02-5-1-1受弯构件斜截面破坏受力与破坏分析
受弯构件斜截面
梳状齿的作用：
（1）纵筋的拉力Z1和Zk。两者数量不等， Z1＜Zk ；
（2）纵筋的销栓力Vj和Vk，裂缝两边混凝土上下错动， 纵筋受力引起；
（3）裂缝间的骨料咬合力Sj和Sk，咬合力主要与轴力相 平衡。
随着斜裂缝的逐渐加宽，咬合力下降，纵筋混凝 土可能劈裂，销栓力会逐渐减弱，梳状齿作用减小， 梁上荷载绝大部分由上部拱体承担，拱的受力如图5-13：
由图中可见梁的斜截面受 剪承载力随配箍率增大而提高， 两者呈线性关系。
图5-10 配箍率对梁受 剪承载力的影响
4）. 纵筋配筋率
纵筋的受剪产生了销栓力，所以纵筋的配筋越大，梁 的受剪承载力也就提高。
5）. 斜截面上的骨料咬合力 斜裂缝处的骨料咬合力对无腹筋梁的斜截面受剪承载
力影响较大 。
6）. 截面尺寸和形状
用方式：
斜压破坏 — 通常用限制截面尺寸的条件来防止； 剪压破坏 — 用满足最小配箍率条件及构造要求来防止； 斜压破坏 — 通过计算使构件满足一定的斜截面受剪承载力；
我国混凝土结构设计规范中所规定的计算公式就是根据剪
压破坏形态而建立的。考虑了的平衡条件 y 0 ，引入一些
试验参数及四项基本假设。
（1）尺寸的影响： 截面尺寸大的构件，破坏时的平均剪应力比尺寸小的构
件要降低。试验表明，其他参数保持不变时梁高扩大四倍， 受剪承载力下降25%~40%。 （2）形状的影响：
增加翼缘宽度（T形梁）及梁宽可相应提高受剪承载力。
§5.3 简支梁斜截面受剪机理
解释简支梁斜截面受剪机理的结构模型已有多种，介绍 三种：带拉杆的梳形拱模型、拱形桁架模型、桁架模型。
图中：
(c)
α—— 混凝土斜压杆的倾角； Cd—— 斜压杆内力； 图5-15 (c) 变角桁架模型的内力分析图
混凝土受弯构件斜截面斜压破坏形态
混凝土构件是建筑结构中常见的构件之一，其在建筑工程中承担着重要的支撑和承载作用。
其中，受弯构件作为一种常见的混凝土构件，在受到荷载作用时往往会出现斜截面斜压破坏形态。
本文将重点对混凝土受弯构件斜截面斜压破坏形态进行分析和探讨。
一、斜截面斜压破坏形态的特点1.1 斜截面斜压破坏形态的定义斜截面斜压破坏形态是指在混凝土受弯构件承受外部荷载作用时，由于受拉区受压区形成的压力呈斜向施加在截面上，导致构件出现的破坏形态。
其特点是受拉区和受压区的压力不呈垂直作用线，而是斜向施加在截面上。
1.2 影响斜截面斜压破坏形态的因素在混凝土受弯构件的设计和施工过程中，会受到多种因素的影响，进而影响构件的破坏形态。
主要包括混凝土强度、钢筋配筋率、截面形状和受力方式等因素。
其中，混凝土强度的影响是最为显著的，混凝土的强度越大，构件的破坏形态往往越倾向于斜截面斜压破坏。
1.3 斜截面斜压破坏形态的表现在混凝土受弯构件的设计和使用过程中，斜截面斜压破坏形态表现出的主要特点是构件的抗弯承载力下降较快，受拉区和受压区的压力偏心作用加剧，导致构件出现严重的裂缝和破坏。
二、斜截面斜压破坏形态的分析2.1 受拉区受压区压力作用分析在混凝土受弯构件受到外部荷载作用时，受拉区和受压区的压力会呈斜向作用在截面上。
受拉区的压力作用引起构件的拉伸变形，而受压区的压力作用引起构件的压缩变形。
当受拉区和受压区的压力偏心作用加剧时，构件容易出现斜截面斜压破坏形态。
