高等混凝土理论-弯剪

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1、钢筋混凝土构件弯剪承载力斜截面承载力基本特点无腹筋梁有腹筋梁斜截面破坏形态斜截面承载力影响因素斜截面承载力计算非线性有限元分析1.《钢筋混凝土基本构件》滕志明、王传志2.《钢筋混凝土结构统一理论》徐增全(T.C.Hsu)3.《混凝土结构设计》A.H.尼尔逊4.《Reinforcedconcretestructures》R.PARKandT.PAULAY参考文献斜截面承载力基本特点无腹筋梁有腹筋梁斜截面破坏形态斜截面承载力影响因素斜截面承载力计算非线性有限元分析很少纯剪构件，V与M共生，相互影响：1.斜裂缝发展受到弯矩的影响——弯剪承载力，远低于纯剪承载力；2.弯、剪力作用→二

2、维应力场，斜向受拉；3.剪应力的存在→平截面假定不再成立(特别是深梁)；4.破坏过程中有应力重分布，“梁”式截面应力分布规律不再适用；5.破坏突然，过程促，延性小，明显的脆性破坏。斜截面承载力基本特点无腹筋梁有腹筋梁斜截面破坏形态斜截面承载力影响因素斜截面承载力计算非线性有限元分析素混凝土梁开裂前线弹性分析结果正应力：剪应力：主应力：(剪应力中和轴处最大）可见，其受力性能与正应力、剪应力的比例关系有关剪跨比：无腹筋梁开裂前的线弹性分析结果近似影响破坏形态的重要因素：反映截面上弯矩与剪力的比值，实质为正应力与剪应力的比值。主压应力迹线主拉应力迹线开裂前特点及开裂原因纯弯段（正截

3、面）：剪力和剪应力为零，主拉应力为水平方向。梁截面下边缘的最大主拉应力超过混凝土的单轴抗拉强度时，出现垂直裂缝。平截面假定近似成立，纵筋应力分布与弯矩图成正比。弯剪段（斜截面）：剪应力的存在导致主应力方向倾斜。剪拉区：斜向主拉应力超过混凝土的二轴（拉压）抗拉强度时，就会出现与主拉应力垂直的斜向裂缝(体现M对V的影响)；截面下边缘：水平方向的主拉应力可能导致出现较小的垂直裂缝。哪种裂缝先出现？P作用，无腹筋简支梁，剪弯段有两种斜裂缝：腹剪斜裂缝：梁中和轴附近出现大致与中和轴成450的斜裂缝，并沿着主压应力迹线向集中荷载作用点和支座延伸，裂缝两头细、中间粗。出现情况：①较小处，

4、如简支支座附近、连续梁反弯点附近(M小,V大)——加载后期出现（仍以跨中受弯破坏控制）②很小(如深梁)，斜压破坏，斜向传递压力——加载前期出现（以受剪破坏控制）③梁腹很薄时(如I形截面梁)的情况下。(s应力小,但t应力大)弯剪斜裂缝：梁底垂直裂缝将逐渐向上发展，并随着主拉应力作用方向的改变而发生倾斜，即沿主压应力迹线向集中荷载作用点延伸，坡度逐渐减缓，裂缝下宽上细。出现情况：①较大情况（M大，V小）；②M大对V承载力不利（二轴应力、弯裂后砼抗剪面积减小），因此剪压破坏时，弯剪缝出现时V比腹剪缝出现时小，即更早出现。斜裂缝出现后，弯剪段的混凝土和受拉纵筋的应力状态发生明显的

5、应力重分布：裂缝附近截面混凝土→全截面受压最大压应力位置下移顶部压应力→逐渐减小甚至受拉斜裂缝出现后，弯剪段的混凝土和受拉纵筋的应力状态发生明显的应力重分布：裂缝附近截面混凝土→加载板附近截面顶部混凝土→受压面积不断减小，剪应力增大——最后达到二维（拉压）抗拉强度而发生剪压破坏。受拉纵筋→梯形应力分布→沿梁均匀分布——与纯弯段应力相等的区域逐渐扩大，最后除了支座附近外其余部分的应力接近常值。可能发生非计算配筋破坏或粘结破坏。全截面受压最大压应力位置下移顶部压应力→逐渐减小甚至受拉无腹筋梁剪压破坏时的计算模型：拉杆拱无腹筋梁剪压破坏时的计算模型：拉杆拱Vd难保证Vi后期作用小从

6、另一角度理解无腹筋梁的抗剪机制：梁机制：未发生粘结破坏部分的纵筋拉力Ts大小沿梁不断变化，其力臂z恒定不变。q=dTs/dx称为单位长度纵筋的粘结力:拱机制：发送粘结破坏部分的纵筋拉力Ts基本保持恒定不变，即dTs/dx=0，增加的剪力由混凝土的斜向压力抵抗。斜截面承载力基本特点无腹筋梁有腹筋梁斜截面破坏形态斜截面承载力影响因素斜截面承载力计算非线性有限元分析有腹筋梁的受力特点1腹筋对梁开裂荷载、裂缝出现方向和位置无明显影响；2斜裂缝的产生和发展导致与之相交的腹筋应力增大；——各腹筋的应力和分布各不相同；同一腹筋的应力沿截面高度方向的分布也不均匀；——屈服前，腹筋可有效限制斜

7、裂缝宽度和开展速度；屈服后裂缝宽度增加导致裂缝间骨料咬合力减弱；3最后腹筋达到屈服，斜裂缝顶端的混凝土达到二维抗压强度，形成典型的剪压破坏形态。注意：并非所有的腹筋都能得到充分利用，主要取决于：斜裂缝位置、开展宽度、腹筋的夹角以及最终的破坏形态。腹筋：竖向拉杆和斜向拉杆裂缝间混凝土：斜向压杆纵筋：下弦水平拉杆有腹筋梁剪压破坏时的计算模型：拉杆拱-桁架Vd难保证Vi后期作用小腹筋的作用1.直接承受部分剪力（Vs和Vb）;2.限制斜裂缝的开展宽度，增强了斜裂缝间的骨料咬合力Vi;3.约束纵筋撕脱混凝土保护层