g混凝土构件受扭性能

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1、第七章混凝土构件受扭性能混凝土结构基本原理一、工程实例平衡扭转----静定问题约束扭转----超静定问题受扭构件中通常也配置纵筋和箍筋以抵御扭矩二、纯扭构件的破坏特征1.素混凝土纯扭构件Tmax裂缝1122T(T)T(T)受压区素混凝土纯扭构件先在某长边中点开裂形成一螺旋形裂缝，一裂即坏三边受拉，一边受压.纯扭构件的承载力无腹筋构件一个素混凝土矩形截面构件承受扭矩　　的作用，加载初始阶段，截面剪应力按弹性分布，最大剪应力发生在截面长边中间，若忽略截面上正应力，则最大主拉应力　　　　发生在同一位置，与纵轴成45°角。扭矩增大，剪应力增加，

2、出现塑性变形，当主拉应力达后，构件首先在侧面（长边）中部出现斜裂缝，垂直主拉应力，然后两端同时沿45°方向延伸，并转向短边侧面，当三侧面裂缝贯通后，沿第四侧面（长边）撕裂，形成翘曲的扭转破坏面，构件断成两截，而其他位置一般不再发生裂缝。构件极限扭矩等于或稍大于开裂扭矩。可见,混凝土受扭破坏前，塑性变形有一定发展，但不充分。受扭时混凝土处于二轴拉／压状态，抗拉强度远低于单轴抗压强度分析表明：受纯扭时，裂缝沿与纵轴成45°角出现在一个侧面，并延伸到底面与顶面的受拉区，破坏时三个面的裂缝相互贯通，另外第四侧面受有主压应力，但在该主压应力的垂直方向受有主拉应

3、力，最后发生撕裂破坏。二、纯扭构件的破坏特征1.钢筋混凝土纯扭构件T(T)T(T)钢筋混凝土纯扭构件开裂前钢筋中的应力很小开裂后不立即破坏，裂缝可以不断增加，随着钢筋用量的不同，有不同的破坏形态有腹筋构件纵筋和箍筋构成了腹筋扭矩很小时，剪应力分析与弹性分析一致，腹筋基本不起作用。当截面侧面（长边）混凝土主拉应力达到混凝土抗拉强度，出现45°方向斜裂缝，与箍筋相交的腹筋拉应力突然增大。扭矩增大,斜裂缝数量增多，形成间距大致相等的平行裂缝组，逐渐延伸至构件各侧面，成为多重螺旋状表面裂缝，并由表面深入截面内部，外层混凝土退出工作，腹筋承当更大的扭矩，扭

4、转角增大加快，抗扭刚度逐渐降低。当腹筋达到屈服强度时，裂缝加宽，相邻腹筋随之屈服，扭转角加快发展，当斜裂缝一条宽度超过其他裂缝，成为临界斜裂缝，扭矩不再加大，而扭转角继续增大，达到极限扭矩。.最终破坏形态：三面螺旋形受拉裂缝、一面（截面长边）受压的斜扭破坏面。二、纯扭构件的破坏特征1.钢筋混凝土纯扭构件破坏形态少筋破坏：裂后钢筋应力激增，构件破坏适筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，钢筋屈服，混凝土压碎，构件破坏超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，钢筋未屈服部分超筋破坏:裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，纵筋或

5、箍筋未屈服设计时应避免出现三、纯扭构件的开裂扭矩1.矩形截面纯扭构件bhmaxbhftftftftd2d1F2F2F1F1bhb/2b/2弹性材料理想弹塑性材料矩形截面的抗扭塑性抵抗矩，亦可用砂堆比拟导出。三、纯扭构件的开裂扭矩弹性解：圆形截面承受纯扭矩　　作用，截面保持平截面，正应力为零，剪应力沿半径线性分布。——截面极惯性矩——圆形截面受扭弹性抵抗矩.矩形截面在纯扭矩　　作用下，截面翘曲，不在保持平截面，当受约束时，截面出现正应力，截面剪应力不再线性分布，形心和四角剪应力为零，周边剪应力曲线分布，最大剪应力发生在长边中点。——矩形截面受扭弹性抵

6、抗矩塑性解：理想塑性材料受纯扭矩，当截面剪应力均达到材料极限强度　时，为极限扭矩　　，由极限平衡理论，得：圆形截面：——圆形截面受扭塑性抵抗矩——矩形截面受扭塑性抵抗矩矩形截面：.三、纯扭构件的开裂扭矩1.矩形截面纯扭构件d2d1F2F2F1F1bhb/2b/2理想弹塑性材料混凝土材料并非理想弹塑性材料，故可取三、纯扭构件的开裂扭矩2.T形、I形截面纯扭构件bf’bhhf’1’3’2’132用1‘2’3‘填补123简化成三棱柱对T形I形截面的受扭构件，可分成若干个矩形求Tcri。再求和Tcri。划分原则：首先满足较宽板带的完整性。以T形截面为例试

7、验表明，挑出部分不应超过翼缘厚度的3倍三、纯扭构件的开裂扭矩3.闭口薄壁纯扭构件砂堆体积=相应实心砂堆体积–将空心部分看作是实心而得的砂堆体积得出Wt四、矩形截面纯扭构件承载力1.基本假定TF4+F4=Ast4stF3+F3=Ast3stF2+F2=Ast2stF1+F1=Ast1stsT箍筋纵筋裂缝*箱形截面：忽略核心区混凝土的作用*变角度空间桁架*混凝土开裂后不承受拉力*忽略混凝土斜杆的抗剪作用*忽略纵筋和箍筋的销栓作用四、矩形截面纯扭构件承载力2.承载力计算分析TF4+F4=Ast4stF3+F3=Ast3stF2+

8、F2=Ast2stF1+F1=Ast1stsT箍筋纵筋裂缝hq=TtetebAcor定义剪力流