鋼筋混凝土受剪承載力的試驗(yàn)研究

0受剪承載力的計(jì)算方法由于彎曲力和彎曲力共同作用，鋼筋混凝土構(gòu)件在分行附近可能會(huì)發(fā)生斜截面切割破壞，從而確保組件的整體切割負(fù)荷非常重要。鋼筋混凝土構(gòu)件剪切破壞機(jī)理非常復(fù)雜,影響因素眾多,至今仍是一個(gè)需要不斷深入研究的課題。到目前為止,已提出的分析模型和理論有桁架模型、變角桁架模型、壓力場(chǎng)理論、修正壓力場(chǎng)理論、壓桿-拉桿方法等,這些模型已被各國(guó)不同的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用,或采用這些理論提出了簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)方法。由于不同國(guó)家規(guī)范的受剪承載力計(jì)算采用的模型不同,設(shè)計(jì)結(jié)果差別很大,所以有必要對(duì)不同規(guī)范采用的模型和計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比分析。本文中筆者選取了中國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)、美國(guó)混凝土規(guī)范ACI318-08、歐洲規(guī)范EN1992-1-1:2004和加拿大混凝土規(guī)范CSAA23.3-04作對(duì)比分析。美國(guó)ACI318-08規(guī)范是國(guó)際上比較先進(jìn)的規(guī)范,為世界很多規(guī)范的編制和修訂所參考,甚至有的國(guó)家直接采用;歐洲規(guī)范是歐洲標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)組織編寫(xiě)的系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范之一,在歐共體范圍內(nèi)使用,目前尚處于與歐洲國(guó)家規(guī)范的共存期,2010年10月取代歐洲國(guó)家的設(shè)計(jì)規(guī)范;加拿大規(guī)范CSAA23.3-04的受剪承載力計(jì)算自1994年開(kāi)始使用了壓力場(chǎng)理論和修正壓力場(chǎng)理論,后來(lái)幾經(jīng)簡(jiǎn)化,成為CSAA23.3-04的形式,具有一定的先進(jìn)性。受其影響,從1994年至今,美國(guó)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范AASHTOLRFD的受剪承載力計(jì)算也采用了修正壓力場(chǎng)理論。1無(wú)腹筋構(gòu)件受剪性能分析無(wú)腹筋構(gòu)件指不配置箍筋和彎起鋼筋的構(gòu)件,其斜截面破壞是以斜裂縫的出現(xiàn)與發(fā)展為特征的,斜裂縫的走向基本沿著主壓應(yīng)力軌跡線,如圖1所示。在斜裂縫出現(xiàn)前,剪力由構(gòu)件全截面承擔(dān),斜裂縫出現(xiàn)后,裂縫上部的剪力由斜裂縫頂部的殘余截面抵抗,主壓應(yīng)力還能繼續(xù)沿斜裂縫之間的混凝土塊體傳遞。但是,斜裂縫下部的拱形混凝土塊體(非支座附近)所傳遞的主壓應(yīng)力,不能直接而是通過(guò)縱筋的銷栓作用才能傳遞到支座上。然而,縱筋所受剪力稍大就會(huì)使混凝土沿縱筋發(fā)生撕裂破壞,故縱筋銷栓作用不能充分發(fā)揮,因此,該拱形混凝土塊體傳力很小,主要依靠支座處的塊體來(lái)傳遞主壓應(yīng)力。當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí),斜裂縫兩側(cè)混凝土塊體將產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)或相對(duì)位移。由于裂縫并非光滑而是凹凸不平的,所以,在錯(cuò)動(dòng)或發(fā)生相對(duì)位移時(shí),若裂縫寬度不大,就會(huì)在裂縫兩側(cè)產(chǎn)生機(jī)械咬合力。此時(shí),構(gòu)件可看作是一個(gè)設(shè)有拉桿的拱結(jié)構(gòu),斜裂縫頂部的殘余截面為拱頂,縱筋為拉桿,拱頂至支座間的斜向受壓混凝土為拱體。當(dāng)拱頂或拱體強(qiáng)度不足時(shí),就會(huì)發(fā)生斜截面破壞。因此,無(wú)腹筋構(gòu)件受剪承載力主要是由剪壓區(qū)混凝土、骨料機(jī)械咬合作用和縱筋銷栓作用來(lái)提供。無(wú)腹筋梁剪切破壞的形式如圖1所示。1.1截面參數(shù)選取由于無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件斜截面受剪破壞過(guò)程非常復(fù)雜,其受剪承載力的計(jì)算尚無(wú)統(tǒng)一的理論模式,目前主要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析,得出經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。加拿大規(guī)范采用的是基于修正壓力場(chǎng)理論的簡(jiǎn)化公式,純粹的修正壓力場(chǎng)理論是針對(duì)均勻受剪鋼筋混凝土板的,分析梁的受剪承載力時(shí)近似用于梁的受拉區(qū),并認(rèn)為受壓區(qū)很小,對(duì)受剪承載力的影響可忽略。中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范中無(wú)腹筋構(gòu)件受剪承載力的計(jì)算公式如下:(1)中國(guó)規(guī)范集中荷載Vc=1.75λ+1βhftbh0Vc=1.75λ+1βhftbh0(1)均布荷載Vc=0.7βhftbh0(2)式中:Vc為無(wú)腹筋構(gòu)件的受剪承載力;λ為剪跨比,當(dāng)λ<1.5時(shí)取λ=1.5,當(dāng)λ>3時(shí)取λ=3;ft為混凝土抗拉強(qiáng)度;b為截面寬度;h0為截面有效高度;βh為截面高度影響系數(shù),βh=(800h0)1/4βh=(800h0)1/4,當(dāng)h0<800mm時(shí)取βh=800mm,當(dāng)h0>2000mm時(shí)取βh=2000mm。規(guī)范條文說(shuō)明中指出,無(wú)腹筋梁受剪承載力受拉鋼筋配筋率ρ的影響可通過(guò)乘以影響系數(shù)βρ來(lái)體現(xiàn),βρ=0.7+20ρ。(2)美國(guó)規(guī)范一般公式為Vc=φ(0.158λ√f′c+17.2ρwVudΜu)?bwd≤φ(0.291λ√f′cbwd)(3)Vc=φ(0.158λf′c??√+17.2ρwVudMu)?bwd≤φ(0.291λf′c??