�5受扭构件的强度计算.ppt

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1、§5受扭构件的强度计算提要本章的主要内容：开裂扭矩的计算，各种截面的受扭抵抗矩钢筋混凝土受扭构件的配筋特点和构造要求纯扭构件的受扭性能，箍筋和纵筋配筋率的影响配筋强度比概念及其对受扭性能的影响纯扭构件的受扭承载力计算公式和配筋设计方法剪-扭相关作用及其计算弯-剪-扭构件的承载力计算及配筋受扭构件计算的截面限制条件、最小配筋率概述基本概念1.受扭构件：凡外荷载在截面上产生扭矩的构件分为2.例：①T形梁桥、集中荷载不通过对称轴②弯梁桥内产生较大的内扭矩纯纽构件开裂过程开裂扭矩：构件受扭后，截面内产生剪应力τ，形成σtp和σcpσtp=σcp与轴线相

2、交45°，若σtp→ft构件就会开裂无筋的矩形砼构件在扭矩作用下，长边最弱处产生一条斜裂缝向两端延伸与梁轴线交角α=45°三面开裂。第四个面上处于受压最大的应力状态，直至压碎，破坏截面为一空间扭曲裂面抗扭钢筋组成：纵筋+箍筋，缺一不可抗扭钢筋对提高构件抗裂性作用不大，但可以提高极限抗扭强度、延性。图5-2纯扭构件开裂前的剪应力状态配置箍筋的纵筋的受扭构件，当配筋适当时，开裂后穿过斜缝的箍筋和纵筋屈服,主裂缝，第四个面压坏。衡量受扭构件的承载能力§5.1矩形截面纯纽构件的计算1）开裂扭矩的计算（1）理想弹性材料的抗扭强度式中T—计算扭矩b—矩形截

3、面短边h—矩形截面长边ψt—应力系数，随b/h的增大而增大b/h=1.0ψt=4.79b/h=0ψt=3.30(2)理想塑性材料分布规律最大剪力图5-5式中当b/h=1ψty=3.0当b/h=0ψty=2.0复杂截面可用堆砂比拟法来确定Tmax和τ之间的数值关系。堆砂底面积同抗扭横截面可得到T（由2V模拟）及τ（由tgθ模拟）之间的数值关系。(3)砼构件《公桥规》规定：非理想弹塑性体5.1.2矩形截面纯扭构件的破坏特征RC砼受扭构件裂缝出现前，其工作状态同无筋时，钢筋应力很小裂缝出现后，拉应力由钢筋承担。其钢筋配置，一般由穿过斜裂缝的纵筋和箍筋

4、形成钢筋骨架。根据配筋量的不同以下三种情况：如图5-61）若配置的箍筋纵筋数量合适，随T增加，σsv→fsv裂缝的数量及裂宽增加，σs→fs一个面上的砼被压碎破坏。具有塑性破坏特征。2）箍筋或纵筋配置过多或同时配置过多，多条裂缝，钢筋未屈服，砼被压碎破坏。超筋或部分超筋。3）过少时，一裂即屈服，压碎破坏。后二者均有脆性破坏之特征。如图5-65.1.3纯扭构件的承载力计算计算模式有空间桁架理论和斜弯破坏理论。1)空间桁架理论2）按斜弯理论计算纯扭构件试验指出：在纯扭的RC构件中将出现如图AB、BC、CD三段连续的斜裂缝，AD为倾斜的斜压区，整个

5、破坏面为一空间扭曲面。计算中可作以下假定：1.基本假定：（1）受拉纵筋和抗扭箍筋同时达到屈服强度（2）受压区AD的受压区高度x，可近似地取用2倍保护层厚度，即x=b-bcor（3）假定受压区的合力近似作用于受压区的形心（4）不考虑受拉区砼的工作（5）将倾斜的斜曲面近似地看作是斜平面（6）忽略纵筋的暗销力和骨料咬合力的作用2.计算图式—构件核心周边单位长度上的纵向钢筋内力，若等距布置，—沿构件轴线单位长度上的箍筋内力；Ⅰ—Ⅰ轴—通过受压区形心而平行于x轴Ⅱ—Ⅱ轴—通过受压区形心而平行于y轴即5.1.4《公路桥规》对矩形截面纯扭构件的承载力计算抗扭

6、承载力计算公式：式中：Td—扭矩组合设计值(N•mm)Tu—抗扭承载力（N）Wt—受扭塑性抵抗矩（mm3）,Asv1—箍筋单肢截面积（mm2）Acor—箍筋内表面所围成的混凝土核心面积，此处bcor和hcor分别为核心面积的短边和长边边长Sv—混凝土轴心抗拉强度设计值（MPa）fsv—抗扭箍筋抗拉强度设计值（MPa）ζ—纯扭构件纵筋与箍筋的配筋强度比。0.6≤ζ≤1.7当ζ>1.7时，取ζ=1.71)抗扭箍筋的上限值Td—扭矩组合设计值Wt—受扭塑性抵抗矩（mm3）,fcu,k—混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）2)抗扭箍筋的下限值若满足上式

7、，可不进行抗扭承载力计算，但必须按构造要求配置抗扭钢筋箍筋配筋率应满足纵筋配筋率应满足5.2弯剪扭构件的计算5.2.1弯剪扭构件的破坏类型T．V．M复杂，与外部荷载条件和构件的内在因素有关。扭弯比:扭剪比:对称纵筋的配置相对关系如图5-10非对称配筋（适筋）纯扭弯扭弯剪扭构件破坏类型剪力较小时第Ⅰ类型（弯型）受压区在构件的顶面（如下图）。扭弯比较小，弯矩主导，或底部配筋很多。底部先开裂—两侧面开裂第Ⅱ类型（弯扭型）受压区在构件的一个侧面（如图）扭矩或剪力起控制作用。扭剪比χ（T/Vb）也较大,竖向侧面先开裂。上、下底面开裂，另一竖向侧面受压第Ⅲ

8、类型（扭型）受压区在构件的底面（如图）。扭弯比较大，顶部钢筋明显少于底部纵筋时，顶部弯曲受拉区，底部扭压，底部混凝土压碎扭矩与剪力共同作用扭剪比与裂缝