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1、水工钢筋混凝土钢筋混凝土结构第一节第一节 斜截面的破坏形态和受剪机理斜截面的破坏形态和受剪机理箍筋及弯筋统称箍筋及弯筋统称腹筋腹筋(帮助梁中混帮助梁中混凝土抵御剪力凝土抵御剪力)hbAsv1弯筋弯筋箍筋箍筋PPs纵筋纵筋M=PaV=Pa aa aL L弯剪段弯剪段纯弯段纯弯段弯剪段弯剪段腹剪裂缝腹剪裂缝弯剪裂缝弯剪裂缝 根据材料力学原理根据材料力学原理,梁任意处的主应力可由下式计算梁任意处的主应力可由下式计算:当当梁梁混凝土的混凝土的主拉应力主拉应力 t ft 时，剪弯段将出现斜裂缝。时，剪弯段将出现斜裂缝。（E-1）Asbhh0AsAPPaa腹剪裂缝腹剪裂缝弯剪裂缝弯剪裂缝 根据截面上的根据
2、截面上的弯矩弯矩M和和剪力剪力V的变化情况，梁上可能出现下的变化情况，梁上可能出现下列类型的斜裂缝：列类型的斜裂缝：（1 1）在截面中部首先出现的斜裂缝（）在截面中部首先出现的斜裂缝（腹剪裂缝腹剪裂缝）；）；（2 2）由梁下部的弯曲裂缝变化产生的斜裂缝）由梁下部的弯曲裂缝变化产生的斜裂缝 (弯剪裂缝弯剪裂缝)。梁中和轴附近的正应力小，剪应力大，由此产生的主拉应梁中和轴附近的正应力小，剪应力大，由此产生的主拉应力方向大致为力方向大致为4545。当拉应变达到混凝土的极限拉应变值时，。当拉应变达到混凝土的极限拉应变值时，梁腹部出现沿主压应力迹线的斜裂缝（梁腹部出现沿主压应力迹线的斜裂缝（腹剪斜裂缝腹
3、剪斜裂缝）。裂缝呈）。裂缝呈中间宽两头细的形状，薄腹梁中较为多见。中间宽两头细的形状，薄腹梁中较为多见。梁剪弯区段下边缘，主拉应力基本为水平向。这些区段先梁剪弯区段下边缘，主拉应力基本为水平向。这些区段先出较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝（出较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝（弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝），并向），并向集中荷载作用点扩展。裂缝呈上细下宽的形状，是最常见的。集中荷载作用点扩展。裂缝呈上细下宽的形状，是最常见的。腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝二、剪跨比和配箍率的概念二、剪跨比和配箍率的概念1.1.剪跨比剪跨比 剪跨比剪跨比 是指剪弯段同一截面上弯矩是指剪弯段同一截面上弯矩M M
4、和剪力和剪力V V 的比值，也的比值，也即反映了同一截面上正应力即反映了同一截面上正应力 与剪应力与剪应力 的相对大小。的相对大小。剪跨比有两种：剪跨比有两种：a.a.广义剪跨比广义剪跨比 （用于均布荷载）（用于均布荷载）b.b.计算剪跨比计算剪跨比 （用于集中荷载）（用于集中荷载）因因a a 称为称为“剪跨剪跨”，故，故 称为剪跨比。大量的试验结果证明称为剪跨比。大量的试验结果证明了剪跨比对构件抗剪承载力有非常明显的影响。了剪跨比对构件抗剪承载力有非常明显的影响。2.2.配箍率配箍率r rsvsv 在箍筋的一个间距范围内，箍筋各肢的总截面积与混凝土水在箍筋的一个间距范围内，箍筋各肢的总截面积