√bwd)(3)簡(jiǎn)化公式為Vc=φ(0.166λ√f′cbwd)(4)式中:λ為普通混凝土修正系數(shù),λ取1.0;φ為強(qiáng)度折減系數(shù),φ取0.75;f′c為混凝土抗壓強(qiáng)度;ρw為縱筋配筋率;Mu、Vu分別為計(jì)算截面的彎矩和剪力;bw為截面寬度;d為截面有效高度;Mu/(Vud)≥1.0。(3)歐洲規(guī)范VRd,c=[CRd,ck(100ρlfck)1/3+k1σcp]bwd(5)最小值為VRd,c=(0.035k3/2√fck+k1σcp)bwd(6)式中:CRd,c=0.18/γc,γc為混凝土材料各項(xiàng)系數(shù),γc取1.5;k=1+√200/d≤2.0;系數(shù)k1建議值為0.15;fck為混凝土抗壓強(qiáng)度特征值;ρl為縱筋配筋率;σcp=NEd/Ac<0.2fcd,NEd為由荷載或預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的軸力;Ac為混凝土截面面積。當(dāng)荷載到支座邊緣的距離av在0.5d≤av<2d時(shí),對(duì)荷載設(shè)計(jì)值乘以系數(shù)β,β=av/(2d),當(dāng)av<0.5d時(shí),取av=0.5d。(4)加拿大規(guī)范Vc=φcλβ√f′cbwdv(7)β=0.41+1500εx13001000+sxeεx=Μu/dv+Vu2EsAssxe=35sxag+15}(8)式中:φc為混凝土強(qiáng)度折減系數(shù),取0.65;對(duì)于普通混凝土,λ=1.0;β為考慮混凝土開(kāi)裂對(duì)抗剪承載力影響的系數(shù);εx為荷載作用下構(gòu)件中高處的縱向應(yīng)變;dv為截面有效受剪高度,取0.9d或0.72h的較大值,h為截面高度;Es為鋼筋彈性模量;As為受拉鋼筋面積;sxe為考慮骨料粒徑影響的有效裂縫間距參數(shù);sx為裂縫間距參數(shù),與縱筋的裂縫控制有關(guān);ag為骨料粒徑。1.2混凝土抗壓強(qiáng)度無(wú)腹筋構(gòu)件受剪承載力主要與混凝土強(qiáng)度、剪跨比、縱筋配筋率及構(gòu)件高度(尺寸效應(yīng))等因素有關(guān),這在各規(guī)范的表達(dá)式中均得以體現(xiàn)。為比較上述因素對(duì)各規(guī)范抗剪強(qiáng)度的影響,選取截面尺寸為250mm×500mm,縱筋配筋率為1.5%,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30MPa,剪跨比為1.75的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁進(jìn)行分析。當(dāng)研究其中一個(gè)因素的影響時(shí),將該因素視為變量,其他因素取上述值。由于中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大混凝土規(guī)范采用的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試件不同,定量對(duì)比時(shí)需進(jìn)行換算。按中國(guó)規(guī)范以混凝土立方體(150mm×150mm×150mm)抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k為基準(zhǔn),分別按式(9)將混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值換算為美國(guó)規(guī)范中的圓柱體抗壓強(qiáng)度規(guī)定值f′c和歐洲規(guī)范中的圓柱體抗壓強(qiáng)度特征值fck,換算考慮了試件形狀、尺寸和保證率的不同,即f′c=fcu,k/(1.25×1-1.645δfcu1.28δfcu)fck=fcu,k1.226}(9)式中:δfcu為混凝土立方體試件的變異系數(shù),分析時(shí)近似取0.12。1.2.1加拿大規(guī)范對(duì)無(wú)腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的影響試驗(yàn)表明,剪跨比是影響無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件受剪承載力的主要因素。剪跨比λ有2種表達(dá)形式,對(duì)于受集中荷載作用的構(gòu)件,λ=a/h0,其中a為荷載作用點(diǎn)到構(gòu)件支座的距離;對(duì)于受均布荷載作用的構(gòu)件,λ=M/(Vh0),其中M、V分別為驗(yàn)算截面的彎矩和剪力。由各規(guī)范的承載力計(jì)算公式可以看出,對(duì)于集中荷載的情況,計(jì)算受剪承載力時(shí)中國(guó)規(guī)范考慮了剪跨比的影響,均布荷載的情況沒(méi)有考慮;美國(guó)規(guī)范不區(qū)分集中荷載和均布荷載,包含了剪跨比的影響;歐洲規(guī)范也不區(qū)分集中荷載和均布荷載,當(dāng)0.5d≤av<2d時(shí),要求對(duì)荷載設(shè)計(jì)值乘小于1的系數(shù)β,其效果相當(dāng)于荷載設(shè)計(jì)值不變,對(duì)受剪承載力除以系數(shù)β,所以也考慮了剪跨比的影響。在加拿大規(guī)范中,驗(yàn)算構(gòu)件承載力時(shí)先根據(jù)驗(yàn)算截面的設(shè)計(jì)彎矩Mu和設(shè)計(jì)剪力Vu計(jì)算構(gòu)件截面中高處的應(yīng)變?chǔ)舩,然后按式(8)計(jì)算β,再計(jì)算構(gòu)件的受剪承載力Vc,并且要滿足Vc≥Vu。構(gòu)件的受剪承載力按Vc=Vu確定,即εx=Μu/dv+Vu2EsAs=(a/dv+1)Vc2EsAs(10)將式(10)代入式(7)解得Vc=[√1+1.56×106(a/dv+1)φcλ√f′cbwdvEsAs(1000+sxe)-1]/[1500(a/dv+1)EsAs](11)由式(11)可以看出,加拿大規(guī)范也反映了剪跨比對(duì)受剪承載力的影響。對(duì)于無(wú)腹筋構(gòu)件,有效裂縫間距可取sxe=0.9d,有腹筋構(gòu)件可取sxe=300mm,內(nèi)力臂取0.9d。圖2給出了按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的無(wú)腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度隨剪跨比的變化。