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2019一级结构工程师《钢筋混凝土结构》讲义:第五章第二节

来源 :中华考试网 2018-12-13

  5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态

  5.2.1 斜 裂 缝

  1. 斜裂缝的位置

  钢筋混凝土梁在其剪力V和弯矩M共同作用的剪弯区段内(支座附近区段),将产生斜裂缝。

  2.斜裂缝类型 斜裂缝主要有两类:腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。

  (1)腹剪斜裂缝

  图5-3为一无腹筋简支梁在对称集中荷载作用下的主应力轨迹线图形,实线是主拉应力迹线,虚线是主压应力迹线。

  在中和轴附近,主拉应力方向大致为450 。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部的斜裂缝,称为腹剪斜裂缝。腹剪斜裂缝中间宽两头细,呈枣核形,常见于薄腹梁中。

  (2)弯剪斜裂缝

  从主应力迹线图上可以看出,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现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,称为弯剪斜裂缝,这种裂缝上细下宽,是最常见的。

  5.2.2 剪 跨 比

  1.简支梁承载及裂缝示意图

  2.广义剪跨比λ λ = M / Vho

  3. 计算剪跨比λ

  (1) 集中荷载时

  λ = a / ho (5-5)

  式中 a —— 称为剪跨,集中力到临近支座边缘的距离。

  (2) 均布荷载时

  λ=(β-β2)/(1-2β)· L /ho (5-6)

  式中 βL —— 计算截面离支座边缘的距离。

  L/ho ——称为跨高比。

  剪跨比反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对梁的斜截面受剪破坏形态和斜截面受剪承载力,有着极为重要的影响。

  5.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态

  1. 无腹筋梁的斜截面破坏形式

  (1) 斜截面三种破坏形态

  不同的剪跨比,梁内的主应力迹线分布也有不同,图5一6为剪跨比分别是2、1、1/2时的主应力迹线分布图。

  由图可见,当剪跨比λ很小时,就可能在集中荷载与支座反力之间形成短柱而压坏;而当剪跨比λ很大时,在支座与集中荷载之间没有直接的主压应力迹线,故可能产生斜向受拉破坏。无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种形态。

  1) 斜压破坏 ←— λ<1

  破坏特征: 混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏,破坏是突然发生的。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。

  2) 剪压破坏 ←— 1<λ<3

  破坏特征: 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。属脆性破坏。

  3) 斜拉破坏 ←— λ>3

  破坏特征: 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。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近,破坏过程急骤,破坏前梁变形亦小,具有很明显的脆性。

  (2) 斜截面承载力比较: 斜压 > 剪压 > 斜拉

  (3) 变形能力: 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。

  2.有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态

  斜截面受剪破坏形态与无腹筋梁一样,也有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。这时,除了剪跨比对斜截面破坏形态有重斜压破坏要影响以外,箍筋的配置数量对破坏形态也有很大的影响。

  (1) 斜拉破坏

  当λ>3,且箍筋配置数量过少时,斜裂缝一旦出现,与斜裂缝相交的箍筋承受不了原来由混凝土所负担的拉力,箍筋立即屈服而不能限制斜裂缝的开展,与无腹筋梁相似,发生斜拉破坏。

  (2) 剪压破坏

  如果λ>3,箍筋配置数量适当的话,则可避免斜拉破坏,而转为剪压破坏。这是因为斜裂缝产生后,与斜裂缝相交的箍筋不会立即屈服,箍筋的受力限制了斜裂缝的开展。随着荷载增大,箍筋拉力增大,当箍筋屈服后,不能再限制斜裂缝的开展,使斜裂缝上端剩余截面缩小,剪压区混凝土在正应力σ和剪应力τ共同作用下达到极限强度,发生剪压破坏。

  (3) 斜压破坏

  如果λ>3,箍筋配置数量过多,箍筋应力增长缓慢,在箍筋尚未屈服时,梁腹混凝土就因抗压能力不足而发生斜压破坏。在薄腹梁中,即使λ较大,也会发生斜压破坏。

  对有腹筋梁来说,只要截面尺寸合适,箍筋配置数量适当,剪压破坏是斜截面受剪破坏中最常见的一种破坏形态。

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