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4.1.1无腹筋梁斜截面上的应力状态1.匀质弹性材料梁在M+V下应力状态,任意单元有σ和τ,形成σtp和σcp。3个单元体1、2、3应力分析如图4-1:2.RC梁:荷载很小时,材料处于弹性阶段,应力状态近似匀质弹性梁。荷载增大,σtp→ft(一定范围内)会出现与主拉应力轨迹线垂直的斜裂缝,斜缝出现后与匀弹梁不同了,梁的跨中由弯矩引起竖向裂缝,其它部位为斜裂缝,最下缘可能为竖向的,薄腹梁可能在中腹出现斜裂缝。3.配筋:故只配纵筋,可保证各垂直截面的抗弯强度,但构件仍可能由于斜截面强度不足而破坏。故需满足斜截面的强度要求设置横向钢筋。亦称腹筋。可以采用垂直梁轴的箍筋和由梁内正截面抗弯不需要的纵向钢筋弯起,斜筋、箍筋和纵筋形成钢筋骨架,见下图。仅配纵筋,无腹筋的梁在M+V作用下的性能。如图4-2无腹筋简支梁:荷载很小时,近似匀弹体,当σtp→ft出现与主拉应力垂直的斜裂缝。如AA,取隔离体,据平衡条件:∑X=0:Dc=Ts∑Y=0:VA=VC∑M=0:VA•a=TS•z由上述三式知:(1)裂缝出现后,原由整个截面承受的剪力和压力仅靠剪压区AA'承担(2)钢筋应力增加,由增至,而MB<MA。随着荷载的继续增加,剪压区砼所承受的剪应力Vc和压应力σ随之增加,最后当应力达到剪压复合应力状态下的极限强度,剪压区砼即被压碎,梁亦就丧失承载能力而破坏。4.1.2梁沿斜截面破坏的主要破坏形态剪跨比定义:反映σ、τ之间的关系。1.斜压破坏在剪力很大m小的区段内,或者梁内配腹筋过多或梁腹很薄时,随着荷载的增加,在加载点和支点联线附近的混凝土被一系列的斜裂缝分割成许多倾斜受压短柱,最后在M+V的复合作用下被压碎,此种破坏形态即为斜压破坏(见图4-4c),呈脆性破坏。2.剪压破坏有腹筋梁,腹筋数量配置适当,或无腹筋梁,剪跨比m=a/h=1~3或l/h<9时,当荷载达到一定程度,会在支座与加载点出现多条斜裂缝。随荷载的增加,其中一条延伸较长,扩展较宽,形成主裂缝(临界斜裂缝)。继续增加荷载,与斜裂缝相交的腹筋应力迅速增长,直至屈服,剪压区面积减小,达到其极限强度而破坏,拉杆拱。见图4-4b。3.斜拉破坏有腹筋梁腹筋配置过少时m较大或无腹筋梁时,M(V)增大,出现斜裂缝。随时形成临界斜裂缝,迅速伸延至荷载作用点处,梁被拉成两部分而破坏即为斜拉破坏。图4-4a。图4-4梁沿斜截面破坏的三种主要形态无腹筋拉杆拱模型4.1.3有腹简支梁斜裂缝出现后的受力状态腹筋作用:(1)拉住小拱体,发挥纵筋的销栓作用(2)将拱体Ⅱ.Ⅲ传递过来的主压应力传到基本拱体I上有潜力的部位(3)减小斜裂缝开展宽度,提高斜裂截面上混凝土骨料咬合力.有腹筋桁架拱模型§4.2影响斜截面抗剪强度的主要因素主要影响因素:剪跨比,fcu,ρ及箍筋数量与fsv等。(1)剪跨比m(图4-6)主要因素fcu、b×h及ρ相同,m愈大,抗剪能力V越小。m>3,变化不大。有腹筋梁,m愈大,V/fcbho愈小。(2)砼抗压强度fcu的影响无腹筋梁、有腹筋梁(图4-8):fcu高,V大,直线变化。(3)纵向钢筋配筋率的影响在其他条件相同时,纵向钢筋配筋率越大,斜截面承载力也越大。试验表明,二者也大致呈线性关系(图4-9)。这是因为,纵筋配筋率越大则破坏时的剪压区高度越大,从而提高了混凝土的抗剪能力;同时,纵筋可以抑制斜裂缝的开展,增大斜裂面间的骨料咬合作用;纵筋本身的横截面也能承受少量剪力(即销栓力)(4)配箍率及箍筋强度的影响定义:式中—配筋率—箍筋的面积b—梁截面的间距—箍筋的间距图4-10表明,、增大,V增大,大体呈线性关系。除此之外,影响因素还有截面形式、加载形式及速度,混凝土集料的品种和裂缝交界上混凝土之间的嵌锁力等。§4.3RC梁的斜截面抗剪承载力斜压、斜拉破坏具有脆性性质,设计上从构造要求措施防止。斜截面强度的计算以剪压破坏为依据。4.3.1斜截面抗剪抗剪承载力(一)基本假定据剪压破坏特征,建立以下假定:1.Vu=Vc+Vsv+Vsb(参见图4-11)式中:Vu—梁沿斜截面破坏时所受总剪力Vc、Vsv、Vsb—斜截面内砼、箍筋、弯起钢筋的抗剪能力2.剪压破坏发生时,箍筋σsv→fsv弯起钢筋σb→fsd。3.不计裂缝表面砼之摩阻力、骨料咬合力及纵筋的梢栓作用(二)斜截面抗剪强度计算公式由图4-11计算图示可得公式:—预应力提高系数,钢筋砼=1.0—受压翼缘的影响系数,有受压翼缘=1.1fcu,k—立方体抗压强度标准值(N/mm2)b—腹板宽(mm)ho—有效高度(mm)p—纵筋配筋率p=100ρ,p>2.5,取p=2.5ρsv