水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》常見問題解答五第4章鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計算1．受彎構(gòu)件斜裂縫發(fā)生前后構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)有何變化？答：斜裂縫發(fā)生后構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)有以下變化：斜裂縫出現(xiàn)前，梁的整個混凝土截面均能抵抗外荷載產(chǎn)生的剪力VA,但在斜裂縫出現(xiàn)后，A只有斜截面上端余留截面抵抗剪力VA，因此，開裂后混凝土所承擔的剪應(yīng)力增大了。斜裂縫出現(xiàn)前，各垂直截面的縱向鋼筋的拉力T由各垂直截面的彎矩所決定，因此，T的變化規(guī)律基本上與彎矩圖一致。但從圖4-4(c)可看到，斜裂縫出現(xiàn)后，截面B處的鋼筋拉力卻要承受截面A的彎矩MA(見式4-2)，而MA>MB。所以，開裂后穿過斜裂縫的縱筋的拉力突A A B然增大。(3)由于縱筋拉力突然增大，使斜裂縫更向上開展。進而使受壓區(qū)混凝土截面更加縮小。因此，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力值也進一步上升。(4)由于縱筋拉力的突然增大，縱筋與周圍混凝土之間的粘結(jié)有可能遭到破壞而出現(xiàn)如圖4-5(a)所示的粘結(jié)裂縫。再加上縱筋“銷栓力”的作用，可能產(chǎn)生如圖4-5(b)所示沿縱筋的撕裂裂縫，最后縱筋與混凝土的共同工作主要依靠縱筋在支座處的錨固。2．無腹筋梁斜截面受剪破壞通常有哪三種主要破壞形式，各有何特點？其承受剪力的大小和破壞性質(zhì)如何？答：無腹筋梁斜截面受剪破壞，有以下三種主要破壞形式。（1）斜拉破壞當剪跨比久較大時（一般九>3,均布荷載下為跨高比l/h>9）,常為斜拉破壞。這種破壞現(xiàn)象是斜裂縫一出現(xiàn)就很快形成一條主要斜裂縫，并迅速向受壓邊緣發(fā)展,直至將整個截面裂通,使構(gòu)件劈裂為兩部分而破壞。其特點是整個破壞過程急速而突然,破壞荷載比斜裂縫形成時的荷載增加不多。斜拉破壞的原因是由于余留截面上混凝土剪應(yīng)力的增長,使余留截面上的主拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強度。（2）剪壓破壞當剪跨比九適中時（一般IV九S3，均布荷載下為跨高比3Vl/hS9），常為剪壓破壞。這種破壞現(xiàn)象是當荷載增加到一定程度時,多條斜裂縫中的一條形成主要斜裂縫,該主要斜裂縫向斜上方伸展，使受壓區(qū)高度逐漸減小，直到斜裂縫頂端的混凝土在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力共同作用下被壓碎而破壞。它的特點是破壞過程比斜拉破壞緩慢些，破壞時的荷載明顯高于斜裂縫出現(xiàn)時的荷載。剪壓破壞的原因是由于余留截面上混凝土的主壓應(yīng)力超過了混凝土在壓力和剪力共同作用下的抗壓強度。（3）斜壓破壞當剪跨比九較小時（一般久S1，均布荷載下為跨高比l/h<3），常為斜壓破壞。當集中荷載距支座較近時，斜裂縫由支座向集中荷載處發(fā)展，支座反力與荷載間的混凝土形成一斜向受壓短柱，隨著荷載的增加，當主壓應(yīng)力超過了混凝土的抗壓強度時，短柱被壓碎而破壞。它的特點是斜裂縫細而密，破壞時的荷載也明顯高于斜裂縫出現(xiàn)時的荷載。