按照式和式进行斜截面抗弯承载力计算时，首先应确定最不利斜截面位置。式中Vd——斜截面受压端正截面处相应于最大弯矩的剪力组合设计值。公式按荷载产生的破坏力矩与构件极限抗弯力矩之差为最小的原则导出，其物理意义是满足此式要求的斜截面其抗弯承载力最小。设计配置纵向钢筋时，正截面抗弯承载力已得到保证。可以证明满足上述构造要求，部分钢筋弯起使与斜截面相交的纵向钢筋减少。......
2023-09-19
混凝土结构设计计算：斜截面破坏形态
【摘要】：根据大量的试验观测，钢筋混凝土梁的斜截面剪切破坏，大致可归纳为3种主要破坏形态。图4.3斜截面剪切破坏形态剪压破坏[图4.3]当剪跨比适中，且梁内配置的腹筋数量适当时，常发生剪压破坏。除了前述3种主要破坏形态外，在不同的条件下，斜截面还可能出现其他破坏形态，如局部挤压破坏、纵向钢筋的锚固破坏等。因此，《公路桥规》给出的斜截面抗剪承载力计算公式，都是依据这种破坏形态的受力特征为基础建立的。
钢筋混凝土梁的斜截面承载力是个十分复杂的研究课题，与很多因素有关。试验研究认为，影响斜截面抗剪承载力的主要因素是剪跨比、混凝土强度、箍筋、弯起钢筋数量强度及纵向受拉钢筋的配筋率，其中最重要的是剪跨比的影响。
所谓剪跨比，是指梁承受集中荷载时，集中力作用点到支点的距离a(一般称为剪跨)与梁的有效高度h0之比，即λ=a/h0。若将剪跨a用该截面的弯矩与剪力之比表示，剪跨比即可表示为λ=a/h0=M/V·h0。对其他荷载形式也可通过λ=M/V·h0表示，此式又称为广义剪跨比。剪跨比的数值实际上反映了该截面所承受的弯矩和剪力的数值比例关系(即法向应力和剪应力的数值比例关系)。试验研究表明，剪跨比越大即弯矩的影响越大，则梁的抗剪承载力越低；反之，剪跨比越小即剪力的影响越大，则梁的抗剪承载力越高。
根据大量的试验观测，钢筋混凝土梁的斜截面剪切破坏，大致可归纳为3种主要破坏形态。图4.3所示为钢筋混凝土梁的斜截面剪切破坏形态。
(1)斜拉破坏[图4.3(a)]
当剪跨比较大(λ＞3)，且梁内无腹筋配置或配置的腹筋数量过少时，将发生斜拉破坏。此时，斜裂缝一旦出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速延伸至集中荷载作用点处，将构件斜拉为两部分而破坏。这种破坏前斜裂缝宽度很小，甚至不出现裂缝，破坏是在无预兆情况下发生的，属于脆性破坏，危害性较大，在设计中应尽量避免。试验结果表明，斜拉破坏时的作用(荷载)一般仅仅稍高于裂缝出现时的作用(荷载)。
图4.3 斜截面剪切破坏形态
(2)剪压破坏[图4.3(b)]
当剪跨比适中(λ=1～3)，且梁内配置的腹筋数量适当时，常发生剪压破坏。对于有腹筋梁，剪压破坏是最常见的斜截面破坏形态；对于无腹筋梁，如剪跨比λ=1～3时也会发生剪压破坏。剪压破坏的特点是：随着荷载的增加，首先出现一些垂直裂缝和微细的斜裂缝。当荷载增加到一定程度时，早已出现的垂直裂缝和细微的倾斜裂缝发展形成一根主要的斜裂缝，称为“临界斜裂缝”。临界斜裂缝出现后，斜裂缝末端混凝土既受剪又受压，称为剪压区。此时梁还能继续承受荷载，随着荷载的增加，临界斜裂缝向上伸展，直到与临界斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的应力达到屈服强度，同时斜裂缝末端受压区的混凝土在剪应力和法向应力的共同作用下达到强度极限值而破坏。这种破坏因钢筋屈服，使斜裂缝继续发展，具有较明显的破坏征兆，是设计中普遍要求的情况。试验结果表明，剪压破坏时作用(荷载)一般明显高于裂缝出现时的作用(荷载)。
(3)斜压破坏[图4.3(c)]
当剪跨比较小(λ＜1)，或剪跨比适当，但腹筋配置过多或腹板很薄(如T形或工形薄腹梁)时，都会由于主压应力过大，发生斜压破坏。这时，随着荷载的增加，梁腹板出现若干条平行的斜裂缝，将腹板分割成许多倾斜的受压短柱。最后，因短柱被压碎而破坏。破坏时与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的应力尚未屈服，梁的抗剪承载力主要取决于斜压短柱的抗压承载力。
除了前述3种主要破坏形态外，在不同的条件下，斜截面还可能出现其他破坏形态，如局部挤压破坏、纵向钢筋的锚固破坏等。
对于前述几种不同的破坏形态，设计时可采用不同的方法加以控制，以保证构件在正常工作情况下具有足够的抗剪承载能力。一般用限制截面最小尺寸的办法，防止梁发生斜压破坏；用满足箍筋最大间距等构造要求和限制箍筋最小配筋率的办法，防止梁发生斜拉破坏。剪压破坏是设计中常遇到的破坏形态，而且抗剪承载力的变化幅度较大。因此，《公路桥规》给出的斜截面抗剪承载力计算公式，都是依据这种破坏形态的受力特征为基础建立的。
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2023-09-19
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