5、与混凝土水平截面面积的比值，即平截面面积的比值，即 配箍率配箍率r rsvsv 是衡量梁抗剪承载是衡量梁抗剪承载能力的重要指标。能力的重要指标。hbAsv1sa aa aL LhbAsv1ssssAsvAc.HsssAsvAc.Hsbhh0As剪跨比的大小反剪跨比的大小反映了拱的坡度，映了拱的坡度，也间接反映了拱也间接反映了拱的承载能力（梁的承载能力（梁的抗剪能力）的抗剪能力）PPaaPPaa梁机制梁机制拱机制拱机制yTTyT四、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态四、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态 斜拉破坏斜拉破坏：常发生在剪跨比较大：常发生在剪跨比较大(3)3)时，破坏是由梁中时，破坏是由梁
6、中主拉应力超过混凝土抗拉强度所致，与正截面承载力的少筋破坏主拉应力超过混凝土抗拉强度所致，与正截面承载力的少筋破坏相似。其特点是当垂直裂缝一转为斜裂缝，即迅速向受压区斜向相似。其特点是当垂直裂缝一转为斜裂缝，即迅速向受压区斜向扩展，斜截面承载力随之丧失。扩展，斜截面承载力随之丧失。剪压破坏剪压破坏：多发生在梁剪跨比一般：多发生在梁剪跨比一般(13)(13)时，破坏是由时，破坏是由剪压区压应力和剪应力共同作用剪压区压应力和剪应力共同作用所致，与正截面承载力的适筋破所致，与正截面承载力的适筋破坏相似。其特点是，在荷载的作坏相似。其特点是，在荷载的作用下，剪弯段的弯曲裂缝斜向扩用下，剪弯段的弯曲裂缝
7、斜向扩展成斜裂缝，最后形成主要斜裂展成斜裂缝，最后形成主要斜裂缝缝临界斜裂缝临界斜裂缝，临界斜裂缝临界斜裂缝的迅速扩展导致剪压区混凝土破的迅速扩展导致剪压区混凝土破坏，斜截面丧失承载力。坏，斜截面丧失承载力。斜压破坏斜压破坏 (3)斜压破坏斜压破坏：多发生在剪跨比较小多发生在剪跨比较小(1)ft时，梁的剪弯段开裂，出现斜裂缝时，梁的剪弯段开裂，出现斜裂缝；开裂后，腹筋的应开裂后，腹筋的应力增大，限制了斜裂缝的发展，保留更大的混凝土剪压区用于承力增大，限制了斜裂缝的发展，保留更大的混凝土剪压区用于承受剪力受剪力，同时也提高了骨料间的咬合力和纵筋的销拴力同时也提高了骨料间的咬合力和纵筋的销拴力，因
8、而提因而提高了钢筋混凝土梁的抗剪承载力高了钢筋混凝土梁的抗剪承载力。2.破坏形态破坏形态 与无腹筋梁类似，有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有三与无腹筋梁类似，有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有三种：种：斜压破坏斜压破坏、剪压破坏剪压破坏和和斜拉破坏斜拉破坏。当当 3且箍筋配置的数量过少，将发生且箍筋配置的数量过少，将发生斜拉破坏斜拉破坏；如；如 3，但箍筋的配置数量适当，则可避免，但箍筋的配置数量适当，则可避免斜拉破坏斜拉破坏，而发生，而发生剪压破坏剪压破坏；当当1 3但箍筋的配置数量过多，一般会发生但箍筋的配置数量过多，一般会发生斜压破坏斜压破坏。当当 6 时时 当当 4Vc/g gdVVc
9、/g gd1h300h3001501502002006 62300300h500h5002002003003006 63500500h800h8002502503503506 64800800h h3003004004008 8箍筋的最大间距和最小直径限值表箍筋的最大间距和最小直径限值表 五、按构造配筋的条件五、按构造配筋的条件 （a a）满足下列条件时，不）满足下列条件时，不需进行抗剪承载力计算，仅需需进行抗剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋：按构造要求配置箍筋：(以分布荷载为主时以分布荷载为主时)(以集中荷载为主时以集中荷载为主时)七、抗剪设计的计算方法和步骤七、抗剪设计的计算方法和步骤
