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浅谈梁沿斜截面受剪的主要破坏形态

2016-10-16 09:34阅读:
浅谈梁沿斜截面受剪的主要破坏形态

一、无腹筋梁

大量试验结果表明:
无腹筋梁斜截面受剪破坏的形态取决于剪跨比
λ
的大小,
大致有斜
拉破坏、剪压破坏和斜压破坏三种主要破坏形态。图
1
画出了两个对称荷载作用下,
λ
=2

1

2
1
时的主拉应力迹线(虚线)和主压应力迹线(实线)
。由图可见,当
λ
=
2
1
时,在集中
荷载与支座反力间形成比较陡的主压应力迹线,
又由于这时主压应力值比较大,
所以破坏主
要是由于主压应力产生,称为斜压破坏。当
λ
=1

2
时,主压应力迹线与梁纵轴线的交角接
近或小于
45
°,并且主压应力值与主拉应力值两者相差不很大,因此,破坏形态也就不同。
试验研究表明,无腹筋梁斜截面受剪破坏形态主要有以下三种:

1
、斜拉破坏:当剪跨比
λ
>3
时,发生斜拉破坏,如图
2

a
)所示。其破坏特征是:斜
裂缝一旦出现就迅速延伸到集中荷载作用点处,
使梁沿斜向拉裂成两部分而突然破坏,
破坏
面整齐、
无压碎痕迹,
破坏荷载等于或略高于出现斜裂缝时的荷载。
斜拉破坏时由于拉应变
达到混凝土极限拉应变而产生的,破坏很突然,属于脆性破坏类型。

2
、剪压破坏:当剪跨比
1

λ

3
时,发生剪压破坏,如图
2

b
)所示。其破坏特征
是;弯剪斜裂缝出现后,
荷载仍可以有较大的增长。随荷载的增大,陆续出现其它弯剪斜裂
缝,其中将形成一条主要的些裂缝,
称为临界斜裂缝。随着荷载的继续增加,临界斜裂缝上
端剩余截面逐渐缩小,
最后临界斜裂缝上端集中于荷载作用点附近,
混凝土被压碎而造成破
坏。
剪压破坏主要是由于剩余截面上的混凝土在剪应力、
水平压应力以及集中荷载作用点处
竖向局部压应力的共同作用而产生,
虽然破坏时没有像斜拉破坏时那样突然,
但也属于脆性
破坏类型。与斜拉破坏相比,剪压破坏的承载力要高。

3
、斜压破坏:当剪跨比
λ
很小(一般
λ

1
)时,发生斜压破坏,如图
2

c
)所示。
其破坏特征是:
在荷载作用点与支座间的梁腹部出现若干条大致平行的腹剪斜裂缝,
随荷载
增加,梁腹部被这些斜裂缝分割成若干斜向受压的“短柱体”
,最后它们沿斜向受压破坏,
破坏时斜裂缝多而密。斜压破坏也很突然,属于脆性破坏类型,其承载力要比剪压破坏高。

二、有腹筋梁

配置箍筋的有腹筋梁,
它的斜截面受剪破坏形态与无腹筋梁一样也有斜拉破坏、
剪压破
坏和斜压破坏三种。
这时,
除了剪跨比对斜截面破坏形态有很大影响以外,
箍筋的配置数量
对破坏形态也有很大影响。


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。如果
λ

3
,箍筋配置数量合适的话,则可避免斜拉破坏。而转为剪压破坏。这
时因为斜裂缝产生后,
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,
使荷载仍能有较大的增长。随着荷载增大,箍筋拉力增大,当箍筋屈服后,
便不能再限制斜
裂缝的开展,
使斜截面上端剩余截面缩小,
剪压区混凝土在剪压作用下达到极限强度,
发生
剪压破坏。

如果箍筋配置数量过多,
箍筋应力增加缓慢,
在箍筋尚未达到屈服时,
梁腹混凝土即达
到抗压强度而发生斜压破坏。在薄腹梁中,即使剪跨比较大,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,
剪压破坏时斜截面受剪破坏
中最常见的一种形态。


1
列出了梁沿斜截面受剪破坏的三个主要破坏形态的要点。




tob_id_2536
主要破坏形态

斜拉破坏

剪压破坏

斜压破坏

产生条件


无腹筋梁

λ

3
1

λ

3
Λ

1
有腹筋梁

λ

3


箍筋过少

箍筋适量

箍筋过多或梁腹过薄

破坏特点

沿斜裂缝上、下突然
拉裂

剪压区压碎

支座处形成斜向短柱
压坏

破坏类型

脆性破坏

脆性破坏

脆性破坏

受剪承载力

破坏荷载只稍高于斜
裂缝出现时的荷载,
故受剪承载力最低

破坏荷载比斜裂缝出
现时的荷载大,受剪
承载力比斜拉破坏的


受剪承载力比剪压破
坏的大


三、结束语

为保证有腹筋梁的斜截面受剪承载力,
防止发生斜拉、
斜压和剪压破坏,
设计中通常采
用的方法是:

箍筋不能过少,应使配箍率不小于最小配箍率以防止斜拉破坏;

截面尺寸
不能过小,
应满足截面限制条件以防止斜压破坏;

对于常遇的剪压破坏,
则通过斜截面受
剪承载了计算来防止。

参考文献:

1

GB50010-2002
混凝土结构设计规范

2
、程文襄
.
混凝土及砌体结构
.
南京:武汉大学出版社,
2004

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