坏，脆性相对好些。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（4）三种破坏形态的特征比较,2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态,破坏形态主要由剪跨比和箍筋配置量决定,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.3 简支梁斜截面受剪机理,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,受剪机理的模型,1、无腹筋梁的拉杆拱模型自学（见建工教材P92图5-9）,2、有腹筋梁的拱形桁架模型重点介绍（见建工教材P93图5-11）,3、有腹筋梁的桁架模型自学（见建工教材P94图5-13）,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,有腹筋梁的拱形桁架模型（见建工教材P93图5-11）,上弦压杆基本拱体；下弦拉杆纵

5、筋；受压腹杆斜裂缝间的砼；受拉腹杆腹筋；,5.4.1 影响受剪承载力的主要因素,1、剪跨比l 影响承载力和破坏形态。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,随l的增大，抗剪能力降低；但当l 3时，l的影响不再明显。,5.4 斜截面受剪承载力计算公式,（1）为什么影响承载力？剪压破坏是由于剪压区混凝土达到复合应力状态下的强度而破坏；斜拉破坏是由于混凝土斜向拉坏而破坏；斜压破坏是由于混凝土斜向短柱压坏而破坏。（2）如何影响承载力？,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、混凝土强度,砼强度越大，抗剪强度也越大。但提高的幅度因破坏形态的不同而有所变化。斜拉破坏剪压破坏斜压破坏,第五章 受弯构件斜截面受剪承

6、载力,3、箍筋配筋率简称配箍率,（1）配箍率的定义,Asv1,b,S,（2）配箍率对承载力的影响,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,4、纵筋配筋率 纵筋配筋率越大，剪压区面积越大，纵筋的销栓作用越大，裂缝间骨料咬合作用也越大。,因此，纵筋配筋率越大，受剪承载力越高。,6、截面形状（了解）T形截面的受压翼缘，增加了剪压区的面积，受剪承载力有提高（25%）。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5、尺寸效应（了解）对于无腹筋梁，梁高度越大，斜裂缝宽度就越大，销栓作用和骨料咬合作用也就越小。对于有腹筋梁，尺寸效应的影响减小。,5.4.2 斜截面受剪承载力计算公式,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、

7、建立计算公式的思路,对于斜拉、斜压破坏，通过构造措施予以避免。对于剪压破坏，则需通过设计计算予以避免。,斜截面受剪的机理非常复杂，所以我国规范采用“理论与试验相结合”的方法，在基本假设的基础上，建立了半理论半经验的实用计算公式。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、基本假设,（1）斜截面所承受的剪力由三部分组成,Vu,Vc,Vs,Vsb,Vc-混凝土项的受剪承载力Vs-箍筋项的受剪承载力Vsb-弯起钢筋项的受剪承载力,由 可得：,（2）破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋均达到 其屈服强度。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3.1 建工的计算公式,（1）矩形、T形和工形截面的一般受弯构件,

8、3、计算公式,（2）集中荷载作用下的独立梁（75）,（3）Vsb-弯起钢筋的受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,集中荷载作用下的独立梁,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3.2 道桥的计算公式,（1）矩形、T形和工形截面受弯构件,（2）Vsb-弯起钢筋的受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（3）斜截面水平投影长度C,式中,Vu,Vc,C,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（1）上限值最小尺寸截面,限制截面尺寸的目的,防止发生斜压破坏。限制在使用阶段的斜裂缝宽度。,4、计算公式的适用条件,截面限制条件,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,bc

9、砼强度影响系数，当C50时,bc=1.0；=C80时,bc=0.8；其间线性插值。,道桥,建工,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,hw-截面腹板高度,（2）下限值最小配箍率及配箍构造,制定最小配箍率的目的 防止斜拉破坏。最小配箍率 建工规范规定当V0.7ftbh0时，配箍率应满足,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,道桥规范规定当 时，可仅按构造配置箍筋。配箍率应满足,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,梁中箍筋的最大间距Smax：,建工：教材P117表5-2,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,梁中箍筋的最小直径,建工、道桥均应 0.25d,道桥8,建工,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,建规中不

10、配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件的受剪承载力计算公式：,Vc=0.7bh ftbh0,当h0 2000mm时，取h0=2000mm,5、厚板的计算公式,理论反弯点,斜裂缝,粘结裂缝出现前,7、连续梁的抗剪性能,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,剪跨段内存在正、负弯矩区段，有两条临界斜裂缝，,a,7、连续梁的抗剪性能,连续梁的广义剪跨比,令,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,连续梁的受剪承载力计算,试验与分析均表明，连续梁的受剪承载力低于相同条件的简支梁的受剪承载力。对于连续梁的受剪承载力：建工规范：偏于安全地用简支梁的公式计算，但应采用计算剪跨比。道桥规范

11、：系数 1,一、受剪计算斜截面位置的选取,1、建规支座边缘截面（1-1）；桥规取距边支座中心 h/2 处截面（5-5）2、腹板宽度改变处截面（2-2）；3、箍筋直径或间距改变处截面（3-3）；4、受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（4-4）。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.5 斜截面受剪承载力的设计计算,二、设计计算即计算公式的应用,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、截面复核,（已知b、h、fc、ft、fyv及配箍，求Vu）,基本步骤,Vu=0.7ft bh0或,（一）建工仅配箍筋梁的设计计算,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、截面设计,（已知V、b、h、fc、ft、fyv，求配箍）

