混凝土混凝土弯曲能力.ppt

第13章 弯剪承剪力; 当构件的性能和设计由剪力控制时，其受力状态比压弯构件复杂，有以下特点： 没有单纯受剪(M＝0)的构件。虽然在构件上可找到一个“纯剪”的截面，例如端部简支支座旁和构件上正、负弯矩异号处，但构件不会沿此垂直截面发生破坏。在剪力为常值(V＝const)的区段内，弯矩成线性变化，构件主要因为剪力发生斜裂缝破坏时，必然受弯矩作用的影响。所以，构件的抗剪承载力实质上是剪力和弯矩共同作用下的承载力，可称弯剪承载力。 剪力作用下产生成对的剪应力，构件内形成二维应力场； 即使是完全弹性的材料，平截面假定也不再适用； 构件在破坏过程中发生显著的应力重分布(图13-2)； 构件破坏过程短促，延性小，一般属脆性破坏。 关于钢筋混凝土构件在剪力和其它内力共同作用下的受力性能，国内外进行了大量的试验和理论研究，取得的许多研究成果已经纳入有关设计规范，应用于工程实际。但是，由于其受力状态的复杂性，至今对于抗剪的机理分析和计算精度等仍不完满。;13.1.1典型（剪压）破坏形态;d图：已知剪弯段内各点的σx、σy 、τ后，做Mohr圆确定各点主应力的数值和方向。绘制梁的主拉、压应力轨迹线。改变梁上荷载的位置或剪跨后，弯矩和剪力的相对值(M／V＝a)发生变化，σx，σy和τ的相对值随之变化，形成不同的弯剪破坏形态和不等的极限承载力。; PP1时，a图梁内应力很低，尚无裂缝出现，应力状态与弹性分析相符，b图截面(1-1、Ⅱ-Ⅱ)应变近似平面变形假设，c图纵筋的应力分布与弯矩图成正比。 P=P1，a图梁的跨中纯弯段出现受拉裂缝，自下而上延伸。 P1P≤P2，a图剪跨段内弯矩增大，相继出现受弯(拉)裂缝，在底部与纵筋轴线垂直，向上延伸时倾斜角逐渐减小，约与主压应力轨迹线一致，亦即垂直于各点主拉应力方向。这类裂缝称弯剪裂缝。此时，b图截面I—I和Ⅱ-Ⅱ的应变分布仍接近平截面假定。; PP3、P4，a图发生新的弯剪裂缝，已有的弯剪裂缝继续向斜上方延伸，其中之一穿过了截面Ⅱ-Ⅱ 。同时，距支座约h0处的截面高度中央出现约45。的腹剪斜裂缝。此时，b图截面I—l和Ⅱ-Ⅱ下部的应变由受拉转为受压，出现全截面受压状态，最大压应力仍在梁顶。裂缝通过纵筋后，钢筋和混凝土间有局部粘结滑移，钢筋拉应力突增，并接近于纯弯段的钢筋应力。C图剪弯段内钢筋应力的纵向分布从与弯矩图相似的三角形变化为梯形分布，而且与纯弯段应力相等的区段逐渐扩大，已经不再是弹性分析的梁的应力状态。; P3、P4P至P5、P6，a图纯弯段内受弯裂缝的延伸停滞。剪弯段内的弯剪裂缝继续往斜上方延伸，倾斜角再减小；腹剪裂缝则同时向两个方向发展，向上延伸，倾斜角渐小，直达荷载板下方；向下延伸，倾斜角渐增，至钢筋处垂直相交，形成临界斜裂缝。这些裂缝的形状都与主压应力轨迹线一致。b图截面I—I和Ⅱ-Ⅱ仍是全截面受压，但是最大压应变(力)位置移向下方的凸点，顶面压应力显著减小，甚至逐渐地转为受拉。C图纵筋的应力，在支座附近的一小段范围内数值较低，其余部分的应力接近常值，在斜裂缝附近处的应力甚至超过跨中最大弯矩处的应力值。说明荷载通过弯曲形压力线向支座传通，受力状态已是拉杆拱的雏形。; P5、P6 P，a图裂缝的宽度继续扩展，但形状和数量不再变化。最终，荷载板附近的截面项部压区面积缩减至很小，混凝土在正应力(σx，σy)和剪应力(τ)的共同作用下，达二轴抗压强度而破坏，出现横向裂缝和破坏区(图13-4(b))。斜裂缝的下端与钢筋相交处增宽，并出现沿纵筋上皮的水平撕脱裂缝。这种典型破坏形态称剪压破坏。; 这种破坏形态的受力作用宛如一组复合的变截面拉杆拱(图13—3)。主拱和副拱的传力线与梁端主压应力线一致，拉杆的应力均匀。其中虽靠近支座的主拱，因为传力线对截面的偏心距大而在构件角部产生拉应力，甚至出现受拉裂缝。 分析主拱的极限平衡条件可知，无腹筋梁的(抗)弯剪承载力(Vu，即支座反力)的主要成分是：斜裂缝上端、 顶部混凝土的抗剪力Vc、沿斜裂缝的骨料咬合作用Vi和纵向钢筋的横向受力(或称销栓力)Vd。矩形截面梁的这三部分依次占总极限承载力的约20％-40％、33％-50％和15％-25％。;13．1．2斜压和斜拉破坏形态;1、斜压(短柱）破坏 剪跨比很小(a／ho1)时，荷载靠近支座，梁端竖直方向的正压应力σY集中在荷载板和支座面之间的斜向范围内，其数值远大于水平正应力和剪应力。主压应力方向大致平行于荷载相反力的连线。当荷载逐渐增大，临近试件破坏前，首先在梁腹中部出现斜向裂缝，平行于荷载-反力连线。此后，裂缝沿同一方向同时往上和往下延伸，相邻处出现多条平行的斜裂缝。最终，梁腹中部斜向受压破坏(图13-4(a))，其受力模型和破坏特征与轴心压