第6章 钢筋溷凝土受扭构件承载力计算-PPT课件

45ã ¡ ft
T 0 .7ftW cr t
b2 W (3hb) 截面受扭塑性抵抗矩 t 6
ft
ft
按塑性理论
45ã ¡ ft
ft ft
此时截面上的剪应力分 布如图所示分为四个区， 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，
bb 1bb2b b 1h b T f ( h b ) 2 4 b ( ) 2 t 24 22232 2 22 6 2 b f 3 h b ) t ( 6 2
2.T形和工字形截面纯扭构件承载力计算
bf'
hf '
h
Ö ¡
b
ô Ó ¼ ¦ Á ¦ · Ö ² ¼ · Ö Ç ø
ò » ¼ ¯ ¼ ô Ó ¦ Á ¦ · Ö ² ¼ · Ö Ç ø
bf'
hf '
W W W W t tw tf tf
b2 W (3 hb) tw 6
W tf
公式中的系数是根据试验得到的， A stl s A st1 ucor f yv
试验表明，当0.5≤ ≤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≤ ≤1.7，设计中通常取 =1.0~1.3。
第八章 受扭构件
6.2 受扭构件的试验研究
素混凝土的纯扭构件
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。
截面受扭塑性抵抗矩
b W (3hb) t 6
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：
f A yv st 1 T T 0 . 35 f W 1 . 2 A u t t cor s
fy A stl s A st1 ucor f yv
T
T T tm ax 2 bh W te
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。
◆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
1.矩形截面钢筋混凝土纯扭构件 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。
W tf
2 hf
h
b
hw
2
h
2 f
(b ) f b
(bf b)
hf
bf
2
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构件
bw
hw
tw
h
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。
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。
ß Á ± º ¿ ¹ Å ¤Õ ¸ ¶ È ´ ó
¼ Ê Ô ø Å ¤ª ×
ß Á ± º ¿ ¹ Å ¤Õ ¸ ¶ È Ð ¡
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 。
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破坏称 为完全超筋，受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。