由圖2可以看出:對(duì)集中荷載作用下的無(wú)腹筋構(gòu)件,當(dāng)剪跨比大于1.5而小于3.0時(shí),按中國(guó)規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度隨剪跨比的增大而減小,此后保持不變;按美國(guó)規(guī)范一般公式計(jì)算的抗剪強(qiáng)度也隨剪跨比的增大而減小,但變化幅度比較小,按美國(guó)規(guī)范簡(jiǎn)化公計(jì)算的抗剪強(qiáng)度不隨剪跨比變化,且小于按美國(guó)規(guī)范一般公式計(jì)算的抗剪強(qiáng)度;當(dāng)剪跨比大于0.5而小于2.0時(shí),按歐洲規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度也隨剪跨比的增大而減小,但減小的幅度比中國(guó)和美國(guó)規(guī)范的大,當(dāng)剪跨比小于1.0時(shí),按歐洲規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度比中國(guó)、美國(guó)和加拿大規(guī)范大得多,當(dāng)剪跨比大于2.0時(shí),抗剪強(qiáng)度不隨剪跨比變化;按加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度與美國(guó)規(guī)范一般公式非常接近。總體來(lái)看,在較小的剪跨比范圍內(nèi),美國(guó)和加拿大規(guī)范計(jì)算的無(wú)腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度比較接近,稍小于中國(guó)規(guī)范,但與歐洲規(guī)范相差很大;當(dāng)剪跨比大于3.0時(shí),按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度非常接近。1.2.2圓柱體抗壓強(qiáng)度對(duì)于無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件,受剪承載力主要由混凝土提供,縱向受拉鋼筋只是保持截面力的平衡,其銷栓作用可忽略,所以,混凝土強(qiáng)度是影響無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件的主要因素。由式(1)～(8)可以看出,計(jì)算無(wú)腹筋構(gòu)件的受剪承載力時(shí),中國(guó)和歐洲規(guī)范分別采用混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft和圓柱體抗壓強(qiáng)度特征值fck,美國(guó)和加拿大規(guī)范采用圓柱體抗壓強(qiáng)度規(guī)定值f′c。美國(guó)和加拿大規(guī)范認(rèn)為混凝土抗拉強(qiáng)度與√f′c成正比,圓柱體抗壓強(qiáng)度規(guī)定值用抗拉強(qiáng)度表示為f′c=9.02f′2t,而在歐洲規(guī)范中,對(duì)于C50/60以下的混凝土,圓柱體抗壓強(qiáng)度特征值fck與圓柱體抗拉強(qiáng)度特征值fctk的關(guān)系為fck=10.39(fctk)3/2,將此關(guān)系代入式(3)～(7)可以看出,構(gòu)件的受剪承載力均與混凝土的抗拉強(qiáng)度成正比,所以,形式上美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范的受剪承載力是用混凝土抗壓強(qiáng)度表示的,但實(shí)質(zhì)上同中國(guó)規(guī)范一樣,采用的是混凝土抗拉強(qiáng)度。圖3給出了按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的無(wú)腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度的變化。由圖3可以看出:無(wú)腹筋構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度均隨混凝土強(qiáng)度的增大而增大;按中國(guó)和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度大于美國(guó)和歐洲規(guī)范,按美國(guó)規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度大于歐洲規(guī)范,按美國(guó)規(guī)范一般公式計(jì)算的抗剪強(qiáng)度比按美國(guó)規(guī)范簡(jiǎn)化公式計(jì)算的抗剪強(qiáng)度稍大。1.2.3中國(guó)規(guī)范對(duì)抗剪強(qiáng)度的規(guī)定縱向鋼筋的主要作用是承受彎矩產(chǎn)生的拉力,保持截面水平力的平衡。縱向鋼筋限制了剪切斜裂縫的開(kāi)展,配筋率的大小決定著這些裂縫的寬度,影響著斜截面骨料的機(jī)械咬合力,進(jìn)而影響無(wú)腹筋構(gòu)件的受剪承載力,所以,縱向鋼筋配筋率大時(shí)構(gòu)件的受剪承載力也大。中國(guó)規(guī)范正文中的抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式?jīng)]有考慮縱向鋼筋配筋率的影響,但在條文說(shuō)明中給出了考慮縱向鋼筋配筋率的影響系數(shù)βρ。圖4給出了按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度隨縱筋配筋率的變化。由圖4可以看出,按中國(guó)規(guī)范(考慮配筋率對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響)、美國(guó)規(guī)范一般公式、歐洲和加拿大規(guī)范公式計(jì)算的抗剪強(qiáng)度均隨配筋率的增加而增大;縱筋配筋率變化時(shí),按中國(guó)規(guī)范計(jì)算的無(wú)腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的變化幅度大于加拿大規(guī)范,而加拿大規(guī)范抗剪強(qiáng)度的變化大于美國(guó)和歐洲規(guī)范。中國(guó)規(guī)范考慮到通常在配筋率大于1.5%時(shí)其對(duì)受剪承載力影響才較為明顯,所以,式(1)、(2)中未包含βρ,此時(shí)計(jì)算的抗剪強(qiáng)度如圖4所示;美國(guó)規(guī)范簡(jiǎn)化公式也未直接體現(xiàn)縱筋配筋率,由其計(jì)算的抗剪強(qiáng)度稍小于按美國(guó)規(guī)范一般公式計(jì)算的抗剪強(qiáng)度。1.2.4抗剪強(qiáng)度公式混凝土是一種準(zhǔn)脆性材料,這種材料的一個(gè)重要特征是存在明顯的尺寸效應(yīng),無(wú)腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度主要決定于混凝土抗拉強(qiáng)度,所以具有明顯的尺寸效應(yīng)。