10、 （a）截面设计：）截面设计：确定抗剪承载力的计算截面和该处的剪力设计值确定抗剪承载力的计算截面和该处的剪力设计值按最小配箍率选择按最小配箍率选择箍筋直径、间距箍筋直径、间距重新拟定截面尺重新拟定截面尺寸和材料强度寸和材料强度否否是是否否是是先确定先确定Asv，再计算，再计算s先确定先确定s，再计算，再计算Asv结束结束（b）截面校核：）截面校核：检查是否满足最小配箍率检查是否满足最小配箍率是是否否结束结束重新重新设计设计是是否否开始开始八、板的斜截面承载力抗剪计算八、板的斜截面承载力抗剪计算 一般的钢筋混凝土板不需进行斜截面承载力抗剪计算；而承一般的钢筋混凝土板不需进行斜截面承载力抗剪计算；
11、而承受较大荷载的中厚板则通过设置弯筋来提高斜截面承载力，此时受较大荷载的中厚板则通过设置弯筋来提高斜截面承载力，此时板的抗剪承载力按下式计算：板的抗剪承载力按下式计算：为限制弯筋数量和板斜裂缝的宽度，要求为限制弯筋数量和板斜裂缝的宽度，要求Asbfysincbh0第四节第四节 斜截面受弯承载力斜截面受弯承载力 一、问题的产生一、问题的产生 在实际工程中，为了节约钢筋或用于在实际工程中，为了节约钢筋或用于抵抗剪力，支座处部分纵筋向上弯起，支抵抗剪力，支座处部分纵筋向上弯起，支座上方的纵筋还需截断，这可能引起斜截座上方的纵筋还需截断，这可能引起斜截面的受弯承载力不足。面的受弯承载力不足。由图示简支
12、梁脱离体可知：按照跨中由图示简支梁脱离体可知：按照跨中截面的最大弯矩截面的最大弯矩Mmax所配置的钢筋，只要所配置的钢筋，只要在在梁全长内不截断也不弯起梁全长内不截断也不弯起，就，就可以满足可以满足任何斜截面上的弯矩任何斜截面上的弯矩Mn；但在纵筋截断或；但在纵筋截断或弯起截面，其斜截面受弯承载力就有可能弯起截面，其斜截面受弯承载力就有可能不足。不足。h0A ATADB Bh0TBDB BTBTB TATB TAAB1m1m时时)的的la宜按表中数值乘以；宜按表中数值乘以；5 5钢筋间距钢筋间距180mm180mm，保护层厚度，保护层厚度80mm80mm时，时，la可按表中数值乘以可按表中数值
13、乘以0.8 0.8 6 6纵向受拉的纵向受拉的I I、级钢筋的级钢筋的la不应小于不应小于250mm250mm或或20d20d；7 7表中项次表中项次1 1光面钢筋的光面钢筋的la值不包括端部弯钩长度。值不包括端部弯钩长度。(二二)纵向受力钢筋的接头纵向受力钢筋的接头 梁中钢筋宜采用焊接或机械连接接头。梁中钢筋宜采用焊接或机械连接接头。采用焊接接头时，在钢筋接头左右采用焊接接头时，在钢筋接头左右35d且不小于且不小于500mm500mm的区段的区段内，受拉钢筋的接头截面积与内，受拉钢筋的接头截面积与其总截面的比值不宜超过其总截面的比值不宜超过1/21/2。采用绑扎搭接接头时，其搭接长度采用绑扎
14、搭接接头时，其搭接长度ll应符合下列规定：应符合下列规定：受拉钢筋：受拉钢筋：ll la和和300300mm；受压钢筋：受压钢筋：ll la和和200200mm。采用绑扎接头时，从任一接头中心至倍采用绑扎接头时，从任一接头中心至倍ll内，受拉钢筋接头内，受拉钢筋接头面积比不宜超过面积比不宜超过1/41/4：当接头面积比为：当接头面积比为1/31/3或或1/21/2时，钢筋的时，钢筋的ll应分应分别乘以及。受压钢筋的接头比值不宜超过别乘以及。受压钢筋的接头比值不宜超过1/21/2。(三三)架立钢筋的设置要求架立钢筋的设置要求 为了使纵向受力钢筋与箍筋能够绑扎成骨架，在箍筋四角必为了使纵向受力钢筋
