混凝土结构设计原理课件第五章.pdf
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学习要点:混凝土结构设计原理•了解斜截面破坏的主要形态和影响斜截面抗剪承载力的主要因素;•掌握无、有腹筋梁抗剪承载力的计算公第五章式和适用条件;受弯构件斜截面承载力计算•熟悉斜截面设计的构造要求。•熟悉伸臂梁配筋图的绘制方法Tel:15997603205Email:postxg@163.comhttp://c.qiusuoxi.com第五章受弯构件斜截面承载力计算为什么进行斜截面承载力计算§5.1.概述受弯构件的截面上除了有弯矩M外,往往还有剪力V。它们在截面上分别产生正应力和剪应力。从而产生斜5.1.1受弯构件斜截面受力与破坏分析向的主拉应力和主压应力。当主拉应力达到混凝土复1.斜截面开裂前的受力分析合受力下的抗拉强度时,就会产生斜向裂缝,如其抗2.无腹筋梁受力及破坏分析弯承载力或抗剪承载力不足可能导致破坏。PP剪力引起的3.有腹筋梁的受力及破坏分析斜裂缝5.1.2影响斜截面受力性能的主要因素A5.1.3斜截面的三种破坏形态弯矩引起的§5.2建筑工程中受弯构件斜截面设计方法垂直裂缝My5.2.1.受弯构件斜截面受剪承载力的计算AI05.2.2.斜截面的构造要求VS伸臂梁设计实例bI0不同高度上的单元体的受力分析斜裂缝的两种形态位于中和轴处的微元体1,其弯剪型斜裂缝:正应力为零,剪应力最大,主拉应力σtp和主压应力σcp与梁轴在通常情况下,斜裂缝往往线成45°角;是由梁底的弯曲裂缝发展而位于受压区的微元体2,由于成的,称为弯剪型斜裂缝;压应力的存在,主拉应力与梁轴线夹角大于45°;裂缝下宽上窄位于受拉区的微元体3,由于腹剪型斜裂缝:拉应力的存在,主拉应力与梁轴当梁的腹板很薄或集中荷载线夹角小于45°。22至支座距离很小时斜裂缝可tp2cp2•斜截面开裂破坏2424能首先在梁腹部出现,称为当主拉应力值超过混凝土复合受力下的抗拉强度时,将首先在该部位产生裂缝,其裂缝走向与主拉应力的方向垂直,故腹剪型斜裂缝。裂缝中间宽是斜裂缝。两头窄斜裂缝有两种形式。1无腹筋梁受力及破坏分析隔离体的受力分析无腹筋梁是指不配箍筋和弯起钢筋的梁(实际工•以图中的斜裂缝CB为界取出隔•离体,其中C为斜裂缝起点,B程中的梁一般都要配箍筋)。为斜裂缝端点,斜裂缝上端截1).荷载较小、裂缝尚未出现时面AB称为剪压区。可将钢筋混凝土梁视为匀质弹性材料的梁,•与剪力平衡的力有:AB面上的用材料力学方法分析。混凝土切应力合力Vc;由于开2).荷载增大,支座附近出现斜裂时裂面BC两侧凹凸不平产生的骨料咬合力Va的竖向分力;穿过隔离体的受力分析斜裂缝的纵向钢筋在斜裂缝相交处的销栓力V裂缝出现后,应力状态的变化d破坏机制•与弯矩M平衡的力矩主要是由纵向钢筋拉力T和AB面上混凝上压应力合力D组成的内力矩裂缝出现后,应力状态的变化①开裂前的剪力是全截面承担的;②开裂后则主要由剪压区承担,混凝土剪应力大大增加(随着荷载的增大,斜裂缝宽度增加,骨料咬合力也迅速减小)。•混凝土剪压区面积因斜裂缝的出现和发展而减小,剪压区内的混凝土压应力将大大增加。•斜裂缝相交处的纵向钢筋应力,由于斜裂缝的出现而突然增大。因为该处的纵向钢筋拉力T在斜裂缝出现前是由截面C处弯矩Mc决定的。而在斜裂缝出现后,根据力矩平衡的概念.纵向钢筋的拉力T则是由斜裂缝端点处截面AB的弯矩MB所决定MB比Mc大得多。•纵向钢筋拉应力的增大导致粘结应力的增大。有可能出现沿纵向钢筋的粘结裂缝或撕裂裂缝(图5-5)。无腹筋梁的破坏机制有腹筋梁的受力及破坏分析配有箍筋可以有效地提高梁的斜截面受剪承载力。•当荷载继续增加后,随着斜裂缝条数的增多和裂缝宽度变大,骨料咬合力下降;沿纵向钢筋的混凝土斜裂缝出现前,箍筋的应力很小主要由混凝土传递剪力;保护层也有可能被劈裂、钢筋的销栓力也逐渐减斜裂缝出现后,与斜裂缝相交的箍筋应力增大,箍弱;斜裂缝中的一条发展成为主要斜裂缝,称为临筋发挥作用。界斜裂缝,无腹筋梁的荷载绝大部分将由“拉杆拱”此时箍筋与斜裂缝之间的混凝土块体(斜压杆)形承担(如图);纵向钢筋成为拱的拉杆(但必须保成“桁架体系”箍筋和混凝土斜压杆分别成为桁架的证纵向钢筋的可靠锚固),混凝土拱体的破坏导致受拉腹杆和受压腹杆,纵向受拉钢筋成为桁架的受构件丧失承载能力。(剪压区混凝土被压碎)拉弦杆,剪压区混凝土则成为桁架的受压弦杆。25.1.2影响斜截面受力性能的主要因素当纵向钢筋在梁的端部弯起时,弯起钢筋起着和•1.剪跨比和跨高比箍筋相似的作用,相当