受扭構(gòu)件扭曲截面受力性能與設(shè)計(jì)

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1、第8章受扭構(gòu)件扭曲截面受力性能與設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容純扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算?剪扭復(fù)合構(gòu)件承載力計(jì)算?彎、剪、扭復(fù)合受扭構(gòu)件承載力計(jì)算?壓、彎、剪、扭復(fù)合受扭構(gòu)件承載力計(jì)算?平衡扭矩協(xié)調(diào)扭矩8.1一般說(shuō)明結(jié)構(gòu)工程中扭轉(zhuǎn)的分類平衡扭矩(equilibriumtorsion)協(xié)調(diào)扭矩(compatibilitytorsion)T=HeHeH平衡扭矩協(xié)調(diào)扭矩此梁受扭平衡扭距和協(xié)調(diào)扭距平衡扭距：由荷載作用直接引起的，可用結(jié)構(gòu)的平衡條件求得。協(xié)調(diào)扭距：由于超靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連續(xù)性，在某些構(gòu)件中引起的扭矩。次梁梁端由于主梁的彈性約束作用而引起的負(fù)彎矩，該負(fù)彎矩即為

2、主梁所承受的扭矩作用。試驗(yàn)研究分析→建立受扭計(jì)算模型開(kāi)裂扭矩的計(jì)算純扭構(gòu)件的受扭承載力8.2純扭構(gòu)件的受力性能和扭曲截面承載力計(jì)算素混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能8.2.1試驗(yàn)研究分析τσTT45oABCDABCD截面上的應(yīng)力分布三面開(kāi)裂，一面受壓的空間扭曲破壞面截面上的應(yīng)力分布空間扭曲破壞面8.2.1試驗(yàn)研究分析素混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能構(gòu)件長(zhǎng)邊中點(diǎn)首先出現(xiàn)沿45度方向的斜裂縫↓延伸至頂面和底面↓形成三面開(kāi)裂、一面受壓的空間斜曲面↓受壓壓面混凝土壓壞↓扭斷破壞鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能受扭鋼筋受扭縱筋受扭箍筋破壞形態(tài)少筋受扭破壞當(dāng)受扭箍筋與縱筋或其中之

3、一配置過(guò)少時(shí)，混凝土一開(kāi)裂，受扭鋼筋應(yīng)力立即達(dá)到屈服強(qiáng)度，其破壞與素混凝土構(gòu)件破壞相似，呈脆性破壞，稱為少筋受扭破壞。適筋受扭破壞當(dāng)箍筋與縱筋配筋量適當(dāng)時(shí)，主裂縫中的縱筋和箍筋應(yīng)力先達(dá)到屈服強(qiáng)度，主裂縫迅速開(kāi)展，使斜曲裂面的受壓區(qū)混凝土被壓碎而破壞，稱為適筋受扭破壞。8.2.1試驗(yàn)研究分析8.2.1試驗(yàn)研究分析部分超筋受扭破壞當(dāng)箍筋和縱筋中一種配置合適，另一種配置過(guò)多，稱為部分超筋受扭破壞。破壞時(shí)一種鋼筋未屈服，而另一種鋼筋早已屈服，構(gòu)件因混凝土被壓壞而破壞。完全超筋受扭破壞當(dāng)兩種鋼筋均過(guò)量時(shí)，破壞時(shí)兩種鋼筋均未屈服，混凝土被壓碎，為脆性破壞，稱為超

4、筋受扭破壞。鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能適筋受扭的破壞過(guò)程的特點(diǎn)斜裂縫角不等于45度受扭鋼筋均能屈服有臨界斜裂縫鋼筋先屈服，混凝土后壓壞屬于塑性破壞fyfyfyvfyv臨界斜裂縫縱筋與箍筋均能夠達(dá)到屈服鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的裂縫8.2.1試驗(yàn)研究分析8.2.2純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩彈性受扭構(gòu)件的受力特點(diǎn)變形不符合平截面假定；截面上剪應(yīng)力分布為曲線；四角處的剪應(yīng)力為零；最大剪應(yīng)力在截面長(zhǎng)邊的中點(diǎn)。開(kāi)裂扭距混凝土開(kāi)裂前表現(xiàn)出受拉塑性；假定混凝土開(kāi)裂前為理想塑性材料（截面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力均達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度后構(gòu)件才開(kāi)裂）；假定剪應(yīng)力走向與彈性分析結(jié)果相同。hb矩

5、形截面純扭構(gòu)件開(kāi)裂扭矩的計(jì)算開(kāi)裂時(shí)混凝土的拉應(yīng)變很小，因此，鋼筋的應(yīng)力也很小，對(duì)提高開(kāi)裂荷載作用不大，在進(jìn)行開(kāi)裂扭矩計(jì)算時(shí)可忽略鋼筋的影響。開(kāi)裂前截面剪應(yīng)力的分布45o45o45oh-bbb/2b/2截面剪應(yīng)力分布簡(jiǎn)化模式8.2.2純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩矩形截面純扭構(gòu)件開(kāi)裂扭矩Tcr的計(jì)算8.2.2純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩h-bbb/2b/2矩形截面純扭構(gòu)件《規(guī)范》中開(kāi)裂扭矩Tcr的取值其中系數(shù)0.7綜合反映了混凝土塑性發(fā)揮的程度和雙軸應(yīng)力下混凝土強(qiáng)度降低的影響。修正系數(shù)取值的幾個(gè)原因混凝土并非理想塑性；在拉壓復(fù)合應(yīng)力作用下，混凝土的抗拉強(qiáng)度低于單向受拉時(shí)的抗

6、拉強(qiáng)度；對(duì)于素混凝土，取值0.87~0.97；對(duì)于鋼筋混凝土，取值0.86~1.06。8.2.2純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩hbh’fb’fhbh’fb’fhfT形和I形截面純扭構(gòu)件為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將T形和I形截面分成若干個(gè)矩形截面整截面的Wt為各分塊矩形Wt之和：分塊原則是：首先滿足較寬矩形部分的完整性Wt的計(jì)算方法8.2.2純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩8.2.2純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩T形、I形截面純扭構(gòu)件8.2.2純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩箱型截面純扭構(gòu)件截面受扭塑性抵抗矩應(yīng)按整體截面計(jì)算開(kāi)裂扭距開(kāi)裂扭矩計(jì)算受扭塑性抵抗矩矩形截面T、I形截面箱型截面純扭構(gòu)件力學(xué)模型的發(fā)展1929

7、年，德國(guó)人Rausch.E在其博士論文“DesignofReinforcedConcreteinTorsion”中首先提出了空間桁架模型。1945年，瑞典人H.Nylander提出了視混凝土為理想塑性材料的塑性理論計(jì)算方法。1958年，前蘇聯(lián)人提出了扭面平衡法。1968年，Lampert,P.與Thurlimann,B.在論文“TorsionTestsonReinforcedConcreteBeams”中提出了變角空間桁架模型。8.2.3純扭構(gòu)件的受扭承載力空間桁架模型與變角空間桁架模型鋼筋混凝土實(shí)心構(gòu)件與空心構(gòu)件極限扭矩基本相同，因而可簡(jiǎn)化為箱形截

8、面?？臻g桁架模型認(rèn)為混凝土沿450的斜桿，變角空間桁架模型認(rèn)為此角是變化的。8.2.3純扭構(gòu)件的受扭承載力變