2.2 混凝土强度对破坏形态的影响混凝土的强度是影响构件破坏形态的重要因素之一。
一般来说，混凝土强度越大，构件越不容易出现斜截面斜压破坏形态。
这是因为高强混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，能够更好地承受外部荷载作用，从而延缓构件的破坏形态。
2.3 钢筋配筋率对破坏形态的影响钢筋在混凝土受弯构件中起到增强构件抗弯承载能力的作用。
合理的钢筋配筋率能够改善构件的受力性能，减小受拉区和受压区的压力偏心作用，降低构件出现斜截面斜压破坏形态的可能性。
05受弯构件斜截面受剪承载力计算
Asi M ui M u As
图5－13
2、纵向钢筋的弯起（如图5－23） (1)钢筋理论充分利用点 图中1、2、3点：是③、②、①号钢筋充分利用 点（图5-23）； （2）钢筋理论不需要点 图中的2、3、a点是③、②、①号钢筋不需要点 （图5-23）； ； (3) 以③号纵向钢筋弯起为例（图5-23） ： 将③号钢筋在E、F点弯起，在G、H点穿过中 和轴进入受压区，对正截面抗弯消失。 分别以E、F点作垂线与③号钢筋交于e、f点。以 G、H点作垂线与②号钢筋交于g、h点，Mu图变成 aigefhb，Mu图>M图，此称之包络图或称材料图
若不满足，则按计算配箍筋 ②最小配箍率（按计算配箍筋）
nAsv1 ft sv sv ,min 0.24 bs f yv
（3）按计算配置腹筋（限制剪压破坏）
当不满足上述（1）、（2） 按计算配制箍筋Asv和弯起筋Asb
三、计算截面位置与剪力设计值的取值
1、计算截面位置：斜截面受剪承载力薄弱部位 截面的抗剪能力沿梁长也是变化的。在剪力或抗剪
hw— 截面的腹板高度，矩形截面取有效高度h0， T形截面取有 效高度减去翼缘高度，工形截面取腹板净高；
βc— 混凝土强度影响系数， （见表5－1）
hf h0 h0 h0 hf
hw
(b) hw = h0 – hf
h
hw hf
(a) hw = h0
(c) hw = h0 – hf – hf
图5－13 hw 取值示意图
临界斜裂缝。梁破坏时与斜裂缝相交的腹筋达
到屈服强度，剪压区的混凝土的面积越来越小，
达到混凝土压应力和剪应力的共同作用下的复
第五章 受弯构件斜截面承载力计算
实验表明，当荷载较小， 裂缝未出现时，可将钢筋混 凝土梁视为均质弹性材料的 梁，其受力特点可用材料力 学的方法分析。随着荷载的 增加，梁在支座附近出现斜 裂缝。取CB为隔离体。
图5-3 隔离体受力
与剪力V平衡的力有：AB面上的混凝土切应力合力Vc；由于开裂面BC 两侧凹凸不平产生的骨料咬合力Va的竖向分力;穿过斜裂缝的纵向钢筋 在斜裂缝相交处的销栓力Vd。
图5-12 斜截面受剪承载力计算位置
①支座边缘处截面。
该截面承受的剪力最大。在计算简图中跨度取至支座中心。但支座和 构件连在一起，可以共同承受剪力，所以受剪控制截面是支座边缘截 面。计算该截面剪力设计值时，跨度取净跨。用支座边缘的剪力设计 值确定第一排弯起钢筋和1-1截面的箍筋。
②受拉区弯起钢筋弯起点处截面。（2-2截面和3-3截面）
（2）截面尺寸要求：
为防止斜压破坏，截面尺寸应满足：
当
hw
b£
4 时， V ?
