混凝土斜截面承载力
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混凝土梁斜截面承载力标准一、前言混凝土梁是建筑中常用的结构构件,其承载力是衡量其性能优劣的重要指标之一。
混凝土梁的承载力与其截面形状、尺寸、材料强度等因素密切相关。
本文旨在提供一份全面的混凝土梁斜截面承载力标准,以供工程设计和施工中参考。
二、混凝土梁斜截面承载力计算1. 混凝土梁截面形状混凝土梁的截面形状分为矩形、T型、L型、梯形等多种形式。
在混凝土梁斜截面承载力计算中,一般采用矩形截面进行分析和计算。
2. 混凝土梁截面尺寸混凝土梁的截面尺寸包括截面高度h和截面宽度b。
在混凝土梁斜截面承载力计算中,应根据实际工程需求确定截面尺寸。
3. 混凝土强度混凝土的强度取决于混凝土的配合比、材料品质等因素。
在混凝土梁斜截面承载力计算中,应按照设计要求确定混凝土的强度等级。
4. 钢筋强度钢筋的强度取决于钢筋的材质、直径等因素。
在混凝土梁斜截面承载力计算中,应按照设计要求确定钢筋的强度等级。
5. 混凝土梁截面受力状态混凝土梁截面受力状态包括受弯状态和受剪状态。
在混凝土梁斜截面承载力计算中,应根据截面受力状态进行分析。
6. 混凝土梁斜截面承载力公式混凝土梁斜截面承载力公式如下:N=0.85fcAb+AsfyM=0.85fcAbx+Asfy(xs-0.5h)V=0.85fcAbe+Asfy(xs-0.5h)其中,N为轴向承载力;M为弯矩承载力;V为剪力承载力;fc为混凝土的轴向抗压强度;Ab为混凝土梁截面的面积;As为钢筋面积;fy为钢筋的抗拉强度;x为混凝土梁截面受压区离截面底部的距离;s 为钢筋中心距。
7. 混凝土梁斜截面承载力的限制在混凝土梁斜截面承载力的计算中,应注意以下限制:(1)混凝土的抗压强度不应超过设计要求;(2)混凝土梁截面的受压区高度不应小于1/6的截面高度;(3)钢筋的强度不应超过设计要求;(4)混凝土梁截面的受拉区应满足钢筋的受拉强度要求;(5)混凝土梁截面的受剪区应满足剪切强度要求。
三、混凝土梁斜截面承载力标准根据混凝土梁斜截面承载力计算公式和限制条件,可以得出混凝土梁斜截面承载力的标准,具体如下:1. 轴向承载力混凝土梁斜截面的轴向承载力应满足以下条件:N≤0.85fcAb+Asfy其中,fc为混凝土的轴向抗压强度;Ab为混凝土梁截面的面积;As 为钢筋面积;fy为钢筋的抗拉强度。
混凝土梁斜截面受剪承载力计算技术规程一、前言混凝土梁是建筑结构中常见的构件,其承载能力对于整个建筑结构的稳定性和安全性至关重要。
在混凝土梁的设计过程中,对于其受剪承载力的计算是必不可少的一步。
本文将介绍混凝土梁斜截面受剪承载力计算的技术规程,以帮助工程师们更好地理解和掌握这一计算方法。
二、概述混凝土梁斜截面受剪承载力计算是基于混凝土材料和钢筋材料的力学性质进行的,其基本原理是根据梁的受剪承载力公式,计算出梁的抗剪承载力,并对其进行验算。
在计算过程中,需要考虑混凝土的强度、钢筋的强度、受力状态和截面形态等因素。
三、计算公式(一)混凝土梁受剪承载力公式混凝土梁的受剪承载力公式为:V=Rv×bw×d其中,V为混凝土梁的受剪承载力,Rv为抗剪承载力系数,bw为梁的宽度,d为梁的有效深度。
(二)抗剪承载力系数Rv的计算公式抗剪承载力系数Rv的计算公式为:Rv=αv×(1-ρ/ρmax)×fcd其中,αv为系数,其取值根据混凝土强度等级和钢筋配筋率确定;ρ为混凝土梁中纵向钢筋截面积的总和,ρmax为混凝土梁中纵向钢筋的最大配筋率;fcd为混凝土的抗压强度。
(三)混凝土抗压强度fcd的计算公式混凝土抗压强度fcd的计算公式为:fcd=fck/γc其中,fck为混凝土的标准抗压强度,γc为混凝土的安全系数。
