《受扭構(gòu)件截面》PPT課件

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1、第七章受扭構(gòu)件截面承載力計(jì)算工程實(shí)例平衡扭轉(zhuǎn)----靜定問(wèn)題約束扭轉(zhuǎn)----超靜定問(wèn)題受扭構(gòu)件中通常也配置縱筋和箍筋以抵御扭矩7.1.1純扭構(gòu)件（1）試驗(yàn)研究分析1）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)件開裂前具有與均質(zhì)彈性材料類似的性質(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)開裂。隨著扭矩的增加，裂縫與構(gòu)件縱軸線成450角向相鄰兩個(gè)面延伸，最后構(gòu)件三面開裂，一面受壓，形成一空間扭曲斜裂面而破壞。自開裂至構(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。素混

2、凝土純扭構(gòu)件?Tmax裂縫?1?1?2?2T(?T)T(?T)受壓區(qū)素混凝土純扭構(gòu)件先在某長(zhǎng)邊中點(diǎn)開裂形成一螺旋形裂縫，一裂即壞三邊受拉，一邊受壓當(dāng)扭矩很小時(shí)，混凝土未開裂，鋼筋拉應(yīng)力也很低，構(gòu)件受力性能類似于無(wú)筋混凝土截面。隨著扭矩的增大，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。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

3、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。2）鋼筋混凝土矩形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件T(?T)T(?T)鋼筋混凝土純扭構(gòu)件開裂前鋼筋中的應(yīng)力很小開裂后不立即破壞，裂縫可以不斷增加，隨著鋼筋用量的不同，有不同的破壞形態(tài)（2）截面破壞的幾種形態(tài)1）少筋破壞當(dāng)縱筋和箍筋中只要有一種配置不足時(shí)便會(huì)出現(xiàn)此種破壞。斜裂縫一旦出現(xiàn)，其中配置不足的鋼筋便會(huì)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；2）適筋破壞如前所述，當(dāng)構(gòu)件縱

4、筋和箍筋都配置適中時(shí)出現(xiàn)此種破壞。從斜裂縫出現(xiàn)到構(gòu)件破壞要經(jīng)歷較長(zhǎng)的階段，有較明顯的破壞預(yù)兆，因而破壞具有一定的延性。3）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。4）超筋破壞當(dāng)縱筋和箍筋都配置過(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。（3）矩形截面純扭構(gòu)件的抗裂扭矩矩形截面純扭構(gòu)件的抗（開）裂扭矩Tcr按下式計(jì)算式中0.7——

5、考慮到混凝土非完全塑性材料的強(qiáng)度降低系數(shù)；ft——混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Wt——截面受扭塑性抵抗矩，對(duì)矩形截面有：混凝土材料既非完全彈性，也不是理想彈塑性，而是介于兩者之間的彈塑性材料。（4）純扭構(gòu)件抗扭承載力計(jì)算1）矩形截面根據(jù)變角度空間模型或扭曲破壞面極限平衡理論，矩形截面純扭構(gòu)件抗扭承載力計(jì)算公式如下式中fyv——抗扭箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ast1——抗扭箍筋的單肢截面面積，s——抗扭箍筋的間距；Acor——截面核芯部分面積，即由箍筋內(nèi)表面所圍成的截面面積；bcor，hcor——分別為核芯部分短邊及長(zhǎng)邊尺寸；ζ——縱向鋼筋與箍筋的配筋強(qiáng)度之比；fy—

6、—縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)0.5≤ζ≤2.0時(shí)，破壞時(shí)縱筋和箍筋都能達(dá)到屈服。但為了穩(wěn)妥起見(jiàn)，《規(guī)范》規(guī)定0.6≤ζ≤1.7。當(dāng)ζ=1.2左右時(shí)，效果最佳。因此設(shè)計(jì)時(shí)通常取ζ=1.2～1.3?！獙?duì)稱布置的全部縱向鋼筋截面面積；Ucor——截面核芯部分周長(zhǎng)。2）T形或工字形截面對(duì)于T形或工字形截面構(gòu)件，《規(guī)范》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，然后再劃分受壓和受拉翼緣，如圖所示。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值進(jìn)行分配。對(duì)腹板、受壓和受拉翼

7、緣部分的矩形截面抗扭塑性抵抗矩Wtw、Wtf′和Wtf分別按下列公式計(jì)算截面總的受扭塑性抵抗矩為有效翼緣寬度應(yīng)滿足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的條件，且hw/b≤6。7.1.2矩形截面復(fù)合受扭構(gòu)件（1）試驗(yàn)研究分析及主要結(jié)論在彎矩、剪力和扭矩共同作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件的受力狀態(tài)極為復(fù)雜，構(gòu)件破壞特征及其承載力與所作用的外部荷載條件和內(nèi)在因素有關(guān)。其中外部荷載條件，通常以扭彎比ψ（ψ=T/M）和扭剪比χ（χ=T/（Vb））表示；所謂內(nèi)在因素系指構(gòu)件的截面形狀、尺寸、配筋及材料強(qiáng)度等。根據(jù)外部條件和內(nèi)在因素的不同，構(gòu)件可能出現(xiàn)以下幾種破壞形態(tài)。1）

8、彎型破壞在配筋適當(dāng)?shù)臈l件下，扭彎比較小時(shí)，裂縫首先在構(gòu)件彎曲受拉的底面出現(xiàn)，然后