經(jīng)典的尺寸效應(yīng)理論是基于最薄弱鏈的韋布爾統(tǒng)計(jì)理論,即構(gòu)件尺寸越大,存在的缺陷越多,強(qiáng)度降低也越大;近年來(lái),Bazant等用斷裂力學(xué)的能量耗散理論對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)進(jìn)行了研究,提出了廣泛通用的公式,如適用于無(wú)腹筋混凝土構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度。Shioya對(duì)不同尺寸梁的試驗(yàn)(最大截面尺寸為3000mm×3000mm)表明,截面較大梁的平均抗剪強(qiáng)度約為截面較小梁的1/3。不同的學(xué)者對(duì)無(wú)腹筋混凝土構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了研究,以不同的形式考慮了構(gòu)件尺寸的影響,主要是構(gòu)件高度的影響,截面尺寸越大,抗剪強(qiáng)度越小,文獻(xiàn)中匯總了不同學(xué)者根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出的無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的計(jì)算公式。圖5給出了按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范公式考慮的構(gòu)件高度對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響,其中高寬比取為2.0。由圖5可以看出,中國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范均考慮了構(gòu)件截面高度對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響,隨著截面有效高度的增大,按歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度降低且降低幅度較大;當(dāng)截面有效高度大于800mm而小于2000mm時(shí),按中國(guó)規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度也隨截面有效高度的增大而降低,在其他范圍內(nèi),抗剪強(qiáng)度不隨截面有效高度變化。美國(guó)規(guī)范抗剪強(qiáng)度計(jì)算不考慮尺寸效應(yīng)的影響。當(dāng)構(gòu)件截面邊長(zhǎng)大于300mm(均布荷載)或400mm(集中荷載)時(shí),隨著截面有效高度的變化,按中國(guó)規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度大于美國(guó)和歐洲規(guī)范。2內(nèi)力“懸吊”有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪機(jī)理不同于無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件,主要是出現(xiàn)斜裂縫后,箍筋可將傳遞來(lái)的內(nèi)力“懸吊”至支座附近,從而減輕支座處拱體、拱頂部分的負(fù)擔(dān),使該部位高應(yīng)力狀態(tài)得到緩和,提高整個(gè)構(gòu)件的受剪承載力。此外,箍筋或彎起鋼筋限制斜裂縫的開(kāi)展,提高了裂縫兩側(cè)的骨料咬合力,其與縱筋形成的骨架對(duì)混凝土起著圍箍作用,提高了構(gòu)件的受剪承載力。2.1有腹筋構(gòu)件受剪承載力的計(jì)算公式有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪承載機(jī)理同樣比較復(fù)雜,各國(guó)進(jìn)行了大量的試驗(yàn),提出了多種不同的理論和計(jì)算公式,如桁架模型、變角桁架模型、桁架軟化理論、塑性理論、壓力場(chǎng)理論、修正壓力場(chǎng)理論等。中國(guó)和美國(guó)規(guī)范將有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪承載力分為混凝土承擔(dān)的部分和鋼筋承擔(dān)的部分,鋼筋承擔(dān)的部分根據(jù)桁架模型確定,通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析確定受剪承載力公式中的系數(shù),屬于半理論半經(jīng)驗(yàn)公式。歐洲規(guī)范采用變角桁架模型來(lái)描述混凝土和箍筋對(duì)抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn),斜裂縫間的混凝土作為壓桿承擔(dān)壓力,箍筋和縱向鋼筋作為拉桿承擔(dān)拉力,一個(gè)模型中混凝土和箍筋按獨(dú)立工作考慮,混凝土壓桿壓碎和箍筋屈服都會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件受剪破壞。由于混凝土壓桿中存在拉應(yīng)力,抗壓強(qiáng)度降低,歐洲規(guī)范用強(qiáng)度折減系數(shù)ν進(jìn)行折減。壓力場(chǎng)理論和修正壓力場(chǎng)理論是Collins和Vecchio分別于1973年和1986年提出的,通過(guò)將混凝土中的鋼筋均勻化,將鋼筋混凝土視為均勻材料,根據(jù)建立的平衡方程、幾何方程和混凝土、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,迭代計(jì)算構(gòu)件的受剪承載力。1984年,加拿大規(guī)范CSAA23.3-84采用了壓力場(chǎng)理論,1994年采用了修正壓力場(chǎng)理論,修正壓力場(chǎng)理論與壓力場(chǎng)理論的不同之處是考慮了混凝土受拉開(kāi)裂后仍存在拉應(yīng)力,與試驗(yàn)結(jié)果更為吻合。除加拿大CSAA23.3-84規(guī)范外,加拿大橋梁規(guī)范MTO1993和美國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范AASHTOLRFD在計(jì)算鋼筋混凝土構(gòu)件或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受剪承載力時(shí)也采用了修正壓力場(chǎng)理論。