1 (10 60
l0 h)bc fcbh0
当 hw b ³ 6 时， V ? 1 (7 60
l0 h)bc fcbh0
当 4< hw b < 6 时，按线性内插法取用。
2、构造要求：
（1） 截面宽度： ≥140mm； 当l0/h≥1时，h/b≤25； 当l0/h＜1时，l0/b≤25。
（2） 混凝土强度： ≥C20 （3）纵向受力钢筋：
图5-25 单跨深梁的钢筋配置
图5-26 连续深梁的钢筋配置
下部纵筋宜均匀布置在梁的下部0.2h范围内，连续深梁中间 支座上纵筋按下图分配：
图 5-27 不同跨高比时连续深梁中间支座上部纵向受拉钢筋在不同高度范围内的分配比例
（4）深梁宜配双排钢筋网，水平和竖向分布钢筋的直径均不应 小于8mm，间距不应大于200mm，且应满足最小配筋百 分率的要求； 当集中荷载作用于连续深梁上部1/4高度范围内，且 l0/h＞ 1.5时，竖向分布筋最小配筋百分率应增加0.05。
受弯构件实验报告资料
吉林建筑工程学院受弯构件实验指导书及实验报告班级姓名学号土木工程系结构实验室二OO四年实验一短期荷载下单筋矩形截面梁正截面强度试验一、实验目的通过适筋梁的试验，加深对受弯构件正截面三个工作阶段的认识，并验证正截面强度计算公式。
二、试验内容和要求1、试件在纯弯曲段的裂缝出现和展开过程，并记下抗裂荷载P s cr(M s cr)量测试件在各级荷载下的跨中挠度值。
绘制梁跨中挠度的M-f P s cr(M s cr)图。
2、测试件在纯弯曲段沿截面高度的平均应变，绘制沿梁高度的应变分布图形。
3、观察和描述试件破坏情况和特征，记下破坏荷载P s p(M s u)。
验证理论公式，并对试验值和理论值进行比较。
三、试件和试验方法1、试件试验梁混凝土强度等级为C20，试件尺寸和配筋如图1-1所示。
2、试验设备及仪器①千斤顶及加荷架②百分表③手持式应变仪④电阻应变仪⑤电阻应变片⑥读数显微镜3、试验方法①本次试验报告由董世贵、杨艳敏修改定稿，尹新生审核。
①用千斤顶和反力架进行二点加载。
②用百分表测读挠度。
③用手持应变仪沿截面高度的平均应变。
④电阻应变计计录受拉钢筋应变值。
仪表布置如图1-2所示图24、试验步骤①在未加荷前用百分表及手持应变仪读初读数，检查有无初始干缩裂缝。
②加第一级荷载后读手持式应变仪，以量测梁未开裂时，沿截面高度的平均应变值。
③电阻应变计记录受拉区应变，判断有无开裂。
④估计试验梁的抗裂荷载，在梁开裂前分三级加荷，如仍未开裂，再少加些，直到裂缝出现，记下荷载值P s cr(M s cr)，每次加荷后，持荷五分钟后读百分表，以量测试件支座和跨中位移值。
⑤试验梁出裂后至荷载之间分二次加荷，每次加荷五分钟后读百分表，至使用荷载时读应变仪，用读数放大镜读取最大裂缝宽度。
⑥使用荷载理论值M u之间分三次加荷。
百分表每次都读，至第二次加荷后读应变仪，读后拆除百分表。
如第三次加荷后仍不破坏，再酌量加荷直至破坏。
破坏时，仔细观察梁的破坏特征，并记下破坏荷载P s p(M s u)。
05a受弯构件斜截面的受力特点与破坏形态讲解
（2）斜压破坏 A:当剪跨比较小(λ<1)时 B: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。
C: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。
1、箍筋 为了防止梁沿斜裂缝破坏，应使梁配置必要的箍筋。
2、斜钢筋（弯起钢筋 ） 一般由梁内的纵筋弯起而形成，称为弯起钢筋。
3、钢筋骨架 箍筋、纵筋和架立钢筋绑扎（或焊）在一起，形成钢筋骨
架，使各种钢筋得以在施工时维持正确的位置。 4、腹筋
箍筋、弯起钢筋（或斜筋）统称为腹筋。
有腹筋梁：箍筋、弯筋、纵筋
h h0
a
b
As
钢筋混凝 土受弯构
件受力
问题的提出
弯矩 剪力
正截面 斜截面
问题的提出
