第五章:受弯构件的受剪性能(2)

2019-03-15 19:47

导致钢筋和混凝土之间的粘结破坏。沿纵筋水平位置混凝土上出现一些断断续续的粘结开裂裂缝。临近破坏时,上下粘结开裂裂缝分别穿过反弯点向压区延伸,使原先受压纵筋变成受拉,造成在两条临界斜裂缝之间的上下纵筋都处于受拉状态。梁截面只剩中间部分承受压力和剪力,这就相应增加了截面的压应力和剪应力,降低了连续梁的受剪承载力

均布荷载作用下的连续梁,一般不会出现前述的沿纵筋的粘结开裂裂缝,这是由于梁顶的均布荷载对混凝土保护层起着侧向约束作用,从而提高了钢筋和混凝土之间的粘结强度,故负弯矩区段内不会有严重的粘结开裂裂缝,即使在正弯矩区段内虽存在粘结破坏,但也不严重。

2、连续梁受剪承载力的计算

根据以上的试验研究结果,连续梁的受剪承载力与相同条件下的简支梁相比,仅在受集中荷载时偏低于简支梁;而在均布荷载时承载力是相当的。为了简化计算,设计规范采用了与简支梁相同的受剪承载力计算公式。其他的截面限制条件及最小的配箍率等均与简支梁相同。

5.6 保证斜截面受弯承载力的构造措施

保证钢筋混凝土受弯构件斜截面的承载能力,除了通过前述的斜截面受剪承载力计算以外,还存在着保证斜截面受弯承载力的问题。箍筋和弯起钢筋的受弯承载力与斜截面长度有关,实际上,这是一个较难确定的因素。为了便于计算,现暂不考虑其他因素对斜截面长度的影响,规定斜截面的水平投影长度c全部由腹筋抗剪来决定。斜截面的受弯承载力计算按计算,但应该承认,这是很粗略的。通常,在工程设计时,如果遵循下面所提及的一些构造措施,则斜截面的受弯承载力就可保证,而不必再进行斜截面受弯承载力的计算。 5.6.1材料抵抗弯矩图

在受弯构件中,按正截面受弯所配置的纵向钢筋,其所依据的弯矩都取自最大弯矩的截面,实际上,沿梁的统长弯矩是变化的。从正截面抗弯角度来看,梁上各截面的纵筋数量是可以随弯矩的减小而减少,在实际工程中,可将纵筋截断或弯起,弯起的纵筋正好利用其受剪,达到经济的效果。但是,如果弯起或截断的位置不当,则会影响梁的正截面或斜截面的受弯承载力。在设计中,为避免这一情况的发生,就需依赖材料抵抗弯矩图(简称材料图)的绘制。

材料抵抗弯矩图(以下简称MR图),就是沿梁长各正截面实际配置的纵筋抵抗弯矩的图形。

5.6.2 纵向钢筋的弯起

1.弯起点的位置

弯起钢筋的弯终点到支座边或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离,都不应大于箍筋的最大间距要求。这一要求是为了使每根弯起钢筋都能与斜裂缝相交,以保证斜截面的受剪和受弯承载力。当弯起钢筋作为抗剪腹筋时,其间距还应满足抗剪的构造要求,同时弯折终点应有一直线段锚固长度,当直线段位于受拉区时,直线段长度不小于20d;当直线段位于受压区时,直线段长度不小于10d;当弯起钢筋不能同时满足正截面和斜截面的承载力要求时,可单独设置仅作为受剪的弯起钢筋,但必须在集中荷载或支座两侧均设置弯起钢筋,这种弯起钢筋称为“鸭筋”。 弯起钢筋要求小结:

1、满足正截面受弯承载力要求

MR图≥M图 2、满足斜截面受弯承载力要求

弯起点至充分利用点距离≥0.5h0 3、满足斜截面受剪承载力要求和构造要求 5.6.3纵向钢筋的截断

受弯构件的纵向钢筋由控制截面处最大弯矩计算确定的。根据设计弯矩图的变化,可以在弯矩较小的区段将一部分纵筋截断。但在正弯矩区段,弯矩图变化比较平缓,同时钢筋应力随弯矩变化产生的粘结应力,加上锚固钢筋所需要的粘结应力,因此锚固长度很长,通常已基本接近支座,截断钢筋意义不大。因此,一般不在跨中受拉区将钢筋截断。对于连续梁、框架梁中间连续支座负弯矩区段的上部受拉钢筋,可根据弯矩图的变化分批将钢筋截断。