盡管修正壓力場(chǎng)理論力學(xué)概念清楚,與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,但直接采用修正壓力場(chǎng)理論計(jì)算受剪承載力比較復(fù)雜,需要迭代,工程設(shè)計(jì)應(yīng)用不便,因此Collins和Vecchio對(duì)修正壓力場(chǎng)理論進(jìn)行了簡(jiǎn)化,為加拿大規(guī)范CSAA23.3-04采用。該簡(jiǎn)化公式表示為混凝土受拉開(kāi)裂后承擔(dān)的剪力與箍筋承擔(dān)的剪力之和。圖6給出了中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范有腹筋構(gòu)件的受剪承載力計(jì)算模型,其中,Fcn為混凝土壓桿受力,Fsw為箍筋拉桿受力,C為壓力,T為拉力。式(12)～(17)給出了中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范根據(jù)各自的力學(xué)模型建立的有腹筋構(gòu)件受剪承載力的計(jì)算公式如下:(1)受剪性能分析集中荷載Vcs=1.75λ+1ftbh0+fyvAsvsh0(12)均布荷載Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0(13)式中:Vcs為有腹筋構(gòu)件的受剪承載力;fyv為箍筋屈服強(qiáng)度;Asv為配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積;s為沿構(gòu)件長(zhǎng)度方向的箍筋間距。(2)混凝土剪力wsfVcs=φVn=φ(Vc+Vs)(14)Vs=Avfyds≤0.665√f′cbwd(15)式中:φ為強(qiáng)度折減系數(shù);Vc為混凝土承擔(dān)的剪力,由式(3)或式(4)確定;Vs為腹筋承擔(dān)的剪力;fy為箍筋屈服強(qiáng)度;Av為箍筋截面面積。(3)混凝土抗壓強(qiáng)度箍筋屈服時(shí)的剪力VRd,s為VRd,s=Aswfywdzs(cotθ+cotα)sinα(16)混凝土壓桿壓碎時(shí)的剪力VRd,max為VRd,max=αcwν1fcdbwzcotθ+cotα1+cot2θ(17)式中:fywd為箍筋屈服強(qiáng)度;Asw為箍筋截面面積;z為所考慮單元最大彎矩的內(nèi)力臂,近似取0.9d;fcd為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;θ為混凝土壓桿傾角;α為拉桿與縱筋?yuàn)A角;αcw為系數(shù);ν1=0.6(1-fck/250)。按式(16)計(jì)算的值應(yīng)小于按式(17)計(jì)算的值。當(dāng)抗剪鋼筋的設(shè)計(jì)應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度特征值fyk的80%時(shí),ν1可按式(18)取值,即ν1={0.6fck≤60ΜΡa0.9-fck200>0.5fck>60ΜΡa(18)(4)國(guó)外配接結(jié)構(gòu)模型的研究Vn=Vc+Vs=φcλβ√f′cbwdv+φsAvfydvcotθs(19)式中:φs為鋼筋的抗力折減系數(shù);θ=29°+7000εx,εx按式(8)計(jì)算。盡管中國(guó)、美國(guó)和加拿大規(guī)范采用的受剪承載力計(jì)算模型不同,但都表示為混凝土承擔(dān)的剪力和箍筋承擔(dān)的剪力之和的形式,且混凝土的貢獻(xiàn)與無(wú)腹筋構(gòu)件受剪承載力相同。中國(guó)規(guī)范中集中荷載與均布荷載作用下構(gòu)件受剪承載力中箍筋承擔(dān)的剪力項(xiàng)系數(shù)分別為1.0、1.25,相當(dāng)于混凝土斜壓桿與縱筋的夾角θ為45°、38.7°,美國(guó)規(guī)范取為45°,均為定角。另外,中國(guó)和美國(guó)規(guī)范的公式是直接疊加得到的,加拿大規(guī)范的公式則是根據(jù)修正壓力場(chǎng)模型推導(dǎo)得到的,所以概念上有一定差別。與中國(guó)、美國(guó)和加拿大規(guī)范不同,歐洲規(guī)范采用變角桁架模型,如圖6(c)所示,為了保證箍筋的屈服先于斜壓桿壓碎,以使構(gòu)件的破壞具有一定的延性,歐洲規(guī)范限定1.0≤cotθ≤2.5,即21.8°≤θ≤45°,配筋計(jì)算時(shí)θ取其中的某一值即可。為使構(gòu)件混凝土壓桿的強(qiáng)度和箍筋得到充分利用,配箍計(jì)算時(shí)可使箍筋屈服而混凝土斜壓桿壓碎,即令V=VRd,max,由式(17)求得cotθ,令V=VRd,s由式(16)求得Asw/s。若已知構(gòu)件的配箍率,則由VRd,s=VRd,max,得θ的計(jì)算公式為cotθ=√αcwv1fcdρswfywd-1(20)式中:ρsw為配箍率。在加拿大規(guī)范中,構(gòu)件截面中高度處的應(yīng)變?chǔ)舩取值范圍為-0.0002～0.003,則斜壓應(yīng)力與構(gòu)件縱軸方向的夾角為27.6°～50°。研究表明,盡管桁架模型、塑性模型、壓力場(chǎng)理論及修正壓力場(chǎng)理論研究問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)不同,但這些模型或理論間存在著一定的聯(lián)系,如都必須滿足力學(xué)平衡條件。文獻(xiàn)中研究了修正壓力場(chǎng)理論計(jì)算的受剪承載力比試驗(yàn)結(jié)果小的原因,基于修正壓力場(chǎng)理論,提出了考慮受壓區(qū)影響的受剪承載力計(jì)算方法。2.2美國(guó)和加拿大規(guī)范結(jié)構(gòu)材料特征值的確定除配置箍筋外,影響有腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的因素與無(wú)腹筋構(gòu)件相同,即與剪跨比、混凝土強(qiáng)度等因素有關(guān)。下面仍以混凝土立方體(150mm×150mm×150mm)抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為基準(zhǔn),按式(9)換算為美國(guó)和加拿大規(guī)范中的圓柱體抗壓強(qiáng)度規(guī)定值及歐洲規(guī)范中的圓柱體抗壓強(qiáng)度特征值,而箍筋以屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值335MPa為基準(zhǔn),將其分別除以相應(yīng)的材料分項(xiàng)系1.1、1.15換算為中國(guó)和歐洲規(guī)范中的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,而美國(guó)和加拿大規(guī)范采用規(guī)定的箍筋屈服強(qiáng)度,分析時(shí)取名義值335MPa。