ch07受扭构件截面承载力计算

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1、第七章受扭构件承载力计算7.1概述1、工程中的钢筋混凝土受扭类型2、实际中的受扭构件1、工程中的钢筋混凝土受扭类型由荷载的直接作用所产生的扭矩，这种构件所承受的扭矩可由静力平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无关，一般称为平衡扭矩。超静定结构中由于变形协调条件使截面产生的扭转（扭转系由结构或相邻构件间的转动受到约束所引起），构件所承受的扭矩与其抗扭刚度有关，称为协调扭矩。本章只讨论平衡扭转情况。两类受扭构件：平衡扭转和约束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

2、衡扭转EquilibriumTorsion。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，称为约束扭转CompatibilityTorsion。对于约束扭转，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。2、实际中的受扭构件纯扭构件（实际工程中是很少出现的）复合受扭构件：弯矩、剪力、扭矩共同作用（绝大多数情况）7.2开裂扭矩7.2.1纯扭构件（1）

3、试验研究分析1）无筋矩形截面在纯扭矩作用下，无筋矩形截面混凝土构件开裂前具有与均质弹性材料类似的性质，截面长边中点剪应力最大，在截面四角点处剪应力为零。当截面长边中点附近最大主拉应变达到混凝土的极限拉应变时，构件就会开裂。随着扭矩的增加，裂缝与构件纵轴线成450角向相邻两个面延伸，最后构件三面开裂，一面受压，形成一空间扭曲斜裂面而破坏。自开裂至构件破坏的过程短暂，破坏突然，属于脆性破坏，抗扭承载力很低。当扭矩很小时，混凝土未开裂，钢筋拉应力也很低，构件受力性能类似于无筋混凝土截面。随着扭矩的增大，在某薄弱截面的长边中点首先出现斜裂缝，此时扭矩

4、稍大于开裂扭矩Tcr。斜裂缝出现后，混凝土卸载，裂缝处的主拉应力主要由钢筋承担，因而钢筋应力突然增大。当构件配筋适中时，荷载可继续增加，随之在构件表面形成连续或不连续的与纵轴线成约35º～55º的螺旋形裂缝。扭矩达到一定值时，某一条螺旋形裂缝形成主裂缝，与之相交的纵筋和箍筋达到屈服强度，截面三边受拉，一边受压，最后混凝土被压碎而破坏。破裂面为一空间曲面。2）钢筋混凝土矩形截面（2）截面破坏的几种形态1）少筋破坏当纵筋和箍筋中只要有一种配置不足时便会出现此种破坏。斜裂缝一旦出现，其中配置不足的钢筋便会因混凝土卸载很快屈服，使构件突然破坏。破坏属

5、于脆性破坏，类似于梁正截面承载能力时的少筋破坏。设计中通过规定抗扭纵筋和箍筋的最小配筋率来防止少筋破坏；2）适筋破坏如前所述，当构件纵筋和箍筋都配置适中时出现此种破坏。从斜裂缝出现到构件破坏要经历较长的阶段，有较明显的破坏预兆，因而破坏具有一定的延性。3）部分超筋破坏当纵筋或箍筋其中之一配置过多时出现此种破坏。破坏时混凝土被压碎，配置过多的钢筋达不到屈服，破坏过程有一定的延性，但较适筋破坏的延性差。4）超筋破坏当纵筋和箍筋都配置过多时出现此种破坏。破坏时混凝土被压碎，而纵筋和箍筋都不屈服，破坏突然，因而延性差，类似于梁正截面设计时的超筋破坏。

6、设计中通过规定最大配筋率或限制截面最小尺寸来避免。（3）矩形截面纯扭构件的抗裂扭矩矩形截面纯扭构件的抗裂扭矩Tcr按下式计算式中0.7——考虑到混凝土非完全塑性材料的强度降低系数；ft——混凝土抗拉强度设计值；Wt——截面抗扭抵抗矩，按下式计算混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介于两者之间的弹塑性材料。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，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对于T形或工字形截面构件，《规范》将其划分为若干个矩形截面，然后按矩形截面分

7、别进行配筋计算。矩形截面划分的原则是首先保证腹板截面的完整性，然后再划分受压和受拉翼缘。划分的矩形截面所承担的扭矩，按其受扭抵抗矩与截面总受扭抵抗矩的比值进行分配。对腹板、受压和受拉翼缘部分的矩形截面抗扭塑性抵抗矩Wtw、Wtf′和Wtf分别按下列公式计算（4）T形或工字形截面截面总的受扭塑性抵抗矩为有效翼缘宽度应满足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的条件，且hw/b≤6。箱形截面的抗扭能力与同样尺寸的实心矩形截面基本相同。在实际工程中，对承受较大扭矩的构件，多采用箱形截面以减轻自重，如桥梁中常用的箱形截面梁。《规范》中还规定了箱形截面

8、的最小壁厚tw大于bh/7，且不小于hw/6，此处bh为箱形截面的宽度；hw为腹板的净高。对腹板、受压和受拉翼缘部分的矩形截面抗扭塑性抵抗矩Wtw、Wtf′和Wtf