(四)混凝土梁的有效深度d的计算公式混凝土梁的有效深度d的计算公式为:d=h-αs-αc/2其中,h为混凝土梁的高度,αs为纵向钢筋直径的总和,αc为混凝土保护层厚度。
四、计算步骤(一)确定混凝土梁截面形态、钢筋布置和配筋率。
(二)根据混凝土强度等级和配筋率计算出抗剪承载力系数Rv。
(三)根据混凝土强度等级计算出混凝土抗压强度fcd。
(四)根据钢筋直径和数量计算出纵向钢筋直径的总和αs。
(五)根据混凝土保护层厚度计算出αc。
(六)根据混凝土梁的高度h、纵向钢筋直径的总和αs和混凝土保护层厚度αc计算出混凝土梁的有效深度d。
混凝土结构斜截面承载力计算1.矩形、T形和I形截面受弯构件的受剪截面应符合下列条件:当hw∕b≤4时V≤O.25βc f c bh o(63.1-1)当hw∕b≥6时V≤O.2βc fcbho(6.3.1-2)当4<hw/b<6时,按线性内插法确定。
式中:V——构件斜截面上的最大剪力设计值;βc——混凝土强度影响系数:当混凝土强度等级不超过C50时,氏取1.0;当混凝土强度等级为C80时,氏取0.8;其间按线性内插法确定;b——矩形截面的宽度,T形截面或I形截面的腹板宽度;ho一截面的有效高度;h w一截面的腹板高度:矩形截面,取有效高度;T形截面,取有效高度减去翼缘高度;I形截面,取腹板净高。
注:1对T形或I形截面的简支受弯构件,当有实践经验时,公式(63.1-1)中的系数可改用03;2对受拉边倾斜的构件,当有实践经验时,其受剪截面的控制条件可适当放宽。
2、计算斜截面受剪承载力时,剪力设计值的计算截面应按下列规定采用:1支座边缘处的截面(图6.3.2a、b截面1-1);2受拉区弯起钢筋弯起点处的截面(图6.3.2a截面2-2、3-3);图6.3・2斜截面受剪承载力剪力设计值的计算截面M支座边缘处的斜截面;2-2、3T受拉区弯起钢筋弯起点的斜截面;4・4艇筋截面面积或间距改变处的斜截面3箍筋截面面积或间距改变处的截面(图6.3.2b截面4-4);4截面尺寸改变处的截面。
注:1受拉边倾斜的受弯构件,尚应包括梁的高度开始变化处、集中荷载作用处和其他不利的截面;2箍筋的间距以及弯起钢筋前一排(对支座而言)的弯起点至后一排的弯终点的距离,应符合本规范第9.2.8条和第9.2.9条的构造要求。
3、不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截面受剪承载力应符合下列规定:V≤0.7j⅛∕l6⅛0(6.3.3-1)A=(警)" (6.3.3-2)式中:βh——截面高度影响系数:当ho小于800mm时,取800mm;当h0大于2000mm时,取2000mm o4、当仅配置箍筋时,矩形、T形和I形截面受弯构件的斜截面受剪承载力应符合下列规定:V≤v w÷vμ(6.3.4-1)Ya=a cv∕t6⅛0÷∕yv生儿(6.3.4-2)Vμ=0.05N p0(6.3.4-3)式中:Vcs——构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值;V