所選取的梁截面尺寸為250mm×500mm,跨度7m,縱筋配筋率為1.5%,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30MPa,剪跨比為1.75,配箍率為0.4%。當(dāng)研究某一因素對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響時(shí),將該因素視為變量,其他因素取上述值。2.2.1加拿大規(guī)范對(duì)有腹筋梁抗剪強(qiáng)度的影響同無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件一樣,剪跨比是影響有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件受剪承載力的主要因素,中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范均考慮了剪跨比的影響。中國(guó)、美國(guó)規(guī)范受剪承載力的計(jì)算公式直接包含了剪跨比,而歐洲規(guī)范中受剪承載力由式(16)計(jì)算得到,其中,未知量cotθ可由式(20)確定,當(dāng)荷載到支座邊緣的距離在0.5d≤av<2d的范圍內(nèi)時(shí),將式(19)除以系數(shù)β=av/(2d)來(lái)考慮剪跨比對(duì)受剪承載力的影響,當(dāng)av<0.5d時(shí),取av=0.5d,當(dāng)av>2d時(shí),不考慮剪跨比對(duì)受剪承載力的影響;加拿大規(guī)范間接考慮了剪跨比對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響,見(jiàn)式(10)。圖7給出了按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的有腹筋梁抗剪強(qiáng)度隨剪跨比的變化。由圖7可以看出,當(dāng)剪跨比大于0.5而小于2.0時(shí),按歐洲規(guī)范計(jì)算的有腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度隨剪跨比的變化幅度較大,剪跨比在該范圍之外,抗剪強(qiáng)度不隨剪跨比變化。總的說(shuō)來(lái),當(dāng)剪跨比較小時(shí),按歐洲規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度明顯大于其他規(guī)范,中國(guó)和加拿大規(guī)范比較接近,稍大于美國(guó)規(guī)范;當(dāng)剪跨比大于3.0時(shí),中國(guó)、美國(guó)和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度比較接近,均小于歐洲規(guī)范。2.2.2有腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度混凝土是有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件的重要組成部分,混凝土強(qiáng)度同樣是影響構(gòu)件受剪承載力的主要因素。圖8給出了按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的有腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度的變化。由圖8可以看出,按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的有腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度均隨混凝土強(qiáng)度的增加而增大。總體來(lái)看,按歐洲規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度最大,中國(guó)和加拿大規(guī)范居中且較為接近,美國(guó)規(guī)范最小。在這些規(guī)范中,按歐洲規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度增大的趨勢(shì)最顯著。2.2.3配再荷載作用下的抗剪強(qiáng)度跨越斜裂縫的箍筋可直接承擔(dān)剪力,對(duì)有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件受剪承載力起著重要的作用。圖9給出了按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度隨配箍率的變化。由圖9可以看出,配箍率對(duì)有腹筋構(gòu)件抗剪強(qiáng)度影響較大,隨著配箍率的增大,按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度均增大。集中荷載作用下,按歐洲規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度最大,中國(guó)和加拿大規(guī)范居中且較為接近,美國(guó)規(guī)范最小;均布荷載作用下,按中國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度較為接近,大于美國(guó)規(guī)范。在這些規(guī)范中,按中國(guó)、美國(guó)和加拿大規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度隨配箍率增大的趨勢(shì)相近,按歐洲規(guī)范計(jì)算的抗剪強(qiáng)度在配箍率小于0.5%左右時(shí)增大的趨勢(shì)與其他規(guī)范相近,超過(guò)該值后增大的趨勢(shì)逐漸減小。3有腹筋構(gòu)件受剪承載力由前面的對(duì)比分析可以看出,無(wú)論是無(wú)腹筋還是有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件,中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范的受剪承載力計(jì)算方法差別很大。從理論的角度判斷,力學(xué)概念清楚、與試驗(yàn)結(jié)果吻合好的方法是最好的方法,從應(yīng)用的角度考慮,還要看方法的簡(jiǎn)便實(shí)用性。為比較中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范中鋼筋混凝土構(gòu)件受剪承載力計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的差異,本文中收集了415根無(wú)腹筋和178根有腹筋鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的試驗(yàn)結(jié)果,試驗(yàn)梁基本參數(shù)如表1所示。