第6章 钢筋溷凝土受扭构件承载力计算ppt课件.ppt

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1、第6章钢筋混凝土受扭构件承载力计算本章重点了解受扭构件的分类和受扭构件开裂，破坏机理；掌握受扭构件的设计计算方法；熟悉公路桥涵工程与建筑工程关于受扭结构构件计算的相同与不同之处；熟悉钢筋混凝土受扭构件的构造要求。6.1概述两类受扭构件：平衡扭转和协调扭转构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出，与构件刚度无关，如图所示支承悬臂板的梁、偏心荷载作用下的梁（箱形梁、吊车梁），称为平衡扭转。对于平衡扭转，受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。在超静定结构，若扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关，称为协调扭转。对

2、于协调扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内力重分布进行扭矩计算。第八章受扭构件素混凝土的纯扭构件6.2受扭构件的试验研究在扭矩作用下，截面上任何一点只有剪应力，矩形截面受扭构件最大剪应力tmax发生在截面长边中点，由于剪应力产生的主拉应力和主压应力分别与纵轴成45。和135。，其大小就等于剪应力，当主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。对于素混凝土构件，开裂会迅速导致构件破坏，破坏面呈一空间扭曲曲面。钢筋混凝土纯扭构件抗扭钢筋有两种：抗扭纵筋和抗扭箍筋，两者

3、不可缺一，抗扭纵筋应沿构件截面的周边均匀布置。当主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，拉力卸给钢筋。随荷载增加，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸，并且形成许多新的裂缝，构件表面形成连续的螺旋状裂缝。当接近极限扭矩时，在构件长边上有一条裂缝发展成为临界裂缝，并向短边延伸，与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服，最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。构件的抗扭承载力与抗扭钢筋的用量有关，抗扭钢筋有抗扭箍筋和抗扭纵筋两部分组成，这两种钢筋的数量即强度相对大小对构件的承载力有一定影响，试验表明：当抗扭箍筋相对较少时，抗扭强度由抗扭箍筋控制，即多配的纵

4、筋起不到提高抗扭强度的作用，当纵筋配置较少时，抗扭强度由抗扭纵筋控制。破坏形式按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为适筋破坏、少筋破坏、部分超筋破坏和超筋破坏。◆适筋破坏:箍筋和纵筋配置都适当，与临界（斜）裂缝相交的钢筋都能先达到屈服，然后混凝土压坏，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。◆少筋破坏：当箍筋和纵筋配筋数量过少时，配筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力，一旦开裂，将导致扭转角迅速增大，构件呈明显的脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。◆超筋破坏：当箍筋和纵筋配置都过大时，则会在钢筋屈服前混凝土就压坏，为受压脆性破坏。受扭构件的这种超筋

5、破坏称为完全超筋，受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。◆部分超筋破坏：当箍筋和纵筋配筋量相差过大时，会出现一个未达到屈服、另一个达到屈服的部分超筋破坏情况。6.3建筑工程中受扭构件承载力计算6.3.1纯扭构件承载力计算开裂扭矩等于构件即将开裂时截面单位面积上的内力对中心的力矩和，因此，开裂扭矩与开裂时截面上的应力有关，混凝土既不是弹性的，也不是完全塑性的，按弹性理论分析和塑性理论分析都不合适，《规范》给出的开裂扭矩计算公式，是近似采用塑性材料的应力分布计算，但要乘以降低系数。截面受扭塑性抵抗矩1.矩形截面钢筋混凝土纯扭构件按塑性理论此时截面上的剪应力分布如图所示分为四个区，

6、取极限剪应力为ft，分别计算各区合力及其对截面形心的力偶之和，可求得塑性总极限扭矩为，截面受扭塑性抵抗矩矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算《规范》给定的纯扭构件承载力计算公式为：公式中的系数是根据试验得到的，是取的试验点的下包限。配筋强度比z试验表明，当0.5≤z≤2.0范围时，受扭破坏时纵筋和箍筋基本上都能达到屈服强度。但由于配筋量的差别，屈服的次序是有先后的。《规范》建议取0.6≤z≤1.7，设计中通常取z=1.0~1.3。2.T形和工字形截面纯扭构件承载力计算有效翼缘宽度应满足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的条件，且hw/b≤6。3.箱形截面钢筋混凝土纯扭

7、构件封闭的箱形截面，其抵抗扭矩的作用与同样尺寸的实心截面基本相同。实际工程中，当截面尺寸较大时，往往采用箱形截面，以减轻结构自重，如桥梁中常采用的箱形截面梁。为避免箱形截面的壁厚过薄对受力产生不利影响，规定壁厚tw≥bh/7，且hw/tw≤6。6.3.2弯剪扭构件承载力计算1.矩形截面弯剪扭构件承载力计算扭矩使纵筋产生拉应力，与受弯时钢筋拉应力叠加，使钢筋拉应力增大，从而会使受弯承载力降低。而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力。弯剪扭构件的破坏形态与三个外力之间的比例