英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
4
混凝土梁的剪力和扭力
4.1剪力设计
4.1.1一般剪力概念
本章涵盖钢筋混凝土梁的单向剪切效应或弯剪效应影响。 在楼板和基础的相关章节将包括双向剪切效应或冲切（剪）效应。
在匀质弹性材料中，任何水平构件横截面上的剪应应力为
V =VQ/
其中 V =作用在横截面上的垂直剪力
Q =在所考虑标高处以上的截面部分对于中性轴的截面面积距
I =截面关于中性轴的惯性矩
=所考虑标高处横截面宽度
对于矩形截面，如图4-1所示，最大剪切应力在截面的中性轴处产生，其值为
在梁的中性轴上弯曲应力为零处取梁的一个微段。这个微段上仅作用着如下图所示的剪切应力。这些剪切应力产生一个以45°角作用在对角面上的主要的拉应力。由于钢筋混凝土梁不是真正的均质构件，因此上述表达式并非严格适用，并且可以方便地通过给定的名义应力来测量剪切力，其值为
v =V/
其中 d=受拉钢筋的有效高度
作用在公称截面积（）上的名义应力可以用于标示在截面上的主拉伸应力大小的作用。
图4-1剪应力的变化
加载期间钢筋混凝土梁中出现的斜裂纹是由主拉应力引起的。 图4-2显示了梁中的拉应力迹线和沿垂直于拉应力迹线产生的裂缝。 同时表示作用在中性轴上，以及上方和下方的应力。 主拉应力的值由下式给出：
=/2
其中 =弯曲应力，且受拉时为正
图4-2应力轨迹线和裂缝形成
主拉应力作用的平面相对于给定的垂直方向倾斜一个角度theta;，其值为
tan(2theta;)=2v/
当主拉伸应力超过混凝土的拉伸强度时，在混凝土中会产生斜拉裂缝。混凝土的抗拉强度取决于混合物的水灰比，所用的骨料的分级最大粒径和类型，并且在限值之间变化。
=5
到 =7.5
斜拉伸裂纹出现在以下式给定的名义剪切应力下：
=
=3.5小弯矩截面
=1.9大弯矩截面
其中 =产生剪切裂缝时施加的剪切力
出现裂缝后，抗剪切力由三个部分组成，如图4-3所示。
—梁未开裂部分中混凝土提供的抗剪强度。
大约占总剪切能力的20％至40％
—骨料颗粒在裂缝上的咬合作用提供的抗剪切力，
大约占总剪切能力的33％至50％
—抗拉强度由销栓作用提供
大约占总剪切能力的15％至25％。
这三个部分的相对值取决于混凝土强度，骨料类型和含钢率。
图4-3作用在剪切裂缝上的力
钢筋混凝土梁中可能发生的受剪破坏模式形态如图4-4所示。 破坏的方式受剪跨比的影响，其值为：
a/d =剪跨比
a =剪跨
=支座与最近的集中载荷之间的距离
对于较小的剪跨比比值，当梁中出现对角腹板裂缝并从支座延伸到相邻的集中载荷时，就会发生拱肋破坏。随着抗弯钢筋作为充当系杆拱的纽带，并在支座和集中载荷之间形成受压杆，拱肋作用也随之发展。 加强筋中的应力沿着梁的整个长度方向近似恒定，并且在端部产生高的粘结应力。 随着载荷的增加，最终的破坏是由于混凝土沿着压杆的压碎而发生的。
图4-4受剪破坏的形态
当剪跨比比值较大时，可能会产生斜拉破坏。 随着梁上载荷的增加，一个大的腹板斜裂缝在支座附近产生并向转向载荷点的方向发展。在裂缝上方作为梁的受压区混凝土高度的混凝土，直到在载荷作用下发生压缩破坏为止。
剪压破坏发生在剪跨比在3~5之间。 随着载荷的增加，梁的拱腹会形成受弯裂纹，并以45度角延伸到腹板中，从而形成弯剪裂纹。 当裂缝上方受压区混凝土压碎时，会发生破坏。
当弯剪斜裂缝的底部沿抗拉钢筋传播时，就会发生剪切粘结破坏，从而导致混凝土劈裂和粘结破坏。
4.1.2无腹筋梁的设计
ACI规范使用经验表达式来确定钢筋混凝土梁的抗剪承载力。 ACI公式（11-3）和（11-5）给出了在不同变量影响下的无抗剪钢筋（腹筋）梁的抗剪承载力关系。对于仅受剪切和受弯的构件，可以使用ACI公式（11-3）或（11-5）表示。 这些给出了混凝土的名义剪切能力为
=2
或 =【1.9】
le;3.5
其中 =
=梁截面的计算剪切应力
=在截面上由同时引起的计算力矩设计值
d/le;1.0 为限制反弯点处的
le;100 PSI（约为689.5kpa）
对于大多数设计，可以方便地假定在ACI公式（11-5）中第二项
=0.1
据此给出ACI公式（11-3）
=2
研究表明，ACI公式（11-3）和（11-5）高估了高强度混凝土的抗剪承载力。 因此，ACI第11.1.2节通过设定上限来限制混凝土强度对抗剪能力的作用。
le;100 PSI（约为689.5kpa）
因此，超过68950kpa的混凝土强度不会增加构件的抗剪切承载能力。
抗剪切设计的目的是在延性挠性破坏之前防止剪切破坏（强剪弱弯）。没有腹筋的钢筋混凝土梁如果承受意外的超载，可能会直接破坏，而不会发生任何具有预警作用的剪切裂纹。 为了防止这种情况的发生，ACI中第11.5.5节要求当计算施加的剪切力超过设计剪切强度的一半时，提供腹筋最小的截面面积。 在以下情况下应配置腹筋
=ф/2
其中 =施加的计算剪切应力
Ф=强度折减系数
=无腹筋部分截面的名义抗剪承载力
该规定不适用于钢筋混凝土板和基础，因为对这些构件，可能会发生应力重分布。
例4-1（无腹筋梁）
钢筋混凝土梁的有效高度为508mm，宽度304.8mm。混凝土圆柱强度为27580kpa，配筋率为0.0124。
临界截面的受剪承载能力设计值为62.272KN，同时发生的弯矩设计值为47.421KN.m
解：
混凝土提供的抗剪强度由ACI公式（11-3）给出。
ф=2фd
=2times;0.85times;12times;20/1000
=25.8kips=114.758KN
危险截面的施加的计算剪应力为
=14kip=62.233KN
ge;ф
因此，根据简化的公式，抗剪承载力不足，因此有必要使用更详细的ACI公式（11-5）进行检查。此时，抗剪承载力为
ф=ф【1.9】
其中 =配筋率
=0.0124
=由引起的计算力矩
=35 kip feet=47.425 KN.m
因此 d/=14times;20/（12times;35）
=0.67
＜1 满足
且 ф=0.85【1.9
=127.79KN
＞2 满足
＜3.5times;25.8/2 满足
因此不需要设置腹筋
如图4-2所示，与剪力同时作用在截面上的压应力的存在会减小主拉应力，而拉应力的存在则会增大主拉应力。 对于承受轴向压缩的构件，构件的名义抗剪承载力已根据实验数据确定，并由ACI公式（11-4）给出，如下所示：
=2（1 /2000）d
其中 =由引起的计算轴向压应力
=截面总面积
另外，ACI公式（11-5）和（11-6）可以提供更准确的名义抗剪承载力
=【1.9】
le;3.5（1 /500）
其中 =-）/8
H =构件总高度
为负值时，其值是无效的，在这种情况下，名义抗剪承载力为
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[265844]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
