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    斜截面裂缝控制

    两类斜裂缝,试验表明在钢筋混凝土梁中可能发生两类斜裂缝:弯剪斜裂缝(flexuralshearcracks) 和腹剪斜裂缝(web-shear cracks)。吕志涛院士早在1964年就通过试验研究,在国内率先提出了这两类斜裂缝的划分并开展了相关的理论研究。

    弯剪斜裂缝是由弯曲裂缝延伸而成的斜裂缝,通常发生在剪力和弯矩都较大的区段。弯曲裂缝首先在受拉区形成,并竖直向上伸展,当弯曲裂缝的上端因斜向主拉应力足够大时,该裂缝就会斜向扩展。另一类斜裂缝是腹剪斜裂缝,在薄腹梁的支座附近容易出现。腹剪裂缝发生在弯曲应力较小、而剪应力相对较大的区域,一般首先出现在混凝土截面中性轴附近,并向两端开展。腹剪斜裂缝的开展有时很突然,所以,比弯剪裂缝破坏性更大。

     基于主拉应力控制的抗裂设计

     主应力的计算在计算出截面上某点的正应力和剪应力后,可按平面摩尔圆计算该点的主压应力和主拉应力例如,在矩形截面的简支梁中,自重作用下的主应力迹线,实线为主拉应力迹线,虚线为主压应力迹线。

     对不配预应力筋的混凝土梁。截面中心轴处于纯剪应力状态,可得主拉应力方向与梁轴线成45°夹角,在垂直主拉应力的方向容易出现腹剪斜裂缝。对施加纵向预应力的梁,纵向预压应力能够减小主拉应力数值,并且使主拉应力与梁轴线的夹角变大,斜裂缝的方向变得平坦,可提高箍筋的抗剪利用率。另外,弯起的预应力筋能够产生抵抗荷载效应的预剪力,使总剪力减少。但一味地提高纵向预应力的量值,不可能完全消除斜向拉应力;在梁体较高的情况下,在腹板中引入竖向预应力,从理论上可以消除主拉应力。 

     在设计中,通过构造措施和配筋设计限制主拉应力大小,对提高腹板抗裂性十分重要。例如,在采用节段施工的箱形截面混凝土梁桥中,中跨墩顶附近剪力较大,通常采用预应力筋布置方式,包括布置顶板束、腹板斜束和竖向束。斜束对减小腹板的剪力有贡献(预剪),竖向東对增加腹板竖向压应力有贡献(预压)。在弯矩、剪力和轴力作用下,截面剪应力和正应力分布可按材料力学方法计算,所示。在平面应力状态下,双向受压的腹板可以不出现平面内主拉压力。

    湖北省 武汉市
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