正截面受弯承载力不够，将沿垂直裂缝发生正截面受弯破坏。
钢筋混凝土受弯构件还有可能在剪力和弯矩共同作用的支 座附近区段内，会沿着斜向裂缝发生斜截面受剪破坏或斜截面 受弯破坏。
因此，在保证受弯构件正截面受弯承载力的同时，还要 保证斜截面承载力，即斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力。
腹剪斜裂缝是由剪弯区段截面 下边缘的垂直裂缝发展而成，下宽 上细，随着荷载的增加向集中荷载 作用点延伸。
弯剪斜裂缝
max
6My bh2
max
3Q 2bh
3、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态
（1）斜拉破坏 A:当剪跨比较大(λ>3)时 B:此破坏系由梁中主拉应力所致，斜裂缝一出现梁
混凝土结构设计受弯构件的斜截面受剪承载力计算
◆（1.5≤ ≤3）
■ ■
剪跨比较小，有一定拱作用
斜裂缝出现后，部分荷载通过 拱作用传递到支座，承载力没 有很快丧失，荷载可继续增加， 并出现其它斜裂缝。 ■最后形成一条临界裂缝，裂缝逐渐向 集中荷载作用点处延伸，致使剪压区 高度不断减小，在剪压区由于混凝土 受剪力和压力的共同作用，达到混凝 土的复合受力下的强度，混凝土被压 碎发生破坏。
箍筋
弯起钢筋
腹筋
5.1概述
抗剪钢筋
第五章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
弯起钢筋则可利用正截面受弯的纵向钢筋直接弯起而成。弯起 钢筋的方向可与主拉应力方向一致，能较好地起到提高斜截面 承载力的作用，但因其传力较为集中，有可能引起弯起处混凝 土的劈裂裂缝。而且试验研究表明，箍筋对抑制斜裂缝开展的 效果比弯起钢筋好。所以首先选用竖直箍筋，然后再考虑采用 弯起钢筋。选用的弯筋位置不宜在梁侧边缘，且直径不宜过粗。
5.1 概述
受弯构件在荷载作用下，同时 产生弯矩和剪力。
A B C D
BC段仅有弯矩作用，称为纯弯 区段；
支座附近的AB、CD区段内有弯 矩与剪力的共同作用，称为剪 跨。 在弯矩区段，抗弯承载力不足 时，产生正截面受弯破坏，
而在剪力较大的区段（剪跨）， 则会产生斜截面破坏。
5.1.1 受弯构件斜截面受力与破坏分析
5.1.2 斜截面的主要破坏形态
对集中荷载作用下的简支梁
h0
a
M a Vh0 h0
计算剪跨比
（狭义剪跨比）
我们把在集中力到支座之间的距离a称之为剪跨， 剪跨a与梁的有效高度h0的比值则称为计算剪跨比。
5.1.2 斜截面的主要破坏形态
1、无腹筋梁
◆（<1.5）或腹板较窄的T形梁或I形梁
05a受弯构件斜截面的受力特点与破坏形态分析
tg 2
2
1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态
2
1
3 在这些曲线上 任意一点处的 切线的方向就 是在该点处的 主应力的方向， 这种曲线叫做 主应力轨迹线 （简称主应力 迹线）。
1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态
（ 1 ）在中和轴附近， 正应力小，剪应力大， 主拉应力方向大致为 450。 （ 2 ）在剪弯区段截面 的下边缘，主拉应力 还是接近水平方向的。
1M
2 0
max
bh bh 0 3Q 6 My 2 max 2 bh bh
2V
1 M 1 2 Vh0 2
（二）无腹筋梁斜截面 的受力特点与破坏形态
1、无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态 2、无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态 3、无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态
