钢筋混凝土结构设计第8章 受扭构件扭曲截面受力性能与设计课件.ppt

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1、第8章受扭构件扭曲截面受力性能与设计本章主要内容受扭构件的受扭承载力计算压弯剪扭的复合受扭性能受扭构件的力学模型平衡扭矩协调扭矩8.1一般说明结构工程中扭转的分类平衡扭矩(equilibriumtorsion)协调扭矩(compatibilitytorsion)T=HeHeH平衡扭矩协调扭矩此梁受扭试验研究分析→建立受扭计算模型开裂扭矩的计算纯扭构件的受扭承载力8.2纯扭构件的受力性能和扭曲截面承载力计算素混凝土纯扭构件的受扭性能8.2.1试验研究分析τσTT45oABCDABCD截面上的应力分布三面开裂，一面受压的空间扭曲破坏面截面上的应力分布空间扭曲破坏面钢筋混凝土

2、纯扭构件的受扭性能受扭钢筋受扭纵筋受扭箍筋破坏形态少筋受扭破坏当钢箍与纵筋配置过少，或箍筋间距过大，其破坏与素混凝土构件破坏相似，呈脆性破坏，称为少筋受扭破坏。适筋受扭破坏当箍筋与纵筋适当时，发生适筋受扭破坏；纵筋，箍筋先屈服，后混凝土被压碎。部分超筋受扭破坏当钢箍和纵筋中一种配置合适，另一种配置过多，称为部分超筋受扭破坏。完全超筋受扭破坏当两种钢筋均过量时，混凝土被压碎，为脆性破坏，称为超筋受扭破坏。8.2.1试验研究分析钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能适筋受扭的破坏过程的特点裂缝转角不等于45度受扭钢筋均能屈服有临界斜裂缝钢筋先屈服，混凝土后压坏属于塑性破坏fyfyfyvfy

3、v临界斜裂缝纵筋与箍筋均能够达到屈服钢筋混凝土受扭构件的裂缝8.2.1试验研究分析hb矩形截面纯扭构件开裂扭矩的计算开裂时混凝土的拉应变很小，因此，钢筋的应力也很小，对提高开裂荷载作用不大，在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响。开裂前截面剪应力的分布45o45o45oh-bbb/2b/2截面剪应力分布简化模式8.2.2纯扭构件的开裂扭矩矩形截面纯扭构件开裂扭矩Tcr的计算8.2.2纯扭构件的开裂扭矩h-bbb/2b/2矩形截面纯扭构件《规范》中开裂扭矩Tcr的取值其中系数0.7综合反映了混凝土塑性发挥的程度和双轴应力下混凝土强度降低的影响。修正系数取值的几个原因混凝土并非理想

4、塑性；在拉压复合应力作用下，混凝土的抗拉强度低于单向受拉时的抗拉强度；对于素混凝土，取值0.87~0.97；对于钢筋混凝土，取值0.86~1.06。8.2.2纯扭构件的开裂扭矩hbh’fb’fhbh’fb’fhfT形和I形截面纯扭构件为简化计算，可将T形和I形截面分成若干个矩形截面整截面的Wt为各分块矩形Wt之和分块原则是：首先满足较宽矩形部分的完整性Wt的计算方法8.2.2纯扭构件的开裂扭矩纯扭构件力学模型的发展1929年，德国人Rausch.E在其博士论文“DesignofReinforcedConcreteinTorsion”中首先提出了空间桁架模型。1945年，瑞典人

5、H.Nylander提出了视混凝土为理想塑性材料的塑性理论计算方法。1958年，前苏联人提出了扭面平衡法。1968年，Lampert,P.与Thurlimann,B.在论文“TorsionTestsonReinforcedConcreteBeams”中提出了变角空间桁架模型。8.2.3纯扭构件的受扭承载力空间桁架模型与变角空间桁架模型钢筋混凝土实心构件与空心构件极限扭矩基本相同，因而可简化为箱形截面。空间桁架模型认为混凝土沿450的斜杆，变角空间桁架模型认为此角是变化的。变角空间桁架模型ＦＴssbcorhcor8.2.3纯扭构件的受扭承载力hcorVhChChVhVbCb变角

6、空间桁架模型8.2.3纯扭构件的受扭承载力截面核心区部分的周长受扭纵筋与受扭箍筋的配筋强度比构件受扭承载力核心区的面积矩形截面纯扭构件的受扭承载力变角空间桁架模型与试验结果存在差异;《混凝土规范》参考了桁架模型，并认为受扭承载力Tu由混凝土的抗扭作用Tc与抗扭钢筋的作用Ts共同组成。8.2.3纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力8.2.3纯扭构件的受扭承载力系数可由试验实测数据确定;考虑到设计应用上的方便《规范》采用一根略为偏低的直线表达式。0.51.01.52.02.53.00.51.01.52.02.50设计时取较为合理。矩形截面纯扭构件的受扭承载力8.2.3

7、纯扭构件的受扭承载力承载力设计表达式：为保证受扭纵筋与箍筋都能达到屈服，《混凝土规范》规定T形和I形截面纯扭构件的扭矩分配总扭矩按照各单块矩形截面受扭塑性抵抗矩的比例分配给各矩形块。工程中纯扭构件很少，大多为复合受扭压、弯、剪、扭之间相互影响的性质称为相关性《规范》采用部分相关、部分叠加的计算方法压弯剪扭的相关性复合受扭的受力性能复合受扭的计算方法8.3复合受扭构件承载力计算剪扭承载力相关关系8.3.1剪扭构件承载力计算0.20.40.60.81.000.20.40.60.81.0剪力的存在使混凝土的抗