2019一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》講義：第五章第二節(jié)

5.2 斜裂縫、剪跨比及斜截面受剪破壞形態(tài)

5.2.1 斜 裂 縫

1. 斜裂縫的位置

鋼筋混凝土梁在其剪力V和彎矩M共同作用的剪彎區(qū)段內(nèi)(支座附近區(qū)段)，將產(chǎn)生斜裂縫。

2.斜裂縫類型 斜裂縫主要有兩類：腹剪斜裂縫和彎剪斜裂縫。

(1)腹剪斜裂縫

圖5-3為一無腹筋簡(jiǎn)支梁在對(duì)稱集中荷載作用下的主應(yīng)力軌跡線圖形，實(shí)線是主拉應(yīng)力跡線，虛線是主壓應(yīng)力跡線。

在中和軸附近，主拉應(yīng)力方向大致為450 。當(dāng)荷載增大，拉應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉應(yīng)變值時(shí)，混凝土開裂，沿主壓應(yīng)力跡線產(chǎn)生腹部的斜裂縫，稱為腹剪斜裂縫。腹剪斜裂縫中間寬兩頭細(xì)，呈棗核形，常見于薄腹梁中。

(2)彎剪斜裂縫

從主應(yīng)力跡線圖上可以看出，在剪彎區(qū)段截面的下邊緣，主拉應(yīng)力還是水平向的，所以，在這些區(qū)段仍可能首先出現(xiàn)一些較短的垂直裂縫，然后延伸成斜裂縫，向集中荷載作用點(diǎn)發(fā)展，這種由垂直裂縫引伸而成的斜裂縫的總體，稱為彎剪斜裂縫，這種裂縫上細(xì)下寬，是最常見的。

5.2.2 剪 跨 比

1.簡(jiǎn)支梁承載及裂縫示意圖

2.廣義剪跨比λ λ = M / Vho

3. 計(jì)算剪跨比λ

(1) 集中荷載時(shí)

λ = a / ho (5-5)

式中 a —— 稱為剪跨，集中力到臨近支座邊緣的距離。

(2) 均布荷載時(shí)

λ=(β-β2)/(1-2β)· L /ho (5-6)

式中 βL —— 計(jì)算截面離支座邊緣的距離。

L/ho ——稱為跨高比。

剪跨比反映了截面上彎矩與剪力的相對(duì)比值。它對(duì)梁的斜截面受剪破壞形態(tài)和斜截面受剪承載力，有著極為重要的影響。

5.2.3 斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài)

1. 無腹筋梁的斜截面破壞形式

(1) 斜截面三種破壞形態(tài)

不同的剪跨比，梁內(nèi)的主應(yīng)力跡線分布也有不同，圖5一6為剪跨比分別是2、1、1/2時(shí)的主應(yīng)力跡線分布圖。

由圖可見，當(dāng)剪跨比λ很小時(shí)，就可能在集中荷載與支座反力之間形成短柱而壓壞;而當(dāng)剪跨比λ很大時(shí)，在支座與集中荷載之間沒有直接的主壓應(yīng)力跡線，故可能產(chǎn)生斜向受拉破壞。無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)主要有斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種形態(tài)。

1) 斜壓破壞 ←— λ<1

破壞特征: 混凝土被腹剪斜裂縫分割成若干個(gè)斜向短柱而壓壞，破壞是突然發(fā)生的。多數(shù)發(fā)生在剪力大而彎矩小的區(qū)段，以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁內(nèi)。

2) 剪壓破壞 ←— 1<λ<3

破壞特征: 在剪彎區(qū)段的受拉區(qū)邊緣先出現(xiàn)一些垂直裂縫，它們沿豎向延伸一小段長(zhǎng)度后，就斜向延伸形成一些斜裂縫，而后又產(chǎn)生一條貫穿的較寬的主要斜裂縫，稱為臨界斜裂縫，臨界斜裂縫出現(xiàn)后迅速延伸，使斜截面剪壓區(qū)的高度縮小，最后導(dǎo)致剪壓區(qū)的混凝土破壞，使斜截面喪失承載力。屬脆性破壞。

3) 斜拉破壞 ←— λ>3

破壞特征: 當(dāng)垂直裂縫一出現(xiàn)，就迅速向受壓區(qū)斜向伸展，斜截面承載力隨之喪失。破壞荷載與出現(xiàn)斜裂縫時(shí)的荷載很接近，破壞過程急驟，破壞前梁變形亦小，具有很明顯的脆性。

(2) 斜截面承載力比較: 斜壓 > 剪壓 > 斜拉

(3) 變形能力: 它們?cè)谶_(dá)到峰值荷載時(shí)，跨中撓度都不大，破壞后荷載都會(huì)迅速下降，表明它們都屬脆性破壞類型，而其中尤以斜拉破壞為甚。

2.有腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)

斜截面受剪破壞形態(tài)與無腹筋梁一樣，也有斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種。這時(shí)，除了剪跨比對(duì)斜截面破壞形態(tài)有重斜壓破壞要影響以外，箍筋的配置數(shù)量對(duì)破壞形態(tài)也有很大的影響。

(1) 斜拉破壞

當(dāng)λ>3，且箍筋配置數(shù)量過少時(shí)，斜裂縫一旦出現(xiàn)，與斜裂縫相交的箍筋承受不了原來由混凝土所負(fù)擔(dān)的拉力，箍筋立即屈服而不能限制斜裂縫的開展，與無腹筋梁相似，發(fā)生斜拉破壞。

(2) 剪壓破壞

如果λ>3，箍筋配置數(shù)量適當(dāng)?shù)脑?，則可避免斜拉破壞，而轉(zhuǎn)為剪壓破壞。這是因?yàn)樾绷芽p產(chǎn)生后，與斜裂縫相交的箍筋不會(huì)立即屈服，箍筋的受力限制了斜裂縫的開展。隨著荷載增大，箍筋拉力增大，當(dāng)箍筋屈服后，不能再限制斜裂縫的開展，使斜裂縫上端剩余截面縮小，剪壓區(qū)混凝土在正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ共同作用下達(dá)到極限強(qiáng)度，發(fā)生剪壓破壞。

(3) 斜壓破壞

如果λ>3，箍筋配置數(shù)量過多，箍筋應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢，在箍筋尚未屈服時(shí)，梁腹混凝土就因抗壓能力不足而發(fā)生斜壓破壞。在薄腹梁中，即使λ較大，也會(huì)發(fā)生斜壓破壞。

對(duì)有腹筋梁來說，只要截面尺寸合適，箍筋配置數(shù)量適當(dāng)，剪壓破壞是斜截面受剪破壞中最常見的一種破壞形態(tài)。