受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力課件.ppt

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1、(a)(b)(c)(d)He0T=He0H邊框架主梁次梁扭轉(zhuǎn)的類(lèi)型平衡扭轉(zhuǎn)：雨蓬梁，吊車(chē)梁協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)：平面折梁，邊框架主梁第七章受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力7.1概述受力純扭：T復(fù)合受扭：TMVN平衡扭轉(zhuǎn)：靜定問(wèn)題。靜定結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件中的扭矩可以直接由靜力平衡方法求出。受扭構(gòu)件必須提供足夠的抗扭承載力，否則會(huì)產(chǎn)生受扭破壞。協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)：超靜定問(wèn)題。超靜定結(jié)構(gòu)中，扭矩是由相鄰構(gòu)件的變形受到約束而產(chǎn)生的，扭矩大小與構(gòu)件的抗扭剛度有關(guān)，與構(gòu)件受力階段的剛度比有關(guān)，不是定值。協(xié)調(diào)扭矩計(jì)算方法零剛度法：不考慮扭矩，按構(gòu)造配筋。彈塑性法：按彈性計(jì)算，然后對(duì)

2、扭矩折減但不小于0.4倍。計(jì)算配筋。7.2純扭構(gòu)件的試驗(yàn)分析一、無(wú)筋矩形截面在純扭矩作用下，無(wú)筋矩形截面混凝土構(gòu)件開(kāi)裂前具有與均質(zhì)彈性材料類(lèi)似的性質(zhì)，截面長(zhǎng)邊中點(diǎn)剪應(yīng)力最大，在截面四角點(diǎn)處剪應(yīng)力為零。當(dāng)截面長(zhǎng)邊中點(diǎn)附近最大主拉應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件就會(huì)開(kāi)裂。隨著扭矩的增加，裂縫與構(gòu)件縱軸線(xiàn)成450角向相鄰兩個(gè)面延伸，最后構(gòu)件三面開(kāi)裂，一面受壓，形成一空間扭曲斜裂面而破壞。自開(kāi)裂至構(gòu)件破壞的過(guò)程短暫，破壞突然，屬于脆性破壞，抗扭承載力很低。當(dāng)扭矩很小時(shí)，混凝土未開(kāi)裂，鋼筋拉應(yīng)力也很低，構(gòu)件受力性能類(lèi)似于無(wú)筋混凝土截面。隨著

3、扭矩的增大，在某薄弱截面的長(zhǎng)邊中點(diǎn)首先出現(xiàn)斜裂縫，此時(shí)扭矩稍大于開(kāi)裂扭矩Tcr。斜裂縫出現(xiàn)后，混凝土卸載，裂縫處的主拉應(yīng)力主要由鋼筋承擔(dān)，因而鋼筋應(yīng)力突然增大，構(gòu)件抗扭剛度降低。當(dāng)構(gòu)件配筋適中時(shí)，荷載可繼續(xù)增加，隨之在構(gòu)件表面形成連續(xù)或不連續(xù)的與縱軸線(xiàn)成約35o～55o的螺旋形裂縫。扭矩達(dá)到一定值時(shí)，某一條螺旋形裂縫形成主裂縫，與之相交的縱筋和箍筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，截面三邊受拉，一邊受壓，最后混凝土被壓碎而破壞。破裂面為一空間曲面。二、鋼筋混凝土矩形截面：應(yīng)配置受扭縱筋和箍筋位置？周邊受扭破壞形態(tài)：取決于受扭縱筋和箍筋用量及匹配與否。1