15、与箍筋能够绑扎成骨架，在箍筋四角必须沿梁全长配置纵向钢筋。没有纵向受力钢筋的区段，应设置架须沿梁全长配置纵向钢筋。没有纵向受力钢筋的区段，应设置架立钢筋。当梁的跨度立钢筋。当梁的跨度l4m6m6m时，架立钢筋的直径不小于时，架立钢筋的直径不小于1010mm。(四四)腰筋及拉筋的设置要求腰筋及拉筋的设置要求 当梁截面高度当梁截面高度h700mm700mm时，应在梁两侧沿截时，应在梁两侧沿截面高度每隔面高度每隔300300400400mm，设置一根直径不小于，设置一根直径不小于1212mm的纵向构造钢筋。腰筋的作用为限制梁腹的纵向构造钢筋。腰筋的作用为限制梁腹因温度收缩变形引起的竖向裂缝宽度以及抵
16、抗因温度收缩变形引起的竖向裂缝宽度以及抵抗可能的扭矩作用。当腰筋间距以不超过其可能的扭矩作用。当腰筋间距以不超过其1515倍倍直径，对控制裂缝开展最为有效。两侧腰筋之间应设拉筋连系起直径，对控制裂缝开展最为有效。两侧腰筋之间应设拉筋连系起来，拉筋的直径可取与箍筋直径相同，间距为箍筋间距的倍数。来，拉筋的直径可取与箍筋直径相同，间距为箍筋间距的倍数。架立筋架立筋腰筋腰筋拉筋拉筋二、弯起钢筋的构造要求二、弯起钢筋的构造要求 当弯起钢筋是由抗剪计算确定时，弯起钢筋的排数和根数由当弯起钢筋是由抗剪计算确定时，弯起钢筋的排数和根数由斜截面受剪承载力确定。弯起钢筋的间距不应大于箍筋最大间距。斜截面受剪承载
17、力确定。弯起钢筋的间距不应大于箍筋最大间距。梁跨中纵向受拉钢筋最多弯起梁跨中纵向受拉钢筋最多弯起2/32/3，至少应有至少应有1/31/3且不少于且不少于2 2根纵筋根纵筋 (底层两底层两角部钢筋角部钢筋 )沿梁底伸入支座。当粱宽较沿梁底伸入支座。当粱宽较大时，在一个截面内宜同时弯起两根。大时，在一个截面内宜同时弯起两根。弯起钢筋的弯角一般为弯起钢筋的弯角一般为45450 0，当梁高，当梁高h700700mm时，也可取为时，也可取为60600 0。三、箍筋的构造要求三、箍筋的构造要求 (一一)箍筋的形式与肢数：箍筋形式为封闭式箍筋。其肢数有箍筋的形式与肢数：箍筋形式为封闭式箍筋。其肢数有双肢、
18、四肢等。箍筋肢数的选取，取决于斜截面受剪承载力计算双肢、四肢等。箍筋肢数的选取，取决于斜截面受剪承载力计算的需要和梁宽以及一排内纵向钢筋的根数。当梁宽的需要和梁宽以及一排内纵向钢筋的根数。当梁宽b350b350mm时，时，常用双肢箍；当梁宽常用双肢箍；当梁宽b350b350mm时，或纵向受拉钢筋在一排中多于时，或纵向受拉钢筋在一排中多于5 5根根(或一排中纵向受压钢筋多于或一排中纵向受压钢筋多于3 3根根)时，应采用四肢箍。时，应采用四肢箍。20d10d (二二)箍筋的直径与间距箍筋的直径与间距 箍筋的用量除按计算确定外，还应满足最小配箍率的要求。箍筋的用量除按计算确定外，还应满足最小配箍率的要求。当配有按计算确定的受压钢筋时，箍筋间距在绑扎骨架中不当配有按计算确定的受压钢筋时，箍筋间距在绑扎骨架中不应大于应大于1515d，在焊接骨架中不应大于，在焊接骨架中不应大于2020d(d为受压钢筋的最小直径为受压钢筋的最小直径)，同时在任何情况下均不应大于，同时在任何情况下均不应大于400400mm。在纵筋绑扎接头的搭接长度范围内，当钢筋受拉时，箍筋间在纵筋绑扎接头的搭接长度范围内，当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于距不应大于5 5d或或100100mm,当钢筋受压时，箍筋间距不应大于当钢筋受压时，箍筋间距不应大于1010d或或200200mm。双肢箍双肢箍四肢箍四肢箍