受扭构件扭曲截面受力性能与设计

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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纯扭构件的受扭承载力计算剪扭复合构件承载力计算弯、剪、扭复合受扭构件承载力计算压、弯、剪、扭复合受扭构件承载力计算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平衡扭距和协调扭距平衡扭距：由荷载作用直接引起的，可用结构的平衡条件求得。协调扭距：由于超静定结构构件之间的连续性，在某些构件中引起的扭矩。次梁梁端由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩，该负弯矩即为

2、主梁所承受的扭矩作用。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8.2.1试验研究分析素混凝土纯扭构件的受扭性能构件长边中点首先出现沿45度方向的斜裂缝↓延伸至顶面和底面↓形成三面开裂、一面受压的空间斜曲面↓受压压面混凝土压坏↓扭断破坏钢筋混凝土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受扭箍筋与纵筋或其中之

3、一配置过少时，混凝土一开裂，受扭钢筋应力立即达到屈服强度，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配筋量适当时，主裂缝中的纵筋和箍筋应力先达到屈服强度，主裂缝迅速开展，使斜曲裂面的受压区混凝土被压碎而破坏，称为适筋受扭破坏。8.2.1试验研究分析8.2.1试验研究分析部分超筋受扭破坏当箍筋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。破坏时一种钢筋未屈服，而另一种钢筋早已屈服，构件因混凝土被压坏而破坏。完全超筋受扭破坏当两种钢筋均过量时，破坏时两种钢筋均未屈服，混凝土被压碎，为脆性破坏，称为超

4、筋受扭破坏。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斜裂缝角不等于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fyfyfyvfyv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8.2.2纯扭构件的开裂扭矩弹性受扭构件的受力特点变形不符合平截面假定；截面上剪应力分布为曲线；四角处的剪应力为零；最大剪应力在截面长边的中点。开裂扭距混凝土开裂前表现出受拉塑性；假定混凝土开裂前为理想塑性材料（截面上各点的剪应力均达到混凝土的抗拉强度后构件才开裂）；假定剪应力走向与弹性分析结果相同。hb矩

5、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

6、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8.2.2纯扭构件的开裂扭矩T形、I形截面纯扭构件8.2.2纯扭构件的开裂扭矩箱型截面纯扭构件截面受扭塑性抵抗矩应按整体截面计算开裂扭距开裂扭矩计算受扭塑性抵抗矩矩形截面T、I形截面箱型截面纯扭构件力学模型的发展1929

7、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

8、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。8.2.3纯扭构件的受扭承载力变