第四章 钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

第四章 钢筋混凝土受弯构件的斜截面 承载力计算

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4.1 概述

剪弯段

纯弯段 剪弯段

在主要承受弯 矩的区段内， 矩的区段内，产生 正截面受弯破坏； 正截面受弯破坏； 而在剪力和弯 矩共同作用的支座 附近区段内，则会 附近区段内， 产生斜截面受剪破 产生斜截面受剪破 坏或斜截面受弯破 坏。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

斜裂缝、 4.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏 形态4 .2 .1 斜裂缝的形成斜裂缝是因梁中弯矩和剪力产生的主拉应变超过 斜裂缝 混凝土的极限拉应变 极限拉应变而出现的。斜裂缝主要有两类： 极限拉应变 腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝 弯剪斜裂缝。 腹剪斜裂缝 弯剪斜裂缝 在中和轴附近，正应力小， 剪应力大，主拉应力方向大致为 45°。当荷载增大，拉应变达到 混凝土的极限拉应变值时，混凝 土开裂，沿主压应力迹线产生腹 腹剪斜裂缝 部的斜裂缝，称为腹剪斜裂缝 腹剪斜裂缝。 腹剪斜裂缝 腹剪斜裂缝中间宽两头细，呈枣核形，常见于薄腹 梁中，如图所示。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

在剪弯区段截面的下边缘，主拉应力还是水平向 的。所以，在这些区段仍可能首先出一些较短的垂直 裂缝，然后延伸成斜裂缝，向集中荷载作用点发展， 这种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体，称为弯剪 弯剪 斜裂缝，这种裂缝上细下宽，是最常见的，如下图所 斜裂缝 示。

弯剪斜裂缝

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4 .2 .2 剪跨比剪跨比λ为集中荷载到临近支座的距离a与梁截面 剪跨比 有效高度h0的比值，即λ=a/ h0 。 某截面的广义剪跨比为该截面上弯矩M与剪力和截 面有效高度乘积的比值，即 λ=M/ (Vh0)。 剪跨比反映了梁中正应力与剪应力的比值。 1、承受集中荷载时， λ =M a = Vh 0 h0

2、承受均布荷载时，设βl为计算截面离支座的距 离，则 β β2 l M = λ= Vh 0 1 2 β h0

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4 .2 .3 斜截面受剪破坏的三种主要形态 1、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态1)斜拉破坏 斜拉破坏：当剪跨比较大(λ>3)时，或箍筋配置不 斜拉破坏 足时出现。此破坏系由梁中主拉应力所致，其特点是斜 裂缝一出现梁即破坏，破坏呈明显脆性，类似于正截面 承载力中的少筋破坏。其特点是当垂直裂缝一出现，就 迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失。

斜拉破坏

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

2)斜压破坏 斜压破坏：当剪跨比较小(λ<1)时，或箍筋配置过 斜压破坏 多时易出现。此破坏系由梁中主压应力所致，类似于正 截面承载力中的超筋破坏，表现为混凝土压碎，也呈明 显脆性，但不如斜拉破坏明显。这种破坏多数发生在剪 力大而弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T形截面或工 字形截面梁内。破坏时，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若 干个斜向短柱而被压坏，破

坏是突然发生。

斜压破坏

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

3)剪压破坏 剪压破坏：当剪跨比一般(1<λ<3)时，箍筋配置适 剪压破坏 中时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力和剪应力联合 作用所致，类似于正截面承载力中的适筋破坏，也属脆 性破坏，但脆性不如前两种破坏明显。其破坏的特征通 常是，在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝， 它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜 裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为 临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪 临界斜裂缝 压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜 截面丧失承载力。

剪压破坏

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

如图为三种破坏形态的 荷载挠度(F-f)曲线图，从 F0 图中曲线可见，各种破坏形 态的斜截面承载力各不相同， 斜压破坏时最大，其次为剪 压，斜拉最小。它们在达到 峰值荷载时，跨中挠度都不 大，破坏后荷载都会迅速下 降，表明它们都属脆性破坏 类型，而其中尤以斜拉破坏 为甚。

斜压破坏 剪压破坏 斜拉破坏

f

设计中斜压破坏和斜拉破坏主要靠构造要求来避 斜压破坏和斜拉破坏 斜压破坏 免，而剪压破坏则通过配箍计算来防止。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

2、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态与无腹筋梁类似，有腹筋梁的斜截面受剪破坏形 态主要有三种：斜压破坏 剪压破坏 斜拉破坏 斜压破坏、剪压破坏 斜拉破坏。 斜压破坏 剪压破坏和斜拉破坏 当λ>3,且箍筋配置的数量过少，将发生斜拉破 斜拉破 坏；如果λ>3,箍筋的配置数量适当，则可避免斜拉破 坏，而发生剪压破坏 剪压破坏；剪跨比较小或箍筋的配置数量 剪压破坏 过多，会发生斜压破坏 斜压破坏。 斜压破坏 对有腹筋梁来说，只要截面尺寸合适，箍筋数量 适当，剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破 坏形式。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4.3

斜截面受剪破坏的主要影响因素 斜截面受剪破坏的主要影响因素 破坏的主要影响4.3.1 剪跨比对斜截面受剪承载力的影响

试验表明，剪跨比越大，有腹筋梁的抗剪承载力 越低，如图所示。对无腹筋梁来说，剪跨比越大，抗 剪承载力也越低，但当λ≥3 ,剪跨比的影响不再明显。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4.3.2 混凝土强度对斜截面受剪承载力的 影响斜截面破坏是因混凝土到达极限强度 混凝土到达极限强度而发生的， 混凝土到达极限强度 故斜截面受剪承载力随混凝土的强度等级的提高而提 高。梁斜压破坏时，受剪承载力取决于混凝土的抗压 强度。梁为斜拉破坏时，受剪承载力取决于混凝土的 抗拉强度，而抗拉强度的增加较抗压强度来得缓慢， 故混凝土强度的影响就略小。剪压破坏时，混凝土强 度的影响则居于上述两者之

间。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4.3.3 纵向钢筋配筋率对斜截面受剪承载 力的影响试验表明，梁的受剪承载力随纵向钢筋配筋率ρ的提 高而增大 。这主要是纵向受拉钢筋约束了斜裂缝长度 的延伸，从而增大了剪压区面积的作用。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4.3.4 配筋率和箍筋强度对斜截面受剪承 载力的影响有腹筋梁出现斜裂缝后，箍筋不仅直接承受相当部 分的剪力，而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，对提 高剪压区混凝土的抗剪能力和纵向钢筋的销栓作用有着 积极的影响。试验表明，在配箍最适当的范围内，梁的 受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大 幅度的增长。 配箍量一般用配箍率(又称箍筋配筋率)ρsv 表示， 即

Asv n Asv1 ρ sv = = bs bs

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

如图表示配箍率与箍筋强度fyv 的乘积对梁 受剪承载力的影响。当其它条件相同时，两者 大体成线性关系。如前所述，剪切破坏属脆性 破坏。为了提高斜截面的延性，不宜采用高强 度钢筋作箍筋。

钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载力计算

4.3.5截面尺寸和截面形状对斜截面受剪 承载力的影响 1.截面尺寸的影响截面尺寸对无腹筋梁的受剪承载力有影响，尺寸 大的构件，破坏时的平均剪应力(τ=V/bh0),比尺寸 小的构件要降低。有试验表明，在其他参数(混凝土 强度、纵筋配筋率、剪跨比)保持不变时，梁高扩大 4倍，受剪承载力可下降25%~30%。 对于有腹筋梁，截面尺寸的影响将减小。