《受扭構(gòu)件承載力》PPT課件

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1、1.了解鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受力特點(diǎn)第八章受扭構(gòu)件承載力2.理解變角空間桁架機(jī)理3.掌握矩形截面純扭、彎剪扭構(gòu)件的計(jì)算方法4.掌握受扭構(gòu)件配筋的主要構(gòu)造要求學(xué)習(xí)要求1扭轉(zhuǎn)的類型平衡扭轉(zhuǎn)：協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)：(a)(b)(c)(d)He0MT=He0H邊框架主梁次梁雨蓬梁，吊車梁平面折梁，邊框架主梁6.1純扭構(gòu)件的試驗(yàn)結(jié)果2一、彈性勻質(zhì)材料的純扭構(gòu)件裂縫出現(xiàn)前，鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受力與彈性扭轉(zhuǎn)理論基本吻合。由于開裂前受扭鋼筋的應(yīng)力很低，可忽略鋼筋的影響。矩形截面受扭構(gòu)件在扭矩T作用下截面上的剪應(yīng)力分布情況，最大剪應(yīng)力tmax發(fā)生在截面長邊中點(diǎn)3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(duì)勻質(zhì)材料，理想

2、的受扭裂縫應(yīng)當(dāng)呈螺旋形。螺旋形裂縫σptσpt4◆由材料力學(xué)知，構(gòu)件側(cè)面主拉應(yīng)力stp和主壓應(yīng)力scp相等?！糁骼瓚?yīng)力和主壓應(yīng)力跡線沿構(gòu)件表面成螺旋型。◆當(dāng)主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，在構(gòu)件中某個(gè)薄弱部位形成裂縫，裂縫沿主壓應(yīng)力跡線迅速延伸?！魧?duì)于素混凝土構(gòu)件，開裂會(huì)迅速導(dǎo)致構(gòu)件破壞，破壞面呈一空間扭曲曲面。二、素混凝土純扭構(gòu)件5三、鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)■由前述主拉應(yīng)力方向可見，受扭構(gòu)件最有效的配筋應(yīng)形式是沿主拉應(yīng)力跡線成螺旋形布置?！龅菪闻浣钍┕?fù)雜，且不能適應(yīng)變號(hào)扭矩的作用。■實(shí)際受扭構(gòu)件的配筋是采用箍筋與抗扭縱筋形成的空間配筋方式?！隹古す拷钆c抗扭縱筋必須同時(shí)設(shè)置，相互匹

3、配。1.受扭鋼筋的形式6■開裂前，T-q關(guān)系基本呈直線關(guān)系■開裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，構(gòu)件的抗扭剛度明顯降低，T-q關(guān)系曲線上出現(xiàn)一不大的水平段?！鲩_裂后受扭鋼筋將承擔(dān)扭矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，荷載可以繼續(xù)增大，T-q關(guān)系沿斜線上升，裂縫不斷向構(gòu)件內(nèi)部和沿主壓應(yīng)力跡線發(fā)展延伸，在構(gòu)件表面裂縫呈螺旋狀。2.鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)（1）適筋破壞7■當(dāng)接近極限扭矩時(shí)，在構(gòu)件長邊上有一條裂縫發(fā)展成為臨界裂縫，并向短邊延伸，與這條空間裂縫相交的箍筋和縱筋達(dá)到屈服，T-q關(guān)系曲線趨于水平?！鲎詈笤诹硪粋€(gè)長邊上的混凝土受壓破壞，達(dá)到極限扭矩。8對(duì)于箍筋和縱筋配置都合適的情況，與臨界（斜）裂縫相交的

4、鋼筋都能先達(dá)到屈服，然后混凝土壓壞，與受彎適筋梁的破壞類似，具有一定的延性。極限扭矩與配筋量有關(guān)。(2)少筋破壞配筋數(shù)量過少時(shí)，配筋不足以承擔(dān)混凝土開裂后釋放的拉應(yīng)力，一旦開裂，將導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)角迅速增大，與受彎少筋梁類似，呈脆性破壞特征，受扭承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。(3)超筋破壞當(dāng)箍筋和縱筋配置都過大時(shí)，則會(huì)在鋼筋屈服前混凝土就壓壞，為受壓脆性破壞。受扭構(gòu)件的這種超筋破壞稱為完全超筋，受扭承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。(4)部分超筋破壞由于受扭鋼筋由箍筋和受扭縱筋兩部分鋼筋組成，當(dāng)兩者配筋量相差過大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)未達(dá)到屈服、另一個(gè)達(dá)到屈服的部分超筋破壞情況。96.2.1開裂扭矩按彈性理論按

5、塑性理論考慮混凝土的彈塑性性質(zhì)截面受扭塑性抵抗矩6.2矩形截面純扭構(gòu)件的承載力10一、變角空間桁架模型對(duì)比試驗(yàn)表明，在其他參數(shù)均相同的情況下，鋼筋混凝土實(shí)心截面與空心截面構(gòu)件的極限受扭承載力基本相同。開裂后的箱形截面受扭構(gòu)件，其受力可比擬成空間桁架：縱筋為受拉弦桿，箍筋為受拉腹桿，斜裂縫間的混凝土為斜壓腹桿。6.2.2矩形截面純扭構(gòu)件受扭承載力計(jì)算11設(shè)達(dá)到極限扭矩時(shí)混凝土斜壓桿與構(gòu)件軸線的夾角為f，斜壓桿的壓應(yīng)力為sc，則箱形截面長邊板壁混凝土斜壓桿壓應(yīng)力的合力為，同樣，短邊板壁混凝土斜壓桿壓應(yīng)力的合力為，Ch和Cb分別沿板壁方向的分力為，Vh和Vb對(duì)構(gòu)件軸線取矩得受扭承載力為，12設(shè)箍筋

6、和縱筋均達(dá)到屈服，由Ch的豎向分力與箍筋受力的平衡得，由Ch的水平分力與縱筋受力平衡的得，兩式消去Ch和hcor得，13◆當(dāng)z=1.0時(shí)，斜壓桿角度等于45°，而隨著z的改變，斜壓桿角度也發(fā)生變化，故稱為變角空間桁架模型。◆試驗(yàn)表明，斜壓桿角度在30°~60°之間?！粲梢陨贤茖?dǎo)可見，混凝土斜壓桿角度取決于縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比z。14《規(guī)范》受扭承載力計(jì)算公式為避免配筋過多產(chǎn)生超筋脆性破壞為防止少筋脆性破壞15抗扭縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比《規(guī)范》建議取0.6≤z≤1.7，將不會(huì)發(fā)生“部分超筋破壞”設(shè)計(jì)中通常取z=1.0~1.3—受扭計(jì)算中對(duì)稱布置在截面周邊的全部抗扭縱筋的截面面積；——受扭縱筋

7、的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——截面核芯部分的周長，16172.截面抗扭塑性抵抗矩3.驗(yàn)算截面尺寸截面尺寸符合要求4.計(jì)算抗扭箍筋箍筋選用Φ8,Ast1=50.3mm2取s=100mm