按中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算各試驗(yàn)梁的受剪承載力時(shí),混凝土強(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度取試驗(yàn)實(shí)測(cè)值,并按式(9)換算為各規(guī)范的強(qiáng)度指標(biāo)(圓柱體強(qiáng)度或棱柱體強(qiáng)度),得到試驗(yàn)實(shí)測(cè)值Rt與規(guī)范公式計(jì)算值Rc之比KP的統(tǒng)計(jì)參數(shù)如表2所示。需要說(shuō)明的是,表2括號(hào)中的數(shù)值按美國(guó)規(guī)范一般公式計(jì)算,其他情況下按美國(guó)規(guī)范簡(jiǎn)化公式計(jì)算。按歐洲規(guī)范計(jì)算有腹筋構(gòu)件的受剪承載力時(shí),受剪承載力由式(16)計(jì)算,其中cotθ可根據(jù)式(20)確定。表2中受剪承載力實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比的平均值μKP大于1.0(按歐洲規(guī)范計(jì)算集中荷載作用下的有腹筋構(gòu)件除外),說(shuō)明總體上規(guī)范計(jì)算值小于實(shí)測(cè)值,受剪承載力均具有一定的安全儲(chǔ)備,按規(guī)范公式進(jìn)行受剪承載力設(shè)計(jì),本身隱含著一定的安全度。按歐洲規(guī)范計(jì)算集中荷載作用下有腹筋構(gòu)件的受剪承載力實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比為0.9697,小于1.0。這是因?yàn)榘词?16)計(jì)算受剪承載力時(shí),cotθ是由箍筋屈服的同時(shí)混凝土壓碎得到的,如式(20)所示,為保證構(gòu)件破壞時(shí)具有一定的延性,需滿足VRd,s≤VRd,max,所以說(shuō)計(jì)算受剪承載力所采用的cotθ為最大值,計(jì)算得到的受剪承載力實(shí)際上為混凝土壓碎時(shí)的剪力,是按式(16)計(jì)算的箍筋屈服時(shí)受剪承載力的上限。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的cotθ最大值的概率直方圖如圖10所示。由圖10可以看出,cotθ最大值大于2.0的概率達(dá)到95%以上,為保證極限狀態(tài)時(shí)形成的桁架受力合理,歐洲規(guī)范建議設(shè)計(jì)時(shí)取1.0≤cotθ≤2.5,因此,按歐洲規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí),受剪承載力實(shí)際上小于cotθ取最大值時(shí)的受剪承載力,試驗(yàn)值與計(jì)算值之比的平均值實(shí)際上大于0.9697,但是,為正確反映箍筋和混凝土對(duì)受剪承載力及結(jié)構(gòu)安全度的貢獻(xiàn),本文中仍根據(jù)式(20)計(jì)算cotθ,據(jù)此確定有腹筋構(gòu)件的受剪承載力。構(gòu)件受剪承載力實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比的變異系數(shù)δKP反映了受剪承載力計(jì)算表達(dá)式的計(jì)算精度,δKP越大,公式的精度越低。比較表2中的δKP可以看出,集中荷載作用下,中國(guó)、美國(guó)和歐洲規(guī)范無(wú)腹筋構(gòu)件受剪承載力計(jì)算公式的精度較為接近,高于加拿大規(guī)范;有腹筋構(gòu)件受剪承載力計(jì)算公式的精度較為接近。均布荷載作用下,中國(guó)、美國(guó)和歐洲規(guī)范無(wú)腹筋和有腹筋構(gòu)件的精度較為接近,均低于加拿大規(guī)范。中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范有腹筋構(gòu)件的變異系數(shù)小于無(wú)腹筋構(gòu)件,說(shuō)明有腹筋構(gòu)件的受剪承載力計(jì)算公式的精度較無(wú)腹筋構(gòu)件高。4荷載g+w總體可靠性與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比只能反映各規(guī)范公式計(jì)算的構(gòu)件受剪承載力與試驗(yàn)結(jié)果的差別,按差別大的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)可靠度不一定低,按差別小的公式設(shè)計(jì)可靠度也不一定高,因?yàn)榘匆?guī)范公式所設(shè)計(jì)構(gòu)件的受剪承載力的可靠度還與規(guī)范中荷載取值的大小、荷載的變異性、荷載分項(xiàng)系數(shù)、材料(鋼筋和混凝土)強(qiáng)度取值、材料的變異性、材料分項(xiàng)系數(shù)等多種因素有關(guān),所以,考慮上述多種因素,進(jìn)行可靠度分析得到的可靠指標(biāo)才能更好地反映各規(guī)范受剪承載力的安全性。考慮2種基本組合,即恒荷載加樓面活荷載(G+Q)與恒荷載加風(fēng)荷載(G+W),根據(jù)各規(guī)范的設(shè)計(jì)表達(dá)式、材料強(qiáng)度取值方法、相關(guān)研究得到的各公式中的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和本文前面得到的各規(guī)范公式的計(jì)算模式不定性參數(shù)KP的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,表3給出了計(jì)算得到的鋼筋混凝土構(gòu)件受剪時(shí)的平均可靠指標(biāo)。表3最后一列還給出了中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)。荷載參數(shù)取各規(guī)范中的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。由表3可以看出,在G+Q組合下,按中國(guó)規(guī)范計(jì)算的可靠指標(biāo)稍大于G+W組合下的可靠指標(biāo);按美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的2種基本組合情況下的可靠指標(biāo)較為接近。集中荷載和均布荷載作用下,有腹筋構(gòu)件受剪時(shí)的可靠指標(biāo)均大于無(wú)腹筋構(gòu)件。對(duì)無(wú)腹筋和有腹筋構(gòu)件,均布荷載作用下的可靠指標(biāo)均大于集中荷載作用下的可靠指標(biāo)。