截断钢筋必须有足够的锚固长度,但这里的锚固与钢筋在支座或节点内的锚固受力情况不同,因为要考虑斜裂缝对钢筋应力的影响、弯剪共同作用的影响、弯矩图变化情况的影响、以及无支座压力的影响。 延伸长度ld

钢筋截断点到计算最大负弯矩截面的距离 ⑴V≤0.7ftbh0:

应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要的 ⑵V>7ftbh0

a. 钢筋充分利用点到实际截断点的延伸长度为h0+1.2la b. 实际截断点距理论断点的距离不应小于h0或20d

当按上述方法确定的钢筋截断点仍位于负弯矩区段内时,则钢筋充分利用点到实际截断点的延伸长度为1.7h0+1.2la,且实际截断点距理论断点的距离不应小于1.3h0或20d。 悬臂梁的负弯矩钢筋要求:

a.

一般将钢筋全部伸到悬臂端,并向下弯折不小于 12d

b. 若需要根据弯矩变化来布置钢筋时 c.

一般应有不少于两根上部钢筋伸到悬臂端,并向下弯折不小于12d,

d. 其余钢筋应采用下弯后锚固的方法,弯起点位置按前述弯起钢筋的方法确定

(注意此时为负弯矩)。

5.6.4 钢筋的锚固和连接 1、基本锚固长度

《规范》是以拔出试验为基础确定基本锚固长度的。取粘结强度tu与混凝土抗拉强度 ft 成正比,并根据试验结果,取钢筋受拉时的基本锚固长度为:la??大于C40时,按C40取。

构件中钢筋的实际锚固长度应根据钢筋的受力情况、保护层厚度、钢筋形式等的影响,采用基本锚固长度la乘以以下修正系数

a.

当带肋钢筋的直径大于25mm时,锚固长度应乘以修正系数1.1;

fyftd,当混凝土强度

b. 环氧树脂涂层钢筋,锚固长度应乘以修正系数1.25; c.

当锚固钢筋在混凝土施工过程中易受扰动时(如滑模施工),锚固长度应乘以施工修正系数1.1;

d. 当带肋钢筋锚固区混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍时,锚固长度可乘以

修正系数0.8。

除构造需要的锚固长度外,当受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时,锚固长度可乘以配筋余量修正系数。其数值为设计计算面积与实际配筋面积比值。抗震设计的结构及直接承受动力荷载的结构构件,不得考虑上述修正。

经上述修正后的锚固长度不应小于基本锚固长度的0.7倍,且不应小于250mm。 机械锚固

当钢筋末端采用图示机械锚固措施时,包括附加锚固端头在内的锚固长度可取基本锚固长度的0.7倍。 机械锚固时的箍筋要求

采用机械锚固时,锚固长度范围内的箍筋不应少于3个,其直径不应小于钢筋直径1/4,间距不应大于钢筋直径的5倍。

◆ 受压钢筋的锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的0.7倍; 2、简支支座锚固要求

支座处有横向压应力,使粘结作用得到改善。因此支座处的锚固长度las可比基本锚固长度la减小。光面钢筋末端应设置标准弯钩。当伸入支座的锚固长度不符合要求时,可在钢筋端部加焊锚固钢板或将钢筋焊接在梁端预埋件上。 锚固区箍筋要求

在受力钢筋锚固长度范围内箍筋的直径不小于0.25d,箍筋间距不大于10d,采用机械锚固措施时不应大于5d。

对于板,一般剪力较小,通常满足V≤0.7ftbh0的条件。且连续板的中间支座一般无正弯矩,因此板的简支支座和中间支座下部纵向受力钢筋的锚固长度均取las≥5d。

当柱截面高度足够时,框架梁上部纵筋可用直线方式伸入支座锚固,锚固长度不小于la,且应伸过注中心线不小于5d。 3、边支座

下部纵筋伸入支座的锚固要求:

⑴ 当计算中不利用其强度时,锚固长度可按V>0.7ftbh0时的简支支座情况考虑;

⑵ 当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,钢筋伸入支座的锚固长度不应小于la。若柱截面高度不够时,可将钢筋向上弯折,弯折的构造要求与上部钢筋向下弯折情况相同; ⑶ 当计算中充分利用钢筋的受压强度时,钢筋伸入支座的锚固长度不应小于0.7la。 4、中间支座 (参见课本)


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