钢筋混凝土变截面悬臂构件在建筑与桥梁工程中有广泛的应用,此类构件开裂或倒塌的质量事故时有发生揭示了相关研究和设计规范的不足。因此对变截面悬臂梁受剪和裂缝性能的研究将有助于为抗剪设计和固定端裂缝计算提供明确的设计方法,从而有助于提高构件安全性和耐久性。本文主要完成了以下工作:1.设计完成了20个无腹筋和16个有腹筋变截面悬臂梁在集中荷载下的静力试验,采用带柱的T形试件和倒置加载方式,受剪试验参数主要有:受压边倾角、配筋率、配箍率、剪跨比等,裂缝试验参数主要有:纵筋直径、纵筋锚固长度、混凝土强度等。无腹筋梁试验发现,受压边倾角对斜裂缝位置有显著影响,悬挑端截面名义抗剪强度与受压边倾角存在一定的相关性,受压边倾角增大,悬挑端截面名义抗剪强度随之增大。采用了Zararis的临界斜裂缝模型,建立了验算截面的剪跨比与受压边倾角的线性关系,建立了变截面梁验算截面的抗剪强度与受压边倾角的线性关系,以本文和国外变截面梁试验数据作为统计样本,提出了无腹筋变截面梁受剪承载力计算式,该式预测值与样本以及22个非线性有限元模拟结果吻合良好。有腹筋梁试验发现,受压边倾角对斜裂缝位置有显著影响;受压边倾角增大会使临界斜裂缝角度增大;配箍率较大时梁腹弯剪斜裂缝更多;配箍率变化对临界斜裂缝角度和位置无明显影响。量测和统计了临界斜裂缝倾角,采用桁架模型确定了箍筋项系数,以本文无腹筋变截面梁受剪承载力计算式为混凝土项,提出了有腹筋变截面梁受剪承载力计算式,该式与《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(下称我国规范)公式良好对接,以本文和国外文献试验数据验证表明该式预测值与试验值吻合良好。2.基于收集筛选国外试验数据得到的984个集中荷载下无腹筋梁受剪试验数据,分析了我国规范公式准确性与配筋率的关系,发现低配筋率区间我国规范未采用配筋率系数的公式偏于不安全,采用了配筋率系数的公式可以准确反映配筋率对受剪承载力的影响。基于收集筛选国外试验数据得到的257个集中荷载下有腹筋梁受剪试验数据,分析了我国规范公式的准确性与配筋率的关系,发现未采用配筋率系数的我国规范公式在配筋率小于2%时,可靠指标达不到3.7的规范要求。采用配筋率系数并基于统计分析对我国规范公式的箍筋项增加了剪跨比系数,提出了有腹筋梁受剪承载力计算式,该式在配筋率小于2%时可靠指标达到了3.7的规范要求。3.采用ABAQUS程序对本文试验进行了非线性有限元模拟,模拟结果包括荷载挠度曲线、钢筋应力曲线、混凝土应力曲线、裂缝形态等,并与试验结果进行了比较,模拟结果准确地反映了试件主要受力变形特征,揭示了破坏机理。非线性有限元主压应力分析表明无腹筋变截面梁混凝土的抗剪机制可比拟为2段拱,第1段从靠近支座的梁底倾斜向上达到受压区边缘,第2段平行于受压边直到悬臂梁固定端。由于国内外试验数据中缺少受压边倾角在0°~4°和13.5°以上区间的试件,建立了22个变截面梁非线性有限元模型,以补充该区段的试验数据。4.试验中对12个试件量测了24条梁固定端在正常使用极限状态下的受弯裂缝宽度,发现实测值比我国规范公式计算值高,统计发现纵筋在柱内锚固区的滑移与裂缝宽度有相关性。在ABAQUS模型中用非线性弹簧模拟钢筋和混凝土的黏结应力滑移关系,分析了锚固长度与滑移量的关系。把固定端裂缝宽度设为锚固区的滑移量与裂缝另一侧的梁内的滑移量之和,提出了考虑锚固长度对裂缝宽度的影响系数,建立了基于我国规范受弯裂缝宽度公式的悬臂梁固定端裂缝宽度计算式。