P-由预加力所提高的构件受剪承载力设计值;Okv—斜截面混凝土受剪承载力系数,对于一般受弯构件取0.7;对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载,其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的1.75剪力值占总剪力的75%以上的情况)的独立梁,取C(CV为λ+l,人为计算截面的剪跨比,可取入等于Who,当人小于1.5时,取1.5,当人大于3时,取3,α取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离;Asv—配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,即∩Asv∣,此处,n为在同一个截面内箍筋的肢数,ASVl为单肢箍筋的截面面积;s——沿构件长度方向的箍筋间距;fyv——箍筋的抗拉强度设计值,按本规范第4.2.3条的规定采用;Npo—计算截面上混凝土法向预应力等于零时的预加力,按本规范第10∙L13条计算;当NPO大于O.3fcAo时,取O.3fcAo,此处,Ao为构件的换算截面面积。
分别写出建筑工程与桥梁工程中的斜截面承载力计算公式。
在建筑工程和桥梁工程中,斜截面承载力的计算可是相当重要的哟!这就好比我们做饭时掌握食材和调料的比例,要是弄错了,这“菜”可就不好吃啦。
先来说说建筑工程中的斜截面承载力计算公式。
对于受弯构件,斜截面受剪承载力由混凝土和箍筋共同承担。
其计算公式为:$V\leqV_{cs}+V_{sb}$ ,其中 $V_{cs}$ 是混凝土和箍筋共同抗剪承载力,$V_{sb}$ 是弯起钢筋抗剪承载力。
$V_{cs}=0.7f_{t}bh_{0}+1.25f_{yv}\frac{A_{sv}}{s}h_{0}$ ,这里面,$f_{t}$ 是混凝土轴心抗拉强度设计值,$b$ 是截面宽度,$h_{0}$ 是截面有效高度,$f_{yv}$ 是箍筋抗拉强度设计值,$A_{sv}$ 是配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,$s$ 是沿构件长度方向的箍筋间距。
就拿我曾经参与的一个住宅项目来说吧。
那是一个多层的住宅楼,在计算某一梁的斜截面承载力时,我们就得严格按照这个公式来。
当时,我和同事们拿着尺子在现场仔细测量截面的宽度和高度,一丝一毫都不敢马虎。
回到办公室,对着一堆数据,反复核算。
就怕一个不小心,算错了,那可会影响整个建筑的安全性呐!再看看桥梁工程中的斜截面承载力计算公式。
对于矩形、T 形和工字形截面的受弯构件,其斜截面抗剪承载力的计算公式为:$V_{d}\leq V_{c}+V_{s}$ ,其中 $V_{d}$ 是考虑承载能力极限状态下的剪力组合设计值,$V_{c}$ 是混凝土提供的抗剪能力,$V_{s}$ 是箍筋和弯起钢筋提供的抗剪能力。
$V_{c}=0.45\times 10^{-3}\beta_{c}f_{cu,k}b_{h_{0}}$ ,这里的$\beta_{c}$ 是有关混凝土强度影响的系数,$f_{cu,k}$ 是混凝土立方体抗压强度标准值。
记得有一次在参与一座小型桥梁的建设时,为了算出准确的斜截面承载力,我们在施工现场顶着烈日,对桥梁的各个关键部位进行测量和记录。
影响钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的主要因素有:剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率。
(1)剪跨比
对梁顶直接施加集中荷载的梁,剪跨比之足影响受剪承载力的最主要因素,随着剪跨比的增大,破坏形态发生显著变化,梁的受剪承载力明显降低。
小剪跨比时,大多发生斜压破坏,受剪承载力很高;中等剪跨比时,大多发生剪压破坏,受剪承载力次之;大剪跨比时,大多发生斜拉破坏,受剪承载力很低。
当剪跨比X>3以后.剪跨比对受剪承载力无显著的影响。
(2)混凝土强度
混凝土强度反映了混凝土的抗压张度和抗拉强度,因此,直接影响余留截面抵抗主拉应力和主压应力的能力,试验表明,受剪承载力随混凝土抗拉张度r
