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浅谈混凝土梁的极限抗剪强度分析摘要本文主要简单介绍了体外预应力混凝土梁、钢筋混凝土梁和钢 纤维口密实混凝土梁这三种不同类型的混凝土梁的极限抗剪强度的 分析计算方法关键词体外预应力混凝土梁钢纤维自密实混凝土梁钢筋混凝 土梁极限抗剪强度1. 引言在混凝土梁的受力状态中，剪力处于重要作用，抗剪强度能较好 的表示混凝土梁的抗力作用，是混凝土梁比较重要的指标之一，因此 研究混凝土梁的极限抗剪强度具有非常重要的意义现代混凝土研究技术突飞猛进，混凝土梁的类型也越来越多样化, 而每一种不同类型的混凝土梁对应的抗剪强度计算分析的方法也各 不相同，本文仅就工程中比较常用的三种混凝土梁介绍它们各口极限 抗剪强度的计算分析方法2. 正文2.1体外预应力混凝土梁极限抗剪强度分析预应力钢筋布置于混凝土截面之外的体外预应力技术已在混凝 土结构中得到广泛应用，并且成为加固既有混凝土结构最有效的方 法之一由于除在锚固和转向区外，无粘结的体外预应力筋与梁体混 凝土可产生自由的相对运动，体外钢筋与混凝土截面之间的变形不 再协调，因此体外预应力混凝土梁的极限状态不能通过控制截面平 面变形分析的方法计算，体外预应力筋的应力增量只能通过结构的 总体变形求得。

同时，由于梁体受弯变形后产生的挠度会使体外预应 力筋的有效偏心距减小，降低体外钢筋的作用，即产生二次影响；对 于未开裂的混凝土梁，因梁体挠度相对较小，二次影响的作用可以 忽略；但对于体外钢筋自由长度较大梁，由于极限状态下梁体挠度 大，二次影响的程度也随之加大，所以计算中必须加以考虑正是基 于这一原因，大多数欧洲国家的规范规定：除进行可靠的分析计算 外，在计算体外预应力混凝土梁的极限状态时一般不考虑体外钢筋 的应力增量目前，国外有关体外预应力混凝土梁极限状态下体外钢 筋应力计算的建议方法汇总如下：⑴欧洲国家（法国、德国、欧洲混凝土协会）一般情况： 叽 =0 ⑵西班牙（分四种情况）：1. 整体和节段式简支箱梁桥：/^fpa =10SMPa2. 整体式简支n形梁桥：^fpa =122.5MPa3. 节段式连续箱梁桥：曲pa = 39MPa4. 整体式连续箱梁桥：△/“取决于高跨比和体外钢筋的布置情况（3）美国：《美国公路桥梁设计规范》（AASHT0 1994）:d L九*“+0爲抵（十-1）严0.94心（1）对于T型截面：“冷九+4 -心厂厂0.850』：仇旳C~ 0.850/加对于矩形截面:Apfpe+ASfs~A\f\fO・850f>《美国A CI建筑规范》（ACI318-89）：几=九+1OOOO + } (psi) (2)kPp式中：当 L / dp < 35 吋，k=ioo；当 L! dp > 35 吋，k=300o 上述各种规范中：（1）式的计算结果与试验最为接近，精度最好，但需 要进行反复试算；欧洲国家采用的规范偏于保守，而ACI建筑规范建 议公式的计算结果往往偏人。

2. 2钢筋混凝土梁极限抗剪强度分析此次分析是基于扰动应力场模型（DSFM）,因此首先采用自编程序对钢筋混凝土剪切板进行受剪分析，得到抗剪强度计算值与试 验值Z平均比值为1・1 6 ,方差为0・1 1 ,符合良好，从而验证T自编程序的实用性与可靠性•在此基础上对钢筋混凝土梁柱节点进行受剪分析，得到其抗剪强度，并与试验结果进行对比，结果表明: 梁柱节点抗剪强度计算值与试验值之平均比值为0・8 7,方差为0.2 3,验证了用D S FM模型对梁柱节点进行受剪分析的合理性与准确性.基本假设：钢筋与混凝土之间无粘结滑移；钢筋所受剪切应力为零基于W a 1 rave n对骨料咬合的分析，开裂面滑移量与剪切滑移应变可由下式得到，即6slip 1.8{w}-0-8 + (0.234{w}-0707 -0.2)/l丿min (丿mm 丿丿ee式中：W为裂缝宽度；5为平均裂缝间距；fcc为混凝土立方体抗压强度然而，上面两式存在两方面的问题：一是由于局部剪切应力通过平衡方程得到，因此当单元未配筋时，裂缝滑移为零，这等效于忽略了骨料咬合作用产生的剪切应力和；二是公式没有考虑初始开裂滑移为弥补上述不足，采用固定滞后转角模型，即An =严 （I现田），b _（△0—刃（|△划＞刃）；0 = 0 + A & ,（7 IC d式中：0（.为初始开裂角；"为固定滞后转角，对未配筋构件,取为10。

