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斜截面受剪承载力
日期:2017-2-22 14:29:58 作者:钢结构检测 来源:本站原创
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    混凝土梁剪切破坏的机理非常复杂,影响受剪承载力的因素也很多,到目前为止,仍然没有一种被普遍接受的理论。对于受剪承载力计算方法研究,一般有两种思路:一种思路是基于试验提出统计公式,这类公式方便使用,但对剪切破坏机理缺乏明确的概念;另一种思路是在研究破坏机理基础上,提出理论或半理论公式,这类方法能较好地反映剪切破坏的本质,但由于剪切问题的复杂性,在建立理论公式时不可能考虑太多的因素,因此与实际破坏机理有一定的出入。

 

    这些作用的相互影响不可分割,但为了简化分析,可分别确定这三部分的贡献。如ACI318规范中,把无腹筋梁出现第一条斜裂缝时的剪力,作为混凝土的抗剪贡献;箍筋的贡献由45。桁架模型确定;预应力对混凝土的抗剪有贡献,并且弯起束能够提供与荷载反向的预剪力。

 

    针对受剪承载力计算的模型和理论很多,但还没有被普遍接受的方法,各国规范方法的差异性也很大。我国公路桥规采用的是基于试验的统计公式,但由于试验梁跟实际梁存在较大差异,荷载也不同,因而有一定的局限性。美国AASHTO规范和加拿大规范的理论基础是修正压力场理论,该理论能够较好地反映抗剪机理,但计算繁琐,不便于设计人员掌握。

 

    混凝土梁的抗剪机理非常复杂,较公认的有四种主要剪力传递机理。剪压区混凝土中的剪力K,:剪压区混凝土抵抗剪力的能力与截面受压区高度直接相关。在受拉区布置预应力筋和普通钢筋能够增加受压区的高度,因而能够提高抗剪能力。界面剪力传递Vc2:斜裂缝面的骨料咬合力和摩擦力能够抵抗裂缝面之间的相对滑动,裂缝的宽度越小,骨料的尺寸越大,则界面剪力传递的能力越强。腹筋传递的剪力Vsl:斜裂缝开展以后,大部分的剪力通过腹筋(包括斜向预应力筋、弯起钢筋和箍筋)传递。纵筋的销栓作用Vs2:对跨过纵筋的斜裂缝,纵筋能够提供阻止裂缝面相对滑动的销栓力。

 

    上述四种抗剪机理,起作用的时间不同,对抗剪贡献的比例,在结构的不同受力阶段也不断地变化。结构开裂之前,除斜向预应力抵消的剪力外,剩余剪力主要由混凝土承担,纵筋和腹筋的应力都很低。开裂后,骨料咬合力和纵筋的销栓力开始参与作用,腹筋承担的剪力也迅速增大,并有效地约束斜裂缝的开展。随荷载增大,腹筋达到屈服,其分担的剪力保持不变。此时,斜裂缝开展较宽,骨料咬合力减小。最终,截面受压区混凝土在弯矩和剪力共同作用下压剪破坏。

 

    德国学者雷特( Ritter)1899年提出了45°桁架模型(truss model),以分析钢筋混凝土梁开裂后的力学行为。桁架模型有其明晰的物理概念,至今仍是抗剪设计的理论基础。在应用桁架模型时,首先,要根据外荷载及结构边界条件,构造一个恰当的桁架模型。假设桁架各杆铰接,梁顶部的混凝土受压区为桁架上弦,受拉纵筋为下弦,箍筋作为受拉腹杆,梁腹混凝土作为受压斜腹杆,斜腹杆与梁轴线的夹角为θ(Ritter模型中θ=45°)。

 

 


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