第7章_受扭构件计算.ppt

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1、第七章受扭构件承载力计算1本章主要内容7.1概述7.2受扭构件试验研究7.3矩形截面纯扭构件的承载力计算7.4受弯剪扭构件承载力的计算7.5受扭构件的构造要求2扭转的类型平衡扭转：雨蓬梁，吊车梁协调扭转：平面折梁，边框架主梁(a)(b)(c)(d)He0MT=He0H边框架主梁次梁7.1概述平衡扭转扭矩不随构件刚度变化，协调扭转扭矩与刚度变化相关。规范所提出的受扭承载力计算公式主要是对平衡扭转而言。由外荷载直接作用产生的扭转，扭矩课由静力平衡条件求出，与构件的抗扭刚度无关。超静定结构中由于变形的协调使截面产生的扭转。3当tp>ft长边中点先裂，

2、然后延伸至上、下短边，形成三面受拉，一面受压的空间扭曲面、构件断裂破坏，呈脆性破坏。开裂扭矩与破坏扭矩基本相等。Ttp7.2受扭构件试验研究7.2.1矩形截面素混凝土纯扭构件试验研究41抗扭配筋的形式最理想的配筋方式是在靠近构件表面处设置呈45°走向的螺旋形钢筋，但施工不便，反向扭矩失效。分解为竖向（封闭箍筋）和水平（沿周边均匀对称布置的纵筋）组成抗扭骨架。受扭开裂要配抗扭钢筋形成大约45°方向的螺旋式裂缝7.2.2钢筋混凝土受扭构件试验研究封闭箍筋抗扭纵筋52钢筋混凝土受扭构件试验研究破坏特征与纵筋和箍筋的数量有关（1）纵筋和箍筋数量过少时

3、–––少筋构件（脆性破坏）裂缝一旦出现，由于钢筋过少，不能承受混凝土开裂卸载传来的主拉应力，很快屈服，构件立即破坏。破坏扭矩接近于开裂扭矩。T开裂表面形成螺旋裂缝抗扭钢筋受力（2）纵筋和箍筋的配置适当–––适筋构件（延性破坏）混凝土开裂后抗扭钢筋承担拉应力，构件不会立即破坏。形成多条45度螺旋斜裂缝，纵筋和箍筋应力不断增加，最终在某薄弱部位屈服，最后构件三面开裂，一面混凝土压碎破坏，形成空间扭曲破坏面。6设计时要做到使构件破坏有征兆，且承载力高，材料充分利用，只能采用（2）、（3）两种，避免（1）、（4）两种；同时抗扭纵筋和箍筋应合理搭配。2钢筋

4、混凝土受扭构件试验研究（3）箍筋或纵筋中一种数量过多部分超筋破坏（具有塑性破坏特征）混凝土开裂后，配置适量的钢筋首先屈服，受压边混凝土压碎，配置过多的钢筋不屈服。（4）纵筋和箍筋都配置过多完全超筋构件（脆性破坏）混凝土开裂后，抗扭钢筋受力，混凝土形成多而密的螺旋裂缝，在箍筋和纵筋屈服前混凝土压碎破坏。7概念：纵筋和箍筋配筋强度比ξ反映两种钢筋合理用量比的参数。沿构件截面核心周长单位长度内的受扭纵筋的承载力沿构件长度方向内单位长度的一侧受扭箍筋的承载力注：均匀布置的抗扭纵筋全部截面面积；箍筋只计算单肢截面面积。封闭箍筋抗扭纵筋8当0.52.0

5、，一般两者可以发挥作用。《规范》规定：0.61.7当=1.2，纵筋和箍筋的用量比最佳。试验表明：概念：纵筋和箍筋配筋强度比ξ97.3纯扭构件承载力计算7.3.1素混凝土纯扭构件1弹性分析法截面某一点处剪应力值达到极限强度，则认为整个构件破坏。截面长边中点处剪应力为：从试验知按弹性理论导出外边缘max时的扭矩比实测扭矩低很多，用弹性分析方法低估了素混凝土的抗扭承载力。102塑性分析法Wt–––截面抗扭塑性抵抗矩，对于矩形截面为截面破坏时，材料塑性充分发展，各点应力均达到材料的强度，截面上各点剪应力均达到ft。混凝土并非理想塑性材料，故实际

6、梁的抗扭承载力介于弹性分析和塑性分析结果之间3规范计算方法7.3.1素混凝土纯扭构件高估了其受扭承载力。11推导：矩形截面抗扭塑性抵抗矩纯扭构件理想塑性分布图12——腹板部分矩形截面的受扭塑性抵抗拒——受压区翼缘矩形截面的受扭塑性抵抗矩——受拉区翼缘矩形截面的受扭塑性抵抗矩推广：T形和工字形截面抗扭塑性抵抗矩bfhbhfbfbbfhfhfh137.3.2钢筋砼矩形截面纯扭构件承载力计算迄今为止，钢筋砼受扭构件扭曲截面受扭承载力的计算，主要以变角空间桁架模型和斜弯理论（扭曲破坏面极限平衡理论）为基础的两种计算方法，《砼设计规范》采用的前者，

7、《公路桥梁规范》采用的后者。试验分析和理论研究表明，在裂缝充分发展且钢筋应力接近屈服强度时，截面核心砼退出工作，从而实心截面的钢筋砼受扭构件可以假想为一箱形截面构件。如图P164图7－6所示。此时，具有螺旋形裂缝的砼外壳、纵筋和箍筋共同组成空间桁架以抵抗扭矩。变角空间桁架模型的基本假定有：1）砼只承受压力，具有螺旋形裂缝的砼外壳组成桁架的斜压杆，其倾角为α；2）纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；3）忽略核心砼的受扭作用及钢筋的销栓作用。147.3.2钢筋砼矩形截面纯扭构件承载力计算由此，按变角度空间桁架模型理论可得出这样四个基本的静力

8、平衡方程。（如P164图7－6所示）分别为：箱形截面侧壁中环向剪力流：全部纵筋拉力合力：箍筋拉力：砼的平均压应力：157.3.2钢筋砼矩