的提高而提高,两者基本呈线性关系。
梁斜截面破坏的形态不同,混凝土张度影响程度也不同.)1=1.0时为斜压破坏,直线的斜率较大;),>3时为斜拉破坏,直线的斜率较小;1.O<3,<3.0时为剪压破坏,其直线的斜率介于上述之间。
(3)纵筋配筋率p
增加纵筋配筋率P可抑制斜裂缝向受压区的伸展,从而提高骨料咬合力,并加大了剪压区高度,使混凝上的抗剪能力提高,同时也提高了纵筋的销栓作用。
总之,随着P的增大,梁的受剪承载力有所提高,但增幅不大。
(4)此外还有,腹筋的数量、截面形状、预应力、梁的连续性等因素。
受弯构件斜截面受剪承载力计算一、有腹筋梁受剪承载力计算基本公式1. 矩形、T 形和Ⅰ形截面的一般受弯构件,斜截面受剪承载力计算公式为: 0025.17.0h s A f bh f V V sv yv t cs +=≤ (5-6)式中 t f 一混凝土抗拉强度设计值;b 一构件的截面宽度,T 形和Ⅰ形截面取腹板宽度;0h 一截面的有效高度;yv f 一箍筋的抗拉强度设计值;sv A 一配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,1sv sv nA A =;n 一在同一截面内箍筋的肢数;1sv A 一单肢箍筋的截面面积;s 一箍筋的间距。
2.集中荷载作用下的独立梁(包括作用多种荷载,且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),斜截面受剪承载力按下式计算: 000.175.1h s A f bh f V V sv yv t cs ++=≤λ (5-7)式中 λ一剪跨比,可取0/h a =λ,a 为计算截面至支座截面或节点边缘的距离,计算截面取集中荷载作用点处的截面。
当λ小于 1.5 时,取5.1=λ;当λ大于 3.0 时,取0.3=λ。
独立梁是指不与楼板整浇的梁。
构件中箍筋的数量可以用箍筋配箍率sv ρ表示:bs A sv sv =ρ (5-8)3.当梁内还配置弯起钢筋时,公式(5-4)中s sb y b A f V αsin 8.0=(5-9) 式中y f 一纵筋抗拉强度设计值;sb A 一同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积; s α一斜截面上弯起钢筋的切线与构件纵向轴线的夹角,一般取o 45,当梁较高时,可取o60。
剪压破坏时,与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力一般都能达到屈服强度,但是拉应力可能不均匀。
为此,在弯起钢筋中考虑了应力不均匀系数,取为0.8。
另外,虽然纵筋的销栓作用对斜截面受剪承载力有一定的影响,但其在抵抗受剪破坏中所起的作用较小,所以斜截面受剪承载力计算中没有考虑纵筋的作用。
第4章 受弯构件的斜截面承载力教学要求:1 深刻理解受弯构件斜截面受剪的三种破坏形态及其防止对策。
2 熟练掌握梁的斜截面受剪承载力计算。
3 理解梁内纵向钢筋弯起和截断的构造要求。
4 知道梁内各种钢筋,包括纵向受力钢筋、纵向构造钢筋、架立筋和箍筋等的构造要求。
4.1 概述在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时,还要保证斜截面承载力,它包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力两方面。
工程设计中,斜截面受剪承载力是由计算和构造来满足的,斜截面受弯承载力则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来保证的。