对单向配筋构件，取为7.5对双向配筋构件，取为5 0・根据莫尔应变圆，有5+ Yxy cos 2体 + yxy cos 2体剪切滑移应变取两模型计算值的较人值，即人ip = max（几卩,几卩）2. 3钢纤维自密实混凝土梁极限抗剪强度分析当剪跨区混凝土的主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，钢筋混凝 土梁就会发生剪切破坏混凝土中掺加不连续的macro-钢纤维可以 提高混凝土的裂后抗拉承载能力，明显的增加钢筋混凝土梁的抗剪强 度，使破坏形态从脆性转变为延性，减小裂缝宽度和间距许多研究表明纤维对于提高抗剪强度有很大的帮助，纤维用于提 高混凝土的抗剪能力或者部分替代箍筋，可以减少临界截面处密集的 箍筋高强混凝土脆性高、延性低的特点限制了其应用的范围，加入 纤维可有效克服上述缺点纤维自密实混凝土是近年來发展的新方向， 结合了纤维混凝土和自密实混凝土的优点采用纤维自密实混凝土， 可以明显减少建造时间和施工费用纤维口密实混凝土还能容易地流 经薄板构件和形状不规则构件，而且这些构件很难布置箍筋混凝土对极限剪应力的贡献：% V +叫二寺.97严6疔血 + 0.2严厂0.38 九0.96(/d)-2.33 式中$ = l/Jl + d/(25〃“)； p = AJ(bd\匕/为拱作用引起的剪应力；叫为梁作用引起的剪应力；为考 虑尺寸效应的系数；〃为梁的有效深度；为最大骨科粒径；为 混凝土圆柱体的抗压强度；。

为纵筋配筋率；厶“为纵筋的屈服强度； a/d为剪跨比配宜箍筋时，极限剪应力为：% = % + 叫叫=1.75厶几式中,"=&/（加）O.97/?0-46/；1720 97qW6“2 + 0.2,9/0.38殆96 （ / 町么3匕为箍筋引起的剪应力；人”为箍筋的屈服强度；p,为配筋率；厶为梁作用与梁和拱作用总和的比值纤维对极限剪应力的贡献，目前有两种考虑方法：一种是吧纤维和混凝土作为一种复合材料，计算该复合材料的抵抗极限剪切应力; 另一种是把纤维和混凝土分别做考虑，分别计算纤维和混凝土各自的 抵抗极限剪应力3. 结论以上分别对三种不同类型的混凝土梁进行了简单的极限抗剪强度分析，rti此可以看出很多因素都会对混凝土梁的极限抗剪强度有很 大的影响，不同结构、不同形式的混凝土梁都有各口的对极限抗剪强 度的计算分析的方法参考文献1.朱宏平、代筠杰、高飞《钢筋混凝土梁祝节点抗剪强度分析》湖北武汉4300742•牛斌《体外预应力混凝土梁极限状态分析》铁道部科学研究院3•尤志国、丁一宁《自密实混凝土梁钢纤维替代箍筋时的极限抗剪 强度》辽宁大连1160244.林同炎,NED H. BURJNS.预应力混凝土结构设计（第三版）•北京:中国铁道出版社，1983 5朱伯龙，董振祥.钢筋混凝土非线性分析.上海：同济大学出版 社,1984.6. 傅剑平.钢筋混凝土框架节点抗震性能与设计方法研究[D].重 庆：重庆大学土木工程学院，2 0 0 2 .7. 吕西林，郭子雄，王亚勇.RC框架梁柱组合件抗震性能试验研 究[J ]・建筑结构学报，2 0 0 1, 2 2 ( 1 )： 2 — 7.8. 张继文，蒋朝文.细晶高强钢筋混凝土梁柱组合体抗震性能试验 研究[J ]・工业建筑，2 0 0 9 ( 1 1 )： 3 3 - 3 9・。