混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課件-08-受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力-中國海洋大學16版

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1、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第8章受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力1概述2純扭構(gòu)件的試驗研究3純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力※目錄4彎剪扭構(gòu)件的扭曲截面承載力N、M、V、T作用下框架柱受扭承載力計算56對屬于協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)的鋼筋砼構(gòu)件扭曲截面承載力7構(gòu)造要求第8章受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力※學習目標：1.理解按變角度空間桁架模型計算受扭構(gòu)件扭曲截面承載力的基本思路；2.會做彎剪扭構(gòu)件的配筋計算；3.了解受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求?！?‐1概述扭轉(zhuǎn)是五種基本受力狀態(tài)之一，以雨蓬為例：TTT雨蓬板根部的剪力就是作用在雨蓬梁上的均布荷載，雨蓬板根部的彎矩就是作用在雨蓬梁上的均布力矩，雨蓬梁承受雨蓬板傳來的均布荷載及均布力矩。雨蓬

2、板雨蓬梁§8‐1概述吊車的橫向水平制動力及吊車豎向輪壓偏心都可使吊車梁受扭。雨蓬梁要承受彎矩、剪力和扭矩。工程中只承受純扭矩作用的結(jié)構(gòu)很少，大多數(shù)情況下結(jié)構(gòu)都處于彎矩、剪力扭矩等內(nèi)力共同作用下的復合受扭狀態(tài)。大車縱向運行小車橫向運行吊車梁§8‐1概述制動力輪壓偏心輪壓和吊車橫向水平制動力都會產(chǎn)生扭矩T螺旋樓梯中扭矩也較大?曲梁、折梁在豎向荷載作用下也會產(chǎn)生扭矩?在靜定結(jié)構(gòu)中，扭矩是由荷載產(chǎn)生的，可根據(jù)靜力平衡條件求得，與構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度無關(guān)，稱為平衡扭轉(zhuǎn)。?受扭構(gòu)件必須提供足夠的抗扭承載力，否則不能與作用扭矩相平衡而引起破壞。偏心輪壓制動力吊車梁§8‐1概述T構(gòu)件抗扭主要靠截面周邊的材

3、料，中間核心部分材料的抗扭作用很小。工程中受扭構(gòu)件經(jīng)常采用環(huán)形截面（電線桿）或箱形截面（橋梁）。與實體截面相比，其自重大大減輕，而抗扭能力幾乎相同。PP偏心力P可以分解為一個中心力P和一個扭矩T。箱形截面沿周邊的剪應(yīng)力可以很好地抵抗扭矩?！?‐1概述箱形受扭構(gòu)件，立交橋的箱形梁§8‐1概述邊梁邊梁框架結(jié)構(gòu)樓蓋支承次梁或板的框架梁在超靜定結(jié)構(gòu)中，扭矩是由于相鄰構(gòu)件的變形互相受到約束而產(chǎn)生的，需結(jié)合相鄰構(gòu)件的變形協(xié)調(diào)條件才能求得，即由于變形協(xié)調(diào)使截面產(chǎn)生扭矩，稱為協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)（約束扭轉(zhuǎn)）。§8‐1概述邊梁中的扭矩值與節(jié)點處邊梁的抗扭剛度及次梁或板的抗彎剛度的比值有關(guān)。邊梁的抗扭剛度越大，其扭

4、矩也越大。次梁或板的抗彎剛度越大，則在節(jié)點處的轉(zhuǎn)角越小，邊梁的扭矩也越小。當邊梁和次梁或板開裂后，邊梁的抗扭剛度迅速降低，邊梁和次梁或板產(chǎn)生內(nèi)力重分布，扭矩也會隨之降低。mt框框架架邊邊梁梁（邊梁的抗扭剛度大時，mt就大）§8‐1概述◆受扭構(gòu)件—受扭矩T作用的構(gòu)件受扭鋼筋箍筋扭轉(zhuǎn)平衡扭轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)縱向鋼筋bcorbhcorhAcor受扭縱筋受扭箍筋S§8‐2純扭構(gòu)件的試驗研究T(kN.m)8.2.1裂縫出現(xiàn)前的性能1、開裂前，受力性能大體符合彈性扭轉(zhuǎn)理論鋼筋應(yīng)力很低；T-j關(guān)系呈線性2、開裂前，最大剪應(yīng)力tmax發(fā)生在截面長邊中點適筋破壞tmaxj(rad/mm)§8‐2純扭構(gòu)件的試驗

5、研究tmaxmaxWte??T理想勻質(zhì)構(gòu)件的受扭裂縫從主拉應(yīng)力最大處開始對勻質(zhì)材料，理想的受扭裂縫應(yīng)當呈螺旋形?！?‐2純扭構(gòu)件的試驗研究8.2.2裂縫出現(xiàn)后的性能1、開裂時，部分混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力明顯增大；2、開裂后，扭轉(zhuǎn)剛度明顯降低；3、開裂后，混凝土受壓，受扭縱筋和箍筋受拉；4、開裂后，裂縫呈螺旋狀，構(gòu)件長邊上有一條裂縫發(fā)展成為臨界裂縫；T=0~Tu前側(cè)面底面后側(cè)面頂面§8‐2純扭構(gòu)件的試驗研究5、最后，與臨界裂縫相交的箍筋和縱筋屈服，另一個長邊上的混凝土受壓破壞，構(gòu)件達到極限扭矩。?雖然螺旋配筋抗扭最好，但工程中通常采用由箍筋與抗扭縱筋組成的鋼筋骨架來抵抗扭矩，不但施工

6、方便，且沿構(gòu)件全長可承受正負兩個方向的扭矩。S§8‐2純扭構(gòu)件的試驗研究8.2.3受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)（1）適筋破壞：“箍筋和縱筋的配置”均合適時：（2）部分超筋破壞：“箍筋和縱筋的配置”相差過大時：（3）超筋破壞：“箍筋和縱筋的配置”均過多時：（4）少筋破壞：“箍筋和縱筋的配置”均過少時：箍筋和縱筋先屈服，混凝土后壓壞。與適筋梁類似，延性破壞?；炷翂簤?，鋼筋一種屈服、另一種未屈服。鋼筋未屈服，混凝土先壓壞。與超筋梁類似，脆性破壞。一旦開裂，構(gòu)件立即破壞。與少筋梁類似，脆性破壞。應(yīng)避免應(yīng)避免宜避免§8‐3純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力8.3.1開裂扭矩Tcr的計算開裂前鋼筋應(yīng)力很小，計算T

7、cr時忽略鋼筋的影響。■按彈性理論計算最大剪應(yīng)力為τmax，其發(fā)生在截面長邊中點，當主拉應(yīng)力σtp=τmax=ft時，混凝土沿壓應(yīng)力方向開裂，并發(fā)展成螺旋裂縫，其開裂扭矩：maxtte?b2hW??T?T?fTcr2?ftWte?ft?bhh?1~10b時，??0.208~0.313§8‐3純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力■按塑性理論計算理想塑性材料，截面上各點剪應(yīng)力均達到ft，才會開裂。截面上的剪應(yīng)力分布分為四個區(qū)，取極限剪應(yīng)力τmax=ft，分別計算各區(qū)合力及