斜壓破壞的原因是由于主壓應(yīng)力超過了斜向受壓短柱混凝土的抗壓強度。上述三種主要破壞形態(tài)，就它們的受剪承載力而言，斜拉破壞最低，剪壓破壞較高，斜壓破壞最高。但就其破壞性質(zhì)而言，由于它們達到破壞荷載時的跨中撓度都不大，因而均屬脆性破壞，其中斜拉破壞的脆性更突出。3．影響無腹筋梁斜截面受剪承載力的主要因素有哪些？它們是如何影響無腹筋梁斜截面受剪承載力的？答：影響無腹筋梁斜截面受剪承載力的主要因素有：剪跨比入、混凝土強度、縱筋配筋率P。(1)剪跨比入對梁頂直接施加集中荷載的無腹筋梁，剪跨比久是影響受剪承載力的最主要因素。隨著剪跨比的增大，破壞形態(tài)發(fā)生顯著變化，梁的受剪承載力明顯降低。小剪跨比時，大多發(fā)生斜壓破壞，受剪承載力很高；中等剪跨比時，大多發(fā)生剪壓破壞，受剪承載力次之；大剪跨比時，大多發(fā)生斜拉破壞，受剪承載力很低。當剪跨比九＞3以后，剪跨比對受剪承載力無顯著的影響。(2)混凝土強度混凝土強度反映了混凝土的抗壓強度和抗拉強度，因此，直接影響余留截面抵抗主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力的能力。試驗表明，受剪承載力隨混凝土抗拉強度ft的提高而提高，兩者基本呈線性關(guān)系。梁斜截面破壞的形態(tài)不同，混凝土強度影響程度也不同。九=1.0時為斜壓破壞，直線的斜率較大；九＞3時為斜拉破壞，直線的斜率較??；1.0V九V3.0時為剪壓破壞，其直線的斜率介于上述之間。(3)縱筋配筋率P增加縱筋配筋率p可抑制斜裂縫向受壓區(qū)的伸展，從而提高骨料咬合力，并加大了剪壓區(qū)高度，使混凝土的抗剪能力提高，同時也提高了縱筋的銷栓作用?？傊?，隨著p的增大，梁的受剪承載力有所提高，但增幅不大。4．當斜裂縫出現(xiàn)之后，和斜裂縫相交的腹筋，通過哪幾個方面發(fā)揮其抗剪作用？答：當斜裂縫出現(xiàn)之后，和斜裂縫相交的腹筋，就能通過以下幾個方面充分發(fā)揮其抗剪作用：（1）與斜裂縫相交的腹筋本身能承擔很大一部分剪力。（2）腹筋能阻止斜裂縫開展過寬，延緩斜裂縫向上伸展，保留了更大的剪壓區(qū)高度，從而提高了混凝土的受剪承載力Vc。c（3）腹筋能有效地減少斜裂縫的開展寬度，提高斜截面上的骨料咬合力Va。a（4）箍筋可限制縱向鋼筋的豎向位移，有效地阻止混凝土沿縱筋的撕裂，從而提高縱筋的“銷栓作用”Vdod5.有腹筋梁的斜截面剪切破壞有哪三種主要的破壞形態(tài)。答：有腹筋梁的斜截面剪切破壞與無腹筋梁相似，也可歸納為斜拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞三種主要的破壞形態(tài)。（1）斜拉破壞。若腹筋數(shù)量配置很少，且剪跨比X>3時，斜裂縫一開裂，腹筋的應(yīng)力就會很快達到屈服，腹筋不能起到限制斜裂縫開展的作用，從而產(chǎn)生斜拉破壞。（2）剪壓破壞。若腹筋數(shù)量配置適當，且剪跨比IV肚3時，在斜裂縫出現(xiàn)后，由于腹筋的存在，限制了斜裂縫的開展，使荷載仍能有較大的增長，直到腹筋屈服不再能控制斜裂縫開展，而使斜裂縫頂端混凝土余留截面發(fā)生剪壓破壞。（3）斜壓破壞。當腹筋數(shù)量配置很多時，斜裂縫間的混凝土因主壓應(yīng)力過大而發(fā)生斜向受壓破壞時，腹筋應(yīng)力達不到屈服，腹筋強度得不到充分利用。6.何謂剪跨比？影響有腹筋梁受剪承載力的因素有哪些？答：剪跨比九是剪跨a和截面有效高度"o的比值，即X=a/h0o在此a為集中荷載作用點至支座截面或節(jié)點邊緣的距離。對于承受均布荷載的梁，剪跨比的影響可通過跨高比1/h來表示。