腹剪斜裂缝首先出现在中和轴 附近，中间宽两头细，呈枣核形， 常见于薄腹梁中，随着荷载的增加 向支座和集中荷载作用点延伸。
腹剪斜裂缝
在剪弯区段截面的下边缘，正应力大，剪应力小， 主拉应力还是接近水平方向的。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，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。
（3）剪压破坏 A:当剪跨比一般(1<λ<3)时 B: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。 C: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。
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第5章
受力机制
无腹筋梁的拱体受力机制
拱体
拱压力线
拱拉杆
混凝土结构•计原理
第5章
受力机制
有腹筋梁的桁架受力机制。 > 受压区混凝土——上弦（压）杆 > 受拉纵向钢筋——下弦（拉）杆 > 受拉箍筋 一一受拉腹杆 > 腹部受压混凝土——受压腹杆
A
V 混凝土斜压杆
丿
混凝土结构•计原理
第5章
拱压力线
拱拉杆
这种力学模型把开裂后的有腹筋梁看作为拱形桁架，其中 拱体是上弦杆，裂缝间的齿块是受压的斜腹杆，箍筋则是受拉 腹杆，如图所示。它与上述无腹筋梁梳形拱模型的主要区别是:
1） 考虑了箍筋的受拉作用； 2） 考虑了斜裂缝间混凝土的受压作用。ห้องสมุดไป่ตู้
混凝土结构•计原理
第5章
桁架模型 桁架模型也适用于有腹筋梁。
这种力学模型把有斜裂缝的钢钢筋混凝土梁比拟为一个铰接 桁架，压区混凝土为上弦杆，受拉纵筋为下弦杆，腹筋为竖向 拉杆，斜裂缝间的混凝土则为斜压杆。
桁架模型最初是由Ritter和Morsch在20世纪初提出来的， 他们假定斜腹杆倾角为45°，称为45。桁架模型，见图(a)。此
后，许多学者又进行了研究，提出斜压杆倾角不一定是 45° , 而是在一定范围内变化的，故称为变角桁架模型。
无腹筋梁的传力机构
混凝土斜压杆
有腹筋梁的传力机构
混凝土结构•计原理 第5章
计算模型
带拉杆的梳形拱模型 用于无腹筋梁
这种力学模型把梁的下部看成是被斜裂缝和垂直裂缝分割 成一个个具有自由端的梳状齿，梁的上部与纵向受拉钢筋则形
成带有拉杆的变截面两铰拱。
_
混凝土结构•计原理
第5章
拱形桁架模型拱形桁架模型适用于有腹筋梁
剪 力；
② 斜=截37 面相对错动产生
的骨料咬合力；
③ 纵向钢钢筋的销栓剪
力;
钢
④ 纵向钢筋的拉力。
应力状态的变化 ① 剪压区的应力6t增
大； 钢 增大②。纵向钢筋的拉力突
然
混凝土结构•计原理___第5章
③纵向受力钢筋的拉应力突增= ，使得 纵筋在支座处容易出现粘结裂缝或撕 裂裂缝
(a)
(b)
混凝土结构•计原理
1 2t
= - a — arctg (
) 2s
45° tp
弯剪型裂缝
腹剪型裂缝
混凝土结构•计原理
第5章
□用什么钢筋抗剪? 弯终点
架立筋 •箍筋
弯起点
弯起筋
■弯起
腹筋□有腹筋梁
■钢筋
卄土氏由g丄无腹筋梁
箍筋
弯起角度一般为
45。当梁高大于
700mm 时，取 60。
式构件
混凝土结构•计原理
第5章
口斜裂缝出现后截面应力如何变化? 斜截面上的抗力 ① 剪压面上的压力和
混凝土结构•计原理
第5章
§5.1 概述
5.1.1受弯构件斜截面受力与破坏分析Vu
口斜裂缝是如何产生的?
__P c
A
B
i-la
a
剪跨：a
剪跨比：l
M=Fa
混凝土结构•计原理
A
1
第5章
C
1
A
tp
C
tP
cp >45
cP 45
cP
11
混凝土结构•计原理
第5章
材料力学知识:
㈤ %
%
S2
弓土V
3+12
・..5 — 1