图4-1 箍筋和弯起钢筋图4-2 钢筋弯起处劈裂裂缝工程设计中,应优先选用箍筋,然后再考虑采用弯起钢筋。
由于弯起钢筋承受的拉力比较大,且集中,有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝,见图4-2。
因此放置在梁侧边缘的钢筋不宜弯起,梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起,顶层钢筋中的角部钢筋不应弯下。
弯起钢筋的弯起角宜取45°或60°。
4.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态钢筋混凝土梁在剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内,将产生斜裂缝。
2224tp σσστ=++主拉应力主压应力2224cp σσστ=−+主拉应力的作用方向与梁轴线的夹角α2tan(2)τασ=−图4-3 主应力轨迹线4.2.1 腹剪斜裂缝与弯剪斜裂缝图4-4 斜裂缝(a)腹剪斜裂缝;(b)弯剪斜裂缝这种由竖向裂缝发展而成的斜裂缝,称为弯剪斜裂缝,这种裂缝下宽上细,是最常见的,如图4-4(b)所示。
4.2.2 剪跨比在图4-5所示的承受集中荷载的简支梁中,最外侧的集中力到临近支座的距离a 称为剪跨,剪跨a 与梁截面有效高度h 0的比值,称为计算截面的剪跨比,简称剪跨比,用λ表示,λ=a/h 0。
图4-5 集中荷载作用的简支梁对于承受集中荷载的简支梁,λ=M/(Vh 0)=a/h 0,即这时的剪跨比与广义剪跨比相同。
对于承受均布荷载的简支梁,设l为梁的跨度,βl为计算截面离支座的距离,则λ可表达为跨高比l/h0的函数:剪跨比λ反映了截面上正应力σ和剪应力τ的相对比值,在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。
钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式好的,以下是为您生成的文章:在建筑领域中,钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式那可是相当重要的!就像我们日常生活中的各种规则一样,这个公式就是保障建筑结构安全稳定的“铁律”。
咱先来说说什么是钢筋混凝土受弯构件斜截面。
想象一下,一根长长的大梁,承受着各种力量的作用。
当它弯曲的时候,侧面就会受到斜向的拉力和压力,这个侧面的部分就是斜截面啦。
那为啥要研究它的承载力计算公式呢?这就好比你要知道自己能背多重的书包才不会累垮一样,建筑结构也得清楚自己能承受多大的力才不会出问题呀!这个计算公式里面涉及到好多因素呢,比如混凝土的强度、箍筋的配置、截面的尺寸等等。
可别小看这些因素,它们每一个都像是一场游戏里的关键角色,缺了谁都玩不转。
我记得有一次去一个建筑工地考察,看到工人们正在浇筑大梁。
我就凑过去和一位老师傅聊天,问他知不知道这个斜截面承载力的事儿。
老师傅一脸认真地说:“这可含糊不得!要是算错了,房子出了问题,那可就是大事儿!”他指着那些钢筋和模板,详细地给我解释着每个部分的作用。
混凝土的强度就像是人的身体素质,越强健就能承受更大的压力;箍筋呢,就像是给大梁穿上了一层“防护服”,让它更有抵抗力;截面的尺寸大小也有讲究,太大了浪费材料,太小了又扛不住。
在实际运用这个公式的时候,可不能马虎。
得精确测量各种数据,一点点的误差都可能导致结果的偏差。
比如说,测量混凝土的强度,如果测不准,那计算出来的承载力就可能不靠谱。
而且,这个公式还在不断地完善和改进呢。