4、.適筋破壞當(dāng)構(gòu)件縱筋和箍筋都配置適中時(shí)出現(xiàn)此種破壞。與斜裂縫相交的受扭縱筋和箍筋先屈服，然后混凝土壓壞有較明顯的破壞預(yù)兆，屬于延性破壞。2.部分超筋破壞當(dāng)縱筋或箍筋其中之一配置過(guò)多時(shí)出現(xiàn)此種破壞。破壞時(shí)混凝土被壓碎，配置過(guò)多的鋼筋達(dá)不到屈服，破壞過(guò)程有一定的延性，但較適筋破壞的延性差。3.超筋破壞當(dāng)縱筋和箍筋都配置均過(guò)多時(shí)出現(xiàn)此種破壞。破壞時(shí)混凝土被壓碎，而縱筋和箍筋都不屈服，破壞突然，因，而延性差，類(lèi)似于梁正截面設(shè)計(jì)時(shí)的超筋破壞。設(shè)計(jì)中通過(guò)規(guī)定最大配筋率或限制截面最小尺寸來(lái)避免。4.少筋破壞當(dāng)縱筋和箍筋配置均不足時(shí)便會(huì)出現(xiàn)此種破壞

5、。斜裂縫一旦出現(xiàn)，縱筋和箍筋因混凝土卸載很快屈服，使構(gòu)件突然破壞。破壞屬于脆性破壞，類(lèi)似于梁正截面承載能力時(shí)的少筋破壞。設(shè)計(jì)中通過(guò)規(guī)定抗扭縱筋和箍筋的最小配筋率來(lái)防止少筋破壞。1.彈性分析：2.塑性分析：認(rèn)為各點(diǎn)應(yīng)力都達(dá)到極值才開(kāi)裂。Ｗt：受扭構(gòu)件的截面受扭塑性抵抗矩對(duì)于矩形截面：7.3矩形截面純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力一、開(kāi)裂扭矩：鋼筋應(yīng)力很小，對(duì)開(kāi)裂扭矩影響很小。結(jié)果比試驗(yàn)值低，因?yàn)榛炷敛皇抢硐霃椥圆牧?，?huì)有塑性發(fā)展。截面寬度對(duì)受扭構(gòu)件承載力影響很大。計(jì)算結(jié)果高于試驗(yàn)值。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果《規(guī)范》：混凝土材料既非完全彈性，也不是理想彈

6、塑性，而是介于兩者之間的彈塑性材料。二、扭曲截面受扭承載力的計(jì)算公式變角空間桁架理論斜彎理論1.變角空間桁架理論1）混凝土只承受壓力，具有螺旋形裂縫的混凝土外殼組成桁架的斜壓桿，其傾角為a；2）縱筋和箍筋只承受拉力，分別為桁架的弦桿和腹桿；3）忽略核心混凝土的受扭作用及鋼筋的銷(xiāo)栓作用。簡(jiǎn)化為箱型截面。變角度空間桁架模型根據(jù)此模型可解得:ζ:受扭縱向鋼筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比值。反映是否匹配。三、《規(guī)范》純扭構(gòu)件抗扭承載力計(jì)算方法根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，考慮部分核心混凝土作用。1.對(duì)hw/b≤6的矩形截面ζ：受扭的縱向普通鋼筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比值，

7、ζ值不應(yīng)小于0.6，當(dāng)ζ大于1.7時(shí)，取1.7；Astl：受扭計(jì)算中取對(duì)稱(chēng)布置的全部縱向普通鋼筋截面面積；Ast1：受扭計(jì)算中沿截面周邊配置的箍筋單肢截面面積；fyv：受扭箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，不應(yīng)大于360N/mm2；Acor：截面核心部分的面積，取為bcorhcor，此處，bcor、hcor分別為箍筋內(nèi)表面范圍內(nèi)截面核心部分的短邊、長(zhǎng)邊尺寸；ucor：截面核心部分的周長(zhǎng)，取2(bcor＋hcor)。2.對(duì)hw/tw≤6箱形截面hhhcortw≥bh/7twbcorbhhw箱型截面抗扭承載力與實(shí)心截面基本相同，可減輕自重，大跨及橋

8、梁采用。3.T形或I形截面將其劃分為若干個(gè)矩形截面，然后按矩形截面分別進(jìn)行配筋計(jì)算。矩形截面劃分的原則是首先保證腹板截面的完整性(使Wt最大），然后再劃分受壓和受拉翼緣。劃分的矩形截面所承擔(dān)的扭矩，按其受扭抵抗矩與截面總受扭抵抗矩的比