凡影響無腹筋梁受剪承載力的因素，如剪跨比、混凝土的強度和縱向鋼筋用量，同樣影響有腹筋梁的受剪承載力。對有腹筋梁還有一個重要因素就是腹筋用量。箍筋用量以配箍率Psv來表示，它反映了梁沿縱向單位水平截面含有的箍筋截面面積。7．斜截面受剪承載力計算公式的適用條件有何作用？分別是從哪些方面來保證的？答：斜截面受剪承載力計算公式適用條件的作用是防止發(fā)生斜拉破壞與防止斜壓破壞。防止發(fā)生斜拉破壞主要是從兩個方面來保證的：腹筋間距s<Smax;配箍率Psv>Psv,min；防止斜壓破壞主要是從構(gòu)件截面尺寸或混凝土強度等級來保證的。8．什么是抵抗彎矩圖？它與彎矩圖的關(guān)系如何？答：抵抗彎矩圖又稱材料圖，簡稱Mr圖，就是以各截面實際縱向受拉鋼筋所能承受的彎矩R為縱坐標，以相應(yīng)的截面位置為橫坐標，作出的彎矩圖。圖形上的各縱坐標就是各截面實際能夠抵抗的彎矩值，它可根據(jù)截面實有的縱筋截面面積求得。Mr圖代表梁的正截面的抗彎能力，因此在各個截面上都要求從不小于M，所以與M圖是同R一比例的Mr圖必須將M圖包括在內(nèi)，以滿足受彎承載力的要求。Mr圖與M圖越貼近，表示鋼RR筋強度的利用越充分，這是設(shè)計中力求做到的一點。與此同時，也要照顧到施工的便利，不要片面追求鋼筋的利用程度以致使鋼筋構(gòu)造復(fù)雜化。9．什么是鋼筋的“充分利用點”與鋼筋的“理論切斷點”？縱筋切斷時如何保證斜截面的受彎承載力？縱筋彎起時如何保證斜截面的受彎承載力？答：一根鋼筋的強度需要充分發(fā)揮的點稱作該鋼筋的“充分利用點”，這根鋼筋如果變化就會導(dǎo)致該正截面抗彎要求不滿足。一根鋼筋的不需要點也稱作該鋼筋的“理論切斷點”；因為對正截面抗彎要求來說，這根鋼筋既然是多余的，在理論上便可予以切斷?？v筋切斷時為保證斜截面的受彎承載力規(guī)范作出如下規(guī)定：（1）鋼筋的實際切斷點應(yīng)伸過其理論切斷點，延伸長度l不小于20d（d為切斷鋼筋的直徑）。W2）鋼筋的充分利用點至該鋼筋的實際切斷點的距離ld還應(yīng)滿足下列要求：dd時，l>1.2ldad時,l>1.21+hd a0式中l(wèi)——受拉鋼筋的最小錨固長度；a在設(shè)計中必須同時滿足l,l的要求。wa必須注意，縱向受拉鋼筋不宜在受拉區(qū)切斷，因為切斷處鋼筋面積驟減，引起混凝土拉應(yīng)力突增，導(dǎo)致在切斷鋼筋截面過早地出現(xiàn)斜裂縫。此外，縱向受拉鋼筋在受拉區(qū)錨固也不夠可靠，如果錨固不好，就會影響斜截面受剪承載力。至于支座處承受負彎矩的縱向受拉鋼筋（例如懸臂梁、伸臂簡支梁和連續(xù)梁），為節(jié)約鋼筋，必要時可按彎矩圖的變化將理論上不需要的鋼筋切斷。彎起縱筋時為保證斜截面的受彎承載力，必須將該鋼筋伸過其充分利用點至少0.5h0的地方才能彎起。以上要求可能有時與腹筋最大間距的限制相矛盾，尤其在承受負彎矩的支座附近容易出現(xiàn)這個問題。其原因是由于用一根彎筋同時抗彎又抗剪而引起的。我們知道，腹筋最大間距的限制是為保證斜截面的受剪承載力，而a>O.5h0的條件是為保證斜截面的受彎承載力。當兩者發(fā)生矛盾時，可以在保證斜截面受彎承載力的前提下（即縱筋的彎起滿足a>0.5h°），用單獨另設(shè)斜鋼筋的方法來滿足斜截面受剪承載力的要求。10．鋼筋表有哪些內(nèi)容？如何計算鋼筋長度？答：鋼筋表是列表表示構(gòu)件中所有不同編號的鋼筋種類、規(guī)格、形狀、長度、根數(shù)、重量等；主要為下料及加工成型用，同時可用來計算鋼筋用量。編制鋼筋表主要是計算鋼筋的長度鋼筋長度的計算方法為：

題圖10-1直鋼筋計算規(guī)則（1）直鋼筋計算（圖4-31）。其總長為實際長度，即鋼筋兩端彎鉤外緣之間的距離，再加上