随着建筑技术的发展,新的材料、新的工艺不断出现,公式也得跟着“与时俱进”。
总的来说,钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式虽然看起来复杂,但它可是建筑安全的重要保障。
我们得认真对待,严格按照公式计算,才能让我们的建筑稳稳当当,为大家遮风挡雨!。
影响混凝土斜截面承载力的因素及计算公式探讨杜斌2011202100045摘要:对于受弯构件,截面上除了作用有正应力外,通常还伴随着剪应力。
绝大多数钢筋混凝土构件都无法避免抗剪的问题。
剪力很少单独作用于结构构件,更多的是与弯矩、轴向力或者扭矩共同作用。
因此,除了要确定剪力单独作用时的效应外,还需探讨它与结构上的其他作用之间可能存在的影响。
关键词:钢筋混凝土;斜截面;受剪承载力引言:绝大多数钢筋混凝土构件都无法避免抗剪的问题。
剪力很少单独作用于结构构件,更多的是与弯矩、轴向力或者扭矩共同作用。
因此,除了要确定剪力单独作用时的效应外,还需探讨它与结构上的其他作用之间可能存在的影响。
特别是对受弯构件,抗剪机理与混凝土与埋入钢筋之间的粘结力以及钢筋的锚固都是密切联系着的。
钢筋混凝土梁中的剪力传递在很大程度上依赖于混凝土的抗拉和抗压强度,因此,受剪破坏通常都是非延性的,必须避免这种破坏。
1 斜截面承载力钢筋混凝土梁在主要承受弯矩的区段内产生竖向裂缝,如果正截面受弯承载力不够,将沿着竖向裂缝发生正截面受弯破坏。
另一方面,钢筋混凝土受弯构件还有可能在剪力和弯矩共同作用的支座附近区段内,沿斜裂缝发生斜截面受剪破坏或者受弯破坏。
因此,在保证正截面受弯承载力的同时,还要保证斜截面承载力,即斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力。
混凝土构件的受弯承载力是指斜截面上的纵向受拉钢筋、弯起钢筋、箍筋等在斜截面破坏时,他们各自所提供的拉力对抵抗破坏的弯矩。
通常单纯的斜截面受弯承载力是不用进行计算的。
只需要将梁内纵向钢筋弯起、截断、锚固及箍筋的间距等构造措施来保证即可。
相比于斜截面的受弯承载力问题,受剪破坏的情况则要复杂的多。
在实际的工程中,剪力很少单独作用于结构构件,大多数情况是剪力与弯矩,或者剪力和弯矩、轴力或扭矩共存于结构构件,构件因剪力发生斜截面发生斜裂缝破坏时必然受到弯矩作用的影响。
构件的抗剪能力很大程度取决于混凝土的抗拉强度和抗压强度。
因此,构件破坏时延性小,通常是脆性。
斜裂缝产生后构件中的应力很复杂,传统均值弹性体中的剪应力的平截面假定不再适用,并且构件在破话过程中发生显著的应力重分布。
由于受剪状态的复杂性,构件受剪承载力的机理分析和计算方法研究一直是国内外一个研究的重要课题。
在构件正截面配置了足够的钢筋来防止受弯破坏的前提下,截面还可能在弯矩和剪力的共同作用下发生斜截面受剪破坏,所以有必要对斜截面受剪承载能力进行研究。
在处理钢筋混凝土构件时采用各向同性匀质弹性体中剪应力的古典概念仍然是合适的。
当构件尚未开裂时,可将构件视作一匀质体。
例如均布荷载作用下的简支梁,除跨中和支座截面外,其他截面都作用有弯矩和剪力。
在弯矩作用下产生正应力;在剪力作用下产生剪应力。
正应力和剪应力合成主拉应力和主压应力。
由材料力学的有关知识可知,主拉应力和主压应力应按下式计算:主拉力: pl =2σσ主压力: pc =2σσ主拉应力与主压应力方向相互垂直,其主应力方向按下式计算:2tg =-τασ主应力分布的轨迹如下图1所示:图1 各向同性均质梁的主应力曲线其中微元体在中和轴以上的压应力可阻止开裂,因微元体中的最大主应力为压应力。
对于中和轴一下的微元体,最大主应力为拉应力,因而使截面开裂。
