混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第8章受扭構(gòu)件扭曲截面受力性能與設(shè)計課件.ppt

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1、第8章受扭構(gòu)件扭曲截面受力性能與設(shè)計本章主要內(nèi)容純扭構(gòu)件的受扭承載力計算?剪扭復(fù)合構(gòu)件承載力計算?彎、剪、扭復(fù)合受扭構(gòu)件承載力計算?壓、彎、剪、扭復(fù)合受扭構(gòu)件承載力計算?平衡扭轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)8.1一般說明結(jié)構(gòu)工程中扭轉(zhuǎn)的分類平衡扭轉(zhuǎn)(equilibriumtorsion)T=HeHeH平衡扭轉(zhuǎn)由荷載作用直接引起的，可用結(jié)構(gòu)的平衡條件求得。雨篷梁、曲線形梁、偏心受力箱梁、螺旋樓梯均屬于這一類扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)工程中扭轉(zhuǎn)的分類協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)(compatibilitytorsion)協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)此梁受扭由于超靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連

2、續(xù)性，在某些構(gòu)件中引起的扭轉(zhuǎn)。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)彎矩即為主梁所承受的扭矩作用。工程中純扭構(gòu)件很少，大部分屬于壓、彎、剪、扭復(fù)合受力構(gòu)件。純扭是研究復(fù)合受扭受力性能的基礎(chǔ)。試驗研究分析→建立受扭計算模型開裂扭矩的計算純扭構(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算素混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能8.2.1試驗研究分析截面上的應(yīng)力分布由τ產(chǎn)生的主拉應(yīng)力σtp和主壓應(yīng)力σcp，作用在與構(gòu)件軸線成45°的方向。最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τmax發(fā)生在截面長邊中點；長邊中點首先出現(xiàn)沿

3、45度方向的斜裂縫8.2.1試驗研究分析素混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能螺旋狀延伸至頂面和底面在頂面和底面裂縫又大致沿45度方向延伸形成三面開裂、一面受壓的空間斜曲面受壓面混凝土壓壞扭斷脆性破壞■由于素混凝土構(gòu)件的受扭承載力很低且表呈現(xiàn)出明顯的脆性特點，通常在構(gòu)件中配置一定數(shù)量的抗扭鋼筋以改善其受扭性能?！鲇汕笆鲋骼瓚?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。■但螺旋形配筋施工復(fù)雜，且不能適應(yīng)變號扭矩的作用?！鰧嶋H受扭構(gòu)件的配筋是采用封閉箍筋與抗扭縱筋形成的空間配筋形式。8.2.1試

4、驗研究分析素混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能8.2.1試驗研究分析■開裂前，T-q關(guān)系基本呈直線關(guān)系?！鲩_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。■對配筋適量的構(gòu)件，開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。鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能8.2.1試驗研究分析■當(dāng)接近極限扭矩時，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

5、，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。■最后在另一個長邊上的混凝土受壓破壞，達(dá)到極限扭矩。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)件的裂縫鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能8.2.1試驗研究分析■當(dāng)接近極限扭矩時，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。■最后在另一個長邊上的混凝土受壓破壞，達(dá)到極限扭矩。鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭性能破壞形態(tài)適筋受扭破壞當(dāng)箍筋與縱筋配筋量適當(dāng)時

6、，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,屬于塑性破壞。少筋受扭破壞當(dāng)受扭箍筋與縱筋或其中之一配置過少時，混凝土一開裂，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。8.2.1試驗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，另一種配置過多，稱為部分超筋受扭破壞。破壞時一種鋼筋未屈服，而另一種鋼筋早已屈服，構(gòu)件因混凝土被壓壞而破壞，仍有一定的塑性。完全超筋受扭破壞當(dāng)兩種鋼筋均過量時，

7、螺旋形裂縫多而密，破壞時兩種鋼筋均未屈服，裂縫間混凝土被壓碎，為脆性破壞，稱為超筋受扭破壞，具有脆性性質(zhì)。8.2.1試驗研究分析hb矩形截面純扭構(gòu)件開裂扭矩的計算開裂時混凝土的拉應(yīng)變很小，因此，鋼筋的應(yīng)力也很小，對提高開裂荷載作用不大，在進(jìn)行開裂扭矩計算時可忽略鋼筋的影響。開裂前截面剪應(yīng)力的分布45o45o45oh-bbb/2b/2截面剪應(yīng)力分布簡化模式截面上一點的破壞決定全截面的破壞？合理？8.2.2純扭構(gòu)件的開裂扭矩矩形截面純扭構(gòu)件開裂扭矩Tcr的計算8.2.2純扭構(gòu)件的開裂扭矩h-bbb/2b/2

8、全截面每個點都破壞截面才最終破壞？對混凝土可能嗎？矩形截面純扭構(gòu)件8.2.2純扭構(gòu)件的開裂扭矩混凝土是介于二者之間的彈塑性材料。按彈性理論計算的Tcr比試驗值低，按塑性理論計算的Tcr比試驗值高。對于低強(qiáng)度等級混凝土，具有一定的塑性性質(zhì)；對于高強(qiáng)度等級混凝土，其脆性顯著增大。截面上混凝土剪應(yīng)力不會出現(xiàn)理想塑性材料那樣完全的應(yīng)力重分布，而且混凝土應(yīng)力也不會全截面達(dá)到抗拉強(qiáng)度ft。在拉壓復(fù)合應(yīng)力作用下，混凝土的抗拉強(qiáng)度低于單向受拉時的抗拉強(qiáng)度。