12、,基本步骤,按构造(smax、dmin)配箍,调大b、h或fc,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,例题见建工教材P105106,（二）建工配箍筋和弯起钢筋梁的设计计算,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、设计计算公式,2、设计计算,（三）弯起钢筋的间距要求,建工的规定：,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、截面复核,（已知b、h、fcu,k、fsd、fsv及配箍与弯起钢筋,求Vu）,基本步骤,梁不合格,取较小值,（四）道桥配箍筋和弯起钢筋梁的设计计算,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,求Vu例题见道桥教材P101102 即截面复核例题,2200kN.m,8

13、4kN,440kN,2、截面设计,（已知Vd、b、h、fcu,k、fsv、fsd，求箍筋和弯起钢筋）,基本步骤,按构造(sv.min、smax、dmin)配箍,调大b、h或fc,分配剪力,3、设计剪力的取值规定道桥,（1）近边支点梁段 取距支点h/2处的 剪力设计值，见图。,Vsb1,Asb1,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5.6 保证斜截面受弯承载力的构造措施,斜截面受弯承载力的概念,斜截面受弯承载力,斜截面受剪承载力,5.6.1 正截面受弯承载力图 也称抵抗弯矩图（材料图）-是抗力图,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、概念,第五章 受弯构件斜截面受

14、剪承载力,2、抵抗弯矩图的划分即每根钢筋提供的Mui,近似取,如前图可作如下划分,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3、有弯起钢筋时抵抗弯矩图的画法,梁中心线,d点-该弯起钢筋承载力消失，c与d之间-用斜直线相连。,1、纵筋弯起应满足的条件（1）满足正截面受弯承载力要求（Mu图M图）d点应位于b点以外。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,梁中心线,5.6.2 纵筋的弯起,（2）满足斜截面受剪承载力要求 前一排的弯起点至后一排的弯终点的距离不应大于:,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,道桥,建工,2、0.5h0就能满足斜截面受弯承载力的理由了解,T,MI,Z,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（

15、1）As 全为直筋的受弯承载力（I-I 截面）,ZbZ,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（3）保证斜截面受弯承载力的条件,由MIb MI,由左图的几何关系推得,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3、弯起钢筋的锚固长度,在受拉区，20d；在受压区，10d。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,5、鸭筋和浮筋,鸭筋,关于浮筋：建规不得设置“浮筋”。桥规可设但两端必须焊接，称为斜筋。,6、道桥纵筋弯起的表示方法,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、简支支座锚固要求 las应符合下例规定：,当V0.7ft bh0时：las5d当V0.7ft bh0时：las12d（带肋钢筋）las15d（光面钢筋）

16、,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,对于板：下部纵向受力钢筋的锚固长度均取las5d。,5.6.3 纵筋的锚固,1、基本锚固长度的概念与计算已讲,5.6.4 纵筋的截断,（1）我们知道，纵筋先由控制截面处最大弯矩计算得到。（2）因此，在弯矩较小区段可将一部分纵筋弯起或截断。（3）在正弯矩区段，由于弯矩图变化平缓，所以正钢筋一般不截断。（4）在负弯矩区段，可根据弯矩图的变化将钢筋分批截断。（5）钢筋截断后必须有足够的锚固长度。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,1、为什么要截断纵筋？,条件2：ac的水平长度,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,2、截断纵筋后的延伸长度ld,（1）控制延伸长度的两个

17、条件,条件1：bc的水平长度,（a）V 0.7ft bh0 时,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（2）延伸长度的取值,bc 20dac 1.2la,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,（b）V 0.7ft bh0 时,bc（h0、20d）maxac 1.2la+h0,(C)若按上述(a)、(b)规定确定的截断点仍位于负弯矩区时，则,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,bc（1.3h0、20d）max ac 1.2la+1.7h0,5.6.5 箍筋的间距前面已讲，这里补充箍筋的作用,1、直接承担剪力，提高梁的受剪承载力；2、抑制斜裂缝的开展，间接提高梁的受剪承载力；3、箍筋参与斜截面受弯，使斜裂缝

18、出现后纵筋应力ss 的增量减小；4、配置箍筋可改善梁破坏时的脆性性能。5、约束混凝土，提高混凝土的强度和变形能力。6、固定纵筋，形成钢筋骨架。,5.7 梁板内钢筋的其它构造要求前面已讲,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,本章小结,一、无腹筋梁（主要是受力性能）,1、剪跨比（）的概念。2、传力机构：拉杆-拱模型。3、破坏形态：斜拉、剪压和斜压破坏。发生的条件（）、破坏特征。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,二、有腹筋梁（有受力性能、设计计算和 构造措施三个方面）,1、有关受力性能,（1）配箍率（sv）的概念和箍筋的作用。（2）传力机构：拱形桁架模型。（3）破坏形态：斜拉、剪压和斜压破坏。发生的条件（、sv）、破坏特征。（4）影响承载力的主要因素：、fc、sv。,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,3、有关构造,（1）如何建立有腹筋梁斜截面抗剪承载力的计算公式？（2）计算公式的应用复核与设计。,2、有关设计计算,（1）梁中箍筋的smax、dmin。（2）抵抗弯矩图（材料图）的概念。（3）保证斜截面抗弯的构造措施（a 0.5h0）。（4）梁中纵筋弯起和截断。,建工与道桥计算公式的比较,道桥,建工,第五章 受弯构件斜截面受剪承载力,建工与道桥截面限制条件的比较,道桥,建工,链接下一章,