混凝土结构设计原理第8章受扭构件扭曲截面受力性能与设计课件.ppt

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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平衡扭转协调扭转8.1一般说明结构工程中扭转的分类平衡扭转(equilibriumtorsion)T=HeHeH平衡扭转由荷载作用直接引起的，可用结构的平衡条件求得。雨篷梁、曲线形梁、偏心受力箱梁、螺旋楼梯均属于这一类扭转。结构工程中扭转的分类协调扭转(compatibilitytorsion)协调扭转此梁受扭由于超静定结构构件之间的连

2、续性，在某些构件中引起的扭转。次梁梁端由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩，该负弯矩即为主梁所承受的扭矩作用。工程中纯扭构件很少，大部分属于压、弯、剪、扭复合受力构件。纯扭是研究复合受扭受力性能的基础。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试验研究分析截面上的应力分布由τ产生的主拉应力σtp和主压应力σcp，作用在与构件轴线成45°的方向。最大扭转剪应力τmax发生在截面长边中点；长边中点首先出现沿

3、45度方向的斜裂缝8.2.1试验研究分析素混凝土纯扭构件的受扭性能螺旋状延伸至顶面和底面在顶面和底面裂缝又大致沿45度方向延伸形成三面开裂、一面受压的空间斜曲面受压面混凝土压坏扭断脆性破坏■由于素混凝土构件的受扭承载力很低且表呈现出明显的脆性特点，通常在构件中配置一定数量的抗扭钢筋以改善其受扭性能。■由前述主拉应力方向可见，受扭构件最有效的配筋应形式是沿主拉应力迹线成螺旋形布置。■但螺旋形配筋施工复杂，且不能适应变号扭矩的作用。■实际受扭构件的配筋是采用封闭箍筋与抗扭纵筋形成的空间配筋形式。8.2.1试

4、验研究分析素混凝土纯扭构件的受扭性能钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能8.2.1试验研究分析■开裂前，T-q关系基本呈直线关系。■开裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，构件的抗扭刚度明显降低，T-q关系曲线上出现一不