將各規(guī)范計(jì)算的受剪承載力的可靠指標(biāo)與各規(guī)范的目標(biāo)可靠指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比可以看出,集中荷載作用下,對(duì)無(wú)腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件,中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范中受剪時(shí)的可靠指標(biāo)均不滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)的要求,對(duì)有腹筋構(gòu)件,中國(guó)和美國(guó)規(guī)范規(guī)定的公式均能滿足要求,按歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的可靠指標(biāo)與目標(biāo)可靠指標(biāo)較為接近。均布荷載作用下,按中國(guó)規(guī)范計(jì)算的無(wú)腹筋構(gòu)件的可靠指標(biāo)偏低,有腹筋構(gòu)件的可靠指標(biāo)滿足要求,按美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的無(wú)腹筋和有腹筋構(gòu)件的可靠指標(biāo)均能滿足要求。按中國(guó)規(guī)范計(jì)算的G+Q組合情況下的可靠指標(biāo)大于G+W組合,無(wú)腹筋構(gòu)件約大0.32,有腹筋構(gòu)件約大0.48。按美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范計(jì)算的2種基本組合情況下的可靠指標(biāo)比較接近。無(wú)論是集中荷載作用還是均布荷載作用,有腹筋鋼筋混凝土構(gòu)件受剪承載力的可靠指標(biāo)均比無(wú)腹筋構(gòu)件的高,中國(guó)規(guī)范平均高1.3,美國(guó)規(guī)范平均高2.0,歐洲規(guī)范平均高1.1,加拿大規(guī)范平均高1.3。5斜截面受彎承載力驗(yàn)算斜彎破壞時(shí)彎矩和剪力作用下沿構(gòu)件斜裂縫發(fā)生受彎破壞,破壞時(shí)縱向鋼筋屈服。斜彎破壞的特點(diǎn)是鋼筋的拉力比按正截面計(jì)算的拉力大。對(duì)于鋼筋混凝土連續(xù)梁的支座或框架節(jié)點(diǎn),彎矩和剪力往往同時(shí)很大,所以如果發(fā)生彎曲破壞,實(shí)質(zhì)上就是斜彎破壞,但很多規(guī)范中仍簡(jiǎn)單地按正截面破壞設(shè)計(jì)。歐洲規(guī)范在確定連續(xù)梁支座或框架節(jié)點(diǎn)鋼筋的錨固長(zhǎng)度時(shí),采用正截面的鋼筋拉力與斜裂縫處的附加拉力之和進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁,盡管支座處的彎矩不大,但由于一部分縱向受拉鋼筋在支座附近截?cái)嗷驈澠?削弱了支座附近的抗彎能力,而且斜裂縫的出現(xiàn)增大了剩余縱向鋼筋的拉力,有可能沿斜截面發(fā)生受彎破壞,在這種情況下發(fā)生斜彎破壞是不允許的。下面給出各規(guī)范進(jìn)行斜截面受彎承載力驗(yàn)算的規(guī)定:(1)中國(guó)和美國(guó)規(guī)范規(guī)定縱向鋼筋截?cái)唷澠鸷湾^固及箍筋間距等構(gòu)造要求來(lái)滿足鋼筋混凝土構(gòu)件的斜截面受彎承載力。(2)歐洲規(guī)范ΜEdz+ΔFtd≤ΜEd,maxzΔFtd=0.5VEd(cotθ-cotα)}(21)式中:MEd為彎矩設(shè)計(jì)值;MEd,max為最大彎矩設(shè)計(jì)值;ΔFtd為剪力產(chǎn)生的附加拉力;VEd為剪力設(shè)計(jì)值。(3)加拿大規(guī)范彎拉區(qū)Flt=(Vu-0.5Vs)cotθ+Μudv≤φsAsfy(22)彎壓區(qū)Flc=(Vu-0.5Vs)cotθ-Μudv≤φsA′sf′y(23)式中:Flt、Flc分別為彎拉區(qū)、彎壓區(qū)的斜截面受彎承載力;Vu為截面剪力;Vs為鋼筋承擔(dān)的剪力;φs為鋼筋折減系數(shù)。由上述規(guī)定可以看出,在鋼筋混凝土構(gòu)件的斜截面受彎承載力驗(yàn)算方面,中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范存在較大的差異,中國(guó)和美國(guó)規(guī)范均通過(guò)規(guī)定縱向鋼筋截?cái)唷澠鸷湾^固及箍筋間距等構(gòu)造要求來(lái)滿足鋼筋混凝土構(gòu)件的斜截面受彎承載力。歐洲和加拿大規(guī)范均是通過(guò)計(jì)算來(lái)滿足,在滿足鋼筋混凝土構(gòu)件斜截面受剪承載力的前提下,驗(yàn)算縱向鋼筋中的附加拉力不大于其抗拉力,保證縱筋中的應(yīng)力不超過(guò)其屈服強(qiáng)度,同時(shí)使鋼筋具有足夠的錨固長(zhǎng)度,防止發(fā)生錨固破壞。6施工要求6.1最小配重率的限制在剪力和彎矩作用下,鋼筋混凝土構(gòu)件存在3種破壞方式,即斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞。斜壓破壞時(shí)受壓混凝土被壓碎,箍筋未屈服,雖然承載力高,但箍筋未充分發(fā)揮作用,脆性破壞明顯;斜拉破壞時(shí),混凝土斜裂縫一出現(xiàn)就發(fā)生剪切破壞,破壞突然,受剪承載力低;相比較而言,剪壓破壞是箍筋先屈服,然后受壓混凝土壓碎,混凝土及箍筋都達(dá)到了合理的受力狀態(tài),是設(shè)計(jì)要求的破壞方式。為避免發(fā)生斜壓破壞,需要限制構(gòu)件最小截面尺寸或最大配箍率,為避免發(fā)生斜拉破壞,需要規(guī)定最小配箍的條件。中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范對(duì)最小截面尺寸或最大配箍率的相應(yīng)規(guī)定為:(1)中國(guó)規(guī)范當(dāng)hw/b≤4時(shí),V≤0.25βcfcbh0;當(dāng)hw/b≥6時(shí),V≤0.2βcfcbh0;當(dāng)4<hw/b<6時(shí),V按線性內(nèi)插確定。(2)美國(guó)規(guī)范φVc≤0.291φλ√f′cbwdAvbws≤0.665√f′cfyt}(24)(3)歐洲規(guī)范Aswbws=12αcwν1fcdsinαfywd(25)(4)加拿大規(guī)范Vr,max=0.25φcf′cbwdv(26)中國(guó)、美國(guó)、歐洲和加拿大規(guī)范對(duì)最小配箍率的相應(yīng)規(guī)定為:(1)中國(guó)規(guī)