靠近支座,弯矩减小,剪应力相应增大,支座附近最大拉应力与截面法线约为45°倾角。
由于混凝土抗拉压强度低,故斜裂缝沿着垂直于主拉应力的平面发生,因而亦可称之为斜拉裂缝。
为防止产生此类裂缝,应设置特别的抗“斜拉”的钢筋。
在构件上下边翼缘剪应力=0τ,则=0α,主应力等于正应力,方向与构件轴线平行。
在构件中和轴处正应力=0σ,则o =45α,主应力等于剪应力,方向与构件轴线成45°角。
当主拉应力达到混凝土抗拉强度时,在垂直于主拉应力的方向出现斜裂缝。
为防止混凝土斜裂缝破坏,在构件的腹部设置竖向的箍筋和弯起钢筋。
混凝土开裂后,主拉应力由这些腹部钢筋承担。
随着荷载的增加,斜裂缝不断展开,受拉区腹筋的应力增加,剪压区混凝土的应力亦增加,最后使构件沿斜截面破坏。
2 斜截面破坏形式斜截面抗剪能力与混凝土等级、箍筋配筋率、纵向钢筋配筋率、构件截面 形状和尺寸以及荷载形式及作用位置等因素有关。
随着这些因素的改变,剪切 破坏形态亦改变,根据试验,可以归纳为以下三种主要的破坏形态:第一种破坏形态为剪压破坏。
其破坏过程为:首先由于主拉应力达到混凝土抗拉强度而出现裂缝,在斜裂缝截面上,拉区混凝土退出工作,主拉应力由与斜裂缝相交的腹筋承担。
当出现了临界斜裂缝(即危险截面)时,与临界斜裂缝相交的钢筋应力达到钢筋的屈服强度,剪压区混凝土在剪应力和正应力共同作用下达到极限强度而破坏。
剪压破坏从斜裂缝出现到斜截面破坏有较长的过程,破坏具有明显的预兆,钢筋和混凝土均能充分发挥作用。
第二种破坏形态为斜拉破坏。
通常在梁内未配置腹筋或者腹筋配得很少,剪跨比又较大的情况下发生。
其破坏过程是斜裂缝一旦出现,迅速发展到受压区边缘,斜拉为两部分而破坏。
斜拉破坏从斜裂缝出现到破坏,过程很短,很突然,无明显的预兆。
其抗剪能力一般小于剪压破坏时的抗剪能力。
第三种破坏形态为斜压破坏。
一般在腹筋配得过多,腹板又较薄,或者剪跨比较小的情况下发生。
这时随着荷载的增加,梁腹部出现一系列平行的斜裂缝,从荷载作用点到支座Jl 白J 的混凝土像斜向短柱受压破坏那样。
破坏时,钢筋应力一般达不到钢筋屈服强度。
其抗剪能力一般高于剪压破坏时的抗剪能力。
以上三种破坏形态,与适筋正截面破坏相比,斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏时梁的变形较小,且具有脆性破坏的特征,尤其是斜拉破坏,破坏前梁的变形很小,有明显的脆性。
剪压破坏属于稍有延性的破坏,斜拉和斜压破坏属于突然的脆性破坏。
对剪压破坏通过计算加以避免。
对斜压破坏通过限制截面尺寸的方法防止。
对斜拉破坏则用最小配箍率来控制。
3 受剪构件承载力计算理论模型混凝土构件斜截面的受剪性能由于其受力、传力机理复杂,影响因素众多,迄今为止,国内外还未形成一个公认的理论计算模式及相应的统一计算公式。
国内外的设计规范公式多采用根据试验剪力的半经验、半理论公式,由此导致这些公式之间有时相差较大,甚至在本国内不同行业的混凝土规范中也存在很大差别。
因此,有必要在对混凝土构件斜截面受剪承载力作进一步研究的基础上,逐步优化和完善规范设计计算公式,在相当范围内进行统一和协调,以便于设计人员掌握设计计算公式和进行设计工作,并使设计成果更趋合理有效。
混凝土结构设计规范中所提供的构件设计方法,主要是为配置纵向钢筋、横向钢筋、腹筋以及局部配筋和选定混凝土强度等级服务的。
确定纵向受力钢筋主要是用正截面承载力计算方法,这套计算方法可由明确的基本假定和本构关系来建立具体的计算公式,力学模式清晰;确定腹筋(垂直箍筋、斜向箍筋或弯起钢筋)主要运用斜截面受剪承载力的计算方法。
