钢筋混凝土梁抗剪设计方法研究(2)
钢筋混凝土（RC）受剪性能的研究虽已有百年历史，但机理复杂，影响因素众多（如混凝土材料的强度、钢筋强度等级、混凝土梁截面尺寸效应、纵向钢筋配筋率、箍筋的配置、剪跨比、拱效应。）迄今为止，尚没有一个公认的，统一的抗剪强度理论能够对抗剪机理做出合理而全面的解释，至今仍是混凝土结构研究领域内被关注的课题。各国规范抗剪设计公式多依赖于经验并带有明显的局限性，对结构受剪承载力往往取下限值，造成了资源的浪费，且使工程师遇到非常规问题时无从下手。
1.2 钢筋混凝土梁主要的抗剪理论
钢筋混凝土结构的抗剪承载力是钢筋混凝土结构基本理论中的经典问题之一，对该问题的研究己有一百多年的历史。1962年ACI Committee 326[1]的报告对抗剪研究的历史进行了综述，从中可知，在1900年以前，学者们对钢筋混凝土构件剪切破坏的机理有两种看法:一种认为水平剪应力是导致剪切破坏的根本原因;另一派认为剪切破坏的主要原因是斜拉力。直到1889年W. Ritter等的试验证明了斜拉力机理的正确性，才结束了两派之争。Ritter提出了钢筋混凝土梁剪切破坏中的斜拉概念，并采用桁架分析的方法，认为箍筋通过受拉来承担剪力，使人们对钢筋混凝土构件的剪切破坏机理有了更清晰的认识。
1973年，ASCE-ACI Committee 426的报告中提到，在1900年到1950年间，钢筋混凝土结构剪切破坏机理得到了认可，但对影响抗剪承载力的因素研究还不深入。1906年Morsh提出了平均剪应力的计算式 τ=V/bh0，并采用剪应力小于极限抗剪承载力的原则来进行设计。Withey(1907)和Talbot(1909)均根据试验数据指出桁架模型得出的抗剪承载力偏保守，其中Talbot还提出了破坏时的剪应力值与配筋率，长细比，刚度等因素有关，但在当时并未引起重视。1998年ASCE-ACI Committee 445的报告中指出, 1950年到现在，研究者们针对钢筋混凝土结构抗剪承载力的影响因素进行了深入的研究。研究表明钢筋混凝土梁的剪切破坏是一个非常复杂的过程，受很多因素的影响。50年代早期，Clark提出了考虑剪跨比，纵向配筋率和混凝土强度的抗剪承载力计算公式，但对于剪跨比的定义只是通过单点加载来定义，对于其它加载情况没有定义。后来Illinois大学的研究表明剪跨比反映了正应力与剪应力的比值关系，可以采用M/Vd 来定义，这是钢筋混凝土构件抗剪承载力研究中的一个重大突破。之后，以T.T.C.Hsu,Vecchio, M.P.Collins等为主导的一批学者在钢筋混凝土桁架理论的基础上提出了软化桁架理论[2]和斜压场理论，有力地推动了抗剪承载力研究的发展。
总之，近百年来许多研究者提出了众多剪切破坏分析方法，主要有:桁架理论，极限平衡理论，塑性理论，非线性有限元分析方法及统计分析方法等。其中桁架理论包括古典桁架理论，软化桁架理论，压力场理论，桁架一拱理论等。
1.2.1桁架模型理论
自20世纪初提出以来，桁架模型理论用于钢筋混凝土梁的设计和分析己有一百多年的历史。在桁架模型不断发展完善的过程中，从最早的古典桁架模型理论，逐步发展形成了不同精度的桁架模型理论，近年来又形成了基于古典桁架模型的压力场理论，软化桁架模型和桁架拱模型等。
T.T.C.Hsu (1996)把抗剪桁架模型理论分为三种基本模型：平衡 (塑性) 桁架模型，莫尔协调桁架模型和软化桁架模型[3]，平衡 (塑性) 桁架模型满足平衡条件，破坏时纵向钢筋和腹筋都达到屈服。莫尔协调桁架模型满足平衡条件，应变满足莫尔应变圆，混凝土采用未软化的单轴本构关系，在正常使用荷载阶段，虎克定理成立。软化桁架模型除了满足平衡方程和变形协调条件外，受压混凝土采用软化应力应变关系，受拉混凝土采用强化应力应变关系，钢筋采用埋入混凝土的钢筋平均应力应变关系。上述三种基本的桁架模型的发展相互渗透，发展到现代桁架理论，这三种析架理论基本上在同一桁架模型中是共存的。
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