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斜截面受剪承載力
更新時間:2021-04-10 17:51
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    混凝土梁剪切破壞的機理非常復雜,影響受剪承載力的因素也很多,到目前為止,仍然沒有一種被普遍接受的理論。對于受剪承載力計算方法研究,一般有兩種思路:一種思路是基于試驗提出統(tǒng)計公式,這類公式方便使用,但對剪切破壞機理缺乏明確的概念;另一種思路是在研究破壞機理基礎上,提出理論或半理論公式,這類方法能較好地反映剪切破壞的本質,但由于剪切問題的復雜性,在建立理論公式時不可能考慮太多的因素,因此與實際破壞機理有一定的出入。

 

    這些作用的相互影響不可分割,但為了簡化分析,可分別確定這三部分的貢獻。如ACI318規(guī)范中,把無腹筋梁出現(xiàn)第一條斜裂縫時的剪力,作為混凝土的抗剪貢獻;箍筋的貢獻由45。桁架模型確定;預應力對混凝土的抗剪有貢獻,并且彎起束能夠提供與荷載反向的預剪力。

 

    針對受剪承載力計算的模型和理論很多,但還沒有被普遍接受的方法,各國規(guī)范方法的差異性也很大。我國公路橋規(guī)采用的是基于試驗的統(tǒng)計公式,但由于試驗梁跟實際梁存在較大差異,荷載也不同,因而有一定的局限性。美國AASHTO規(guī)范和加拿大規(guī)范的理論基礎是修正壓力場理論,該理論能夠較好地反映抗剪機理,但計算繁瑣,不便于設計人員掌握。

 

    混凝土梁的抗剪機理非常復雜,較公認的有四種主要剪力傳遞機理。剪壓區(qū)混凝土中的剪力K,:剪壓區(qū)混凝土抵抗剪力的能力與截面受壓區(qū)高度直接相關。在受拉區(qū)布置預應力筋和普通鋼筋能夠增加受壓區(qū)的高度,因而能夠提高抗剪能力。界面剪力傳遞Vc2:斜裂縫面的骨料咬合力和摩擦力能夠抵抗裂縫面之間的相對滑動,裂縫的寬度越小,骨料的尺寸越大,則界面剪力傳遞的能力越強。腹筋傳遞的剪力Vsl:斜裂縫開展以后,大部分的剪力通過腹筋(包括斜向預應力筋、彎起鋼筋和箍筋)傳遞??v筋的銷栓作用Vs2:對跨過縱筋的斜裂縫,縱筋能夠提供阻止裂縫面相對滑動的銷栓力。

 

    上述四種抗剪機理,起作用的時間不同,對抗剪貢獻的比例,在結構的不同受力階段也不斷地變化。結構開裂之前,除斜向預應力抵消的剪力外,剩余剪力主要由混凝土承擔,縱筋和腹筋的應力都很低。開裂后,骨料咬合力和縱筋的銷栓力開始參與作用,腹筋承擔的剪力也迅速增大,并有效地約束斜裂縫的開展。隨荷載增大,腹筋達到屈服,其分擔的剪力保持不變。此時,斜裂縫開展較寬,骨料咬合力減小。最終,截面受壓區(qū)混凝土在彎矩和剪力共同作用下壓剪破壞。

 

    德國學者雷特( Ritter)1899年提出了45°桁架模型(truss model),以分析鋼筋混凝土梁開裂后的力學行為。桁架模型有其明晰的物理概念,至今仍是抗剪設計的理論基礎。在應用桁架模型時,首先,要根據(jù)外荷載及結構邊界條件,構造一個恰當?shù)蔫旒苣P?。假設桁架各桿鉸接,梁頂部的混凝土受壓區(qū)為桁架上弦,受拉縱筋為下弦,箍筋作為受拉腹桿,梁腹混凝土作為受壓斜腹桿,斜腹桿與梁軸線的夾角為θ(Ritter模型中θ=45°)。

 

 

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