目前,在国内外规范中,基本上都是利用一些截面上纵向受拉钢筋达不到屈服强度的剪切破坏的试验结果,建立通过统计分析并反映主要的物理参数、几何参数和可靠度等因素而给出的经验公式,其中,混凝土的抗压或抗拉强度和腹筋的屈服强度、截面几何特征、荷载类型及其位置等为主要参数。
经验公式只具有定量的物理概念而缺乏明确的力学模型,因此,有必要对设计公式做进一步的完善工作。
关于钢筋混凝土受弯构件受剪承载力的计算方法,大致可概括为下列三种方法:1.斜截面材料达到极限强度的极限平衡方法;2,桁架或桁架.拱模型比拟方法:3.非线性有限元分析方法。
由于规范为工程设计所用,对于线性构件的受剪承载力计算采用第三种方法难于为规范所采纳,但对于受力复杂的结构和局部区段的分析仍是有良好前景的有效方法。
当前,国外规范主要采用前两种方法。
(一)极限平衡法用极限平衡法计算梁的受剪承载力,就其本质来讲,主要是采用经验统计公式,并给公式赋予一定的物理概念和解释。
对于一个承载能力极达到限状态的斜截面,其总的受剪承载力a V ,可有下面几个受剪承载力组成:a c d sv sb V V V V V V α=++++式中:c V —有腹筋构件混凝土受压区的受剪承载力d V —纵向受拉刚进的暗销力V α—斜裂缝面上的骨料咬合力sv V —垂直箍筋的受剪承载力sb V —弯起钢筋的受剪承载力上式中的五个抗力是彼此相关的,它们与荷载类型和作用位置、混凝土强度等级和集中钢筋的配置方式等因素有关,所以从理论上讲,没有建立起合理的材料本构关系和变形协调关系是不能够求解的。
国内外有许多学者力图通过试验去解析出上式中的各个受剪承载力,并得到了一些定量的结果,但为了简化又不得不把次要的受剪承载力归类合并,以便给出如下的实用公式如下:a c sv sb V V V V =++其中:c V —习称为混凝土项的受剪承载力。
即c d ='c V V V V α++上式已为相当多的国家所采用。
它适用于有腹筋构件。
此时,所对应的一应是根据有腹筋构件的承载力试验结果来确定的。
如果令sv sb =0=0V V 、,则可得到无腹筋构件的受剪承载力co V 。
(二)桁架模型理论第一次提出把桁架模型用于承受弯矩和剪力的钢筋混凝土构件的是Ditter 和Morsch ,然后.由Rausch 将梁的平面桁架用于计算受扭构件。
所以德国规范DINl0445是主张将桁架模型用于受剪、受扭计算的, CEB —FIP 模式规范MC78就较早推广使用,并已为欧洲规范2和日本《钢筋混凝土建筑基于极限强度抗震设计指南》AIJl990以及《钢筋混凝土建筑保证延性抗震指南》AIJl997所采纳。
在欧洲规范2中对受剪承载力计算并列的给出了两种方法:一是标准方法,即与 (一)中相同的方法;二是变角度桁架方法。
对变角度桁架方法也称平衡桁架方法。
CEB-FIP模式规范由MC一78发展到MC.90,对承载能力极限状态的计算,把对孤立的截面计算转变为以整个构件为目标提出一种合理统一的设计方法和构造规定,藉以将钢筋混凝土和预应力混凝土构件概括在同一个设计系统中,这个设计系统的特点是:——建立施加于构件上的力传递到支承处的传力模型;——传力模型要求简单但要符合构件性能;——对材料的抗力应给出简单而明确的准则。
模式规范采用了平衡桁架理论.简明的概念是:在弯矩、剪力、扭矩的作用下,对开裂的钢筋混凝土线形构件,其上边缘混凝土和纵向受压钢筋作为压杆,它相当于桁架的上弦杆;下边缘的纵向受拉钢筋相当于桁架的下弦杆:上、下弦杆可承受弯矩、轴向力。
构件腹板内承受拉力的横向钢筋相当于桁架的拉腹杆;承受斜压力的混凝土相当于桁架的斜压杆。
上述比拟所构成的桁架模型,用于承载能力极限状态设计时,由平衡条件确定其内力,根据材料的抗力准则就可以求得每个杆件的承载力。