受扭構件的扭曲承載力課件.ppt

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1、第5章受扭構件承載力計算§5.0概述一.工程實例：吊車梁，框架結構的邊梁，如圖5-1。二.扭轉分類：1.平衡扭轉——靜定受扭構件（如吊車梁）；2.協(xié)調扭轉——超靜定受扭構件（如邊梁），與抗扭剛度有關，且會產(chǎn)生內力重分布。1§5.1純扭構件承載力計算一.受力特點1.開裂前符合材料力學的規(guī)律；2.混凝土即將開裂時，材料進入彈塑性階段。素混凝土構件的受扭鋼筋混凝土梁的受扭21）無筋矩形截面在純扭矩作用下，無筋矩形截面混凝土構件開裂前具有與均質彈性材料類似的性質，截面長邊中點剪應力最大，在截面四角點處剪應力為零。當截面長邊中點附

2、近最大主拉應變達到混凝土的極限拉應變時，構件就會開裂。隨著扭矩的增加，裂縫與構件縱軸線成450角向相鄰兩個面延伸，最后構件三面開裂，一面受壓，形成一空間扭曲斜裂面而破壞。自開裂至構件破壞的過程短暫，破壞突然，屬于脆性破壞，抗扭承載力很低。3(a)彈性理論(b)塑性理論扭剪應力分布4當扭矩很小時，混凝土未開裂，鋼筋拉應力也很低，構件受力性能類似于無筋混凝土截面。隨著扭矩的增大，在某薄弱截面的長邊中點首先出現(xiàn)斜裂縫，此時扭矩稍大于開裂扭矩Tcr。斜裂縫出現(xiàn)后，混凝土卸載，裂縫處的主拉應力主要由鋼筋承擔，因而鋼筋應力突然增大。

3、當構件配筋適中時，荷載可繼續(xù)增加，隨之在構件表面形成連續(xù)或不連續(xù)的與縱軸線成約35o～55o的螺旋形裂縫。扭矩達到一定值時，某一條螺旋形裂縫形成主裂縫，與之相交的縱筋和箍筋達到屈服強度，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5二.裂縫出現(xiàn)后的性能（如下圖所示）1.根據(jù)材料力學可確定主拉應力方向，當主拉應力大于混凝土抗拉強度時，混凝土即開裂；2.理論上應沿主拉應力方向布置鋼筋。但為施工方便，將該主拉應力分解為水平和豎直方向的兩個分力，從而實際布置抗扭縱筋和抗扭箍筋。6三.

4、矩形截面純扭構件開裂扭矩的計算1.根據(jù)塑性力學理論建立基本公式2.考慮混凝土彈塑性性質引進混凝土抗拉強度降低系數(shù)0.7；3.修正公式四.矩形截面純扭構件配筋計算1.實驗分析（1）配筋對提高構件的開裂扭矩作用不大；（2）配筋的多少對構件承擔的極限扭矩有很大影響。（3）配置受扭鋼筋后，可能出現(xiàn)四種破壞形態(tài)：7A.縱筋和箍筋合適（適筋）：鋼筋先受拉屈服，然后混凝土壓碎；B.縱筋或箍筋過多（部分超筋）：某一種配置過多的縱筋或箍筋不能受拉屈服，然后混凝土壓碎；C.縱筋和箍筋均過多（完全超筋）：縱筋和箍筋均不能受拉屈服，混凝土壓碎；

5、（脆性）D.縱筋和箍筋均太少（少筋）：混凝土開裂后縱筋和箍筋立即受拉屈服，構件破壞；（脆性）82.縱筋和箍筋的配筋強度比（1）公式：（5-9）；fy——縱向鋼筋抗拉強度設計值；AstL——對稱布置的全部縱向鋼筋截面面積；Ast1——抗扭箍筋的單肢截面面積，Ucor——截面核芯部分周長。bcor，hcor——分別為核芯部分短邊及長邊尺寸9（2）說明：A.關于（5-9），該式可變化為：上式中的分子表示核心混凝土截面單位周長上縱向受扭鋼筋拉應力的合力；分母表示單位間距內受扭箍筋拉應力的合力；因此（5-9）的物理意義可理解為上述

6、兩個單位合力之比；B.關于的取值，為確保全部受扭鋼筋屈服，應在0.6~1.7之間，一般取1.0~1.2。103.純扭構件承載力計算：（1）計算公式：（2）說明：A.公式右邊的兩項應視為混凝土和受扭鋼筋分別抵抗的扭矩；B.公式后半部分為箍筋與縱筋抗扭承載力，應保證抗扭鋼筋處于適筋或部分超筋狀態(tài)；C.公式前半部分為截面混凝土承擔的部分扭矩，注意與開裂扭矩的比較；11五.構造要求1.抗扭箍筋必須為封閉式，沿周邊均勻布置；2.抗扭箍筋末端彎鉤及錨固要求，彎折至少10d；3.箍筋的直徑、間距符合抗剪時的要求；4.抗扭縱筋沿截面均勻

7、對稱布置，截面四角必須設置縱筋，間距不應大于200mm和梁的寬度；5.縱筋的接頭及錨固應滿足受拉鋼筋的構造要求。12§5.2彎、剪、扭構件承載力計算一、試驗研究分析及主要結論在彎矩、剪力和扭矩共同作用下，鋼筋混凝土構件的受力狀態(tài)極為復雜，構件破壞特征及其承載力與所作用的外部荷載條件和內在因素有關。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；所謂內在條件系指構件的截面形狀、尺寸、配筋及材料強度等。根據(jù)外部條件和內部條件的不同，構件可能出現(xiàn)以下幾種破壞形態(tài)。1）彎型破壞在配筋適當?shù)臈l件下

8、，扭彎比較小時，裂縫首先在構件彎曲受拉的底面出現(xiàn)，然后向兩側面發(fā)展，破壞時底面和兩側面開裂，形成螺旋形扭曲破壞面，與之相交的縱筋及箍筋都達到受拉屈服強度，最后使處于彎曲受壓的頂面壓碎而破壞。132）扭型破壞當扭彎比和扭剪比都比較大且構件頂部縱筋少于底部縱筋時，盡管彎矩作用使頂部縱筋受壓，但由于頂部縱筋少于底部縱筋，在