钢筋混凝土受扭构件承载力受扭构件课件.ppt

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1、混凝土结构ConcreteStructure第八章钢筋混凝土受扭构件承载力计算TorsionMembers第八章受扭构件的扭曲截面承载力§8.1概述§8.2纯扭构件的试验研究§8.3矩形截面纯扭构件的扭曲承载力计算基本要求重点、难点试验研究：受力全过程及破坏特征。矩形截面纯扭构件的承载力计算及其适用条件；剪扭共同作用下的构件承载力计算；弯扭共同作用下的构件承载力计算。矩形截面纯扭及复合受扭承载力计算图8-1平衡扭转与协调扭转图例(a)(b)(c)(d)He0MT=He0H边框架主梁次梁§8.1概述扭转的类型平衡扭转：雨蓬梁，吊车梁协调

2、扭转：平面折梁，边框架主梁第八章受扭构件◆构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出◆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。平衡扭转EquilibriumTorsion在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭够的抗扭刚度有关，称为协调扭转CompatibilityTorsion。对于协调扭转，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。协调扭转EquilibriumTorsion平衡扭转的扭矩不随构件的刚度变化

3、而变化，而协调扭转的扭矩与刚度变化相关。实际构件受扭的情况：纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭–––梁地震荷载作用下的角柱承受扭矩–––柱两类扭转的差别：纯扭构件的试验研究§8.2裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力性能，符合圣维南弹性扭转理论。图8-2所示为理论计算曲线与试验曲线的对比关系。扭矩T(kN∙m)Tcr扭转角φ（deg/m）图8-2开裂前性能8.2.1裂缝出现前的性能8.2.2裂缝出现后的性能裂缝出现后，构件截面的扭转刚度降低，受扭钢筋用量越少，构件截面的扭转刚度降低越多。图8-5纯扭构件开裂后性能箍筋拉应变扭矩T(kN∙m)TuT

4、cr扭转角φ（deg/m）受扭钢筋的存在使开裂扭距较素混凝土构件约高10%-30%破坏裂缝图8-4纯扭构件的破坏展开图■对配筋适量的构件，初始裂缝发生在剪应力最大处，之后裂缝不断向构件内部和沿主压应力迹线发展延伸，在构件表面裂缝呈螺旋状。■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、少筋破坏和超筋破坏。◆对于箍筋和纵筋配置都合适的情况，与临界（斜）裂缝相交的钢筋都能先达

5、到屈服，然后混凝土压坏，与受弯适筋梁的破坏类似，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。◆当配筋数量过少时，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，与受弯少筋梁类似，呈受拉脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。◆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。◆由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成，当两者配筋量相差过大时，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。破坏特征8.3

6、.1素混凝土纯扭构件的受力性能试验表明：当tp>ft长边中点先裂，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、脆性破坏。图8-6矩形截面受扭构件Ttp矩形截面纯扭构件承载力计算§8.3第八章受扭构件弹性分析：认为材料塑性充分发展，全截面从表面至中心达到max所计算的扭矩抗力。…8－2若砼为弹性材料，当最大扭剪应力或最大主拉应力达到砼抗拉强度ft时，构件开裂，开裂扭矩：…8－1塑性分析素梁开裂扭矩计算公式：Tcr=0.7ftWt…8－3…8－4对于矩形截面：◆混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介于两者之

7、间的弹塑性材料，◆达到开裂极限状态时截面的应力分布介于弹性和理想弹塑性之间，因此开裂扭矩也是介于Tcr,e和Tcr,p之间。◆为简便实用，可按塑性应力分布计算，并引入修正降低系数以考虑应力非完全塑性分布的影响。◆根据实验结果，修正系数在0.87~0.97之间，《规范》为偏于安全起见，取0.7。于是，开裂扭矩的计算公式为，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。◆为避免壁厚过薄对受力产生不利影响，规定壁厚tw≥bh

8、/7，且hw/tw≤6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钢筋混凝土纯扭构件的受力性能1.受扭钢筋的配筋形式最理想的配筋方式是在靠近