受扭构件的截面承载力计算

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1、第八章受扭构件的截面承载力计算本章重点1.概述（平衡扭转和协调扭转的概念）2.构件的开裂扭矩（开裂扭矩的计算方法，矩形和T形、Ⅰ形截面构件开裂扭矩的计算）3.纯扭构件的受扭承载力计算（抗扭配筋形式，纯扭构件的破坏形态，抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比，矩形、T形、Ⅰ形截面构件纯扭承载力计算）4.弯剪扭构件承载力的计算（剪扭构件的计算，剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，弯剪扭构件承载力的计算步骤）8.1概述两类受扭构件：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），称为平衡扭转EquilibriumTorsi

2、on。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。一、素混凝土的纯扭构件8.2纯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

3、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。二、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。构件的抗扭

4、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。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。三、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

5、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。◆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。8.3纯扭构件的承载力计算8.3.1开裂扭矩的计算开裂扭矩等于构件即

6、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一、矩形截面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二、箱形截面封闭的箱形截面，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

7、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。三、带翼缘截面带翼缘截面有效翼缘宽度应满足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的条件，且hw/b≤6。8.3.2纯扭构件承载力计算公式《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。基本公式限制条件：（1)0.6≤≤1.7，当>1．7时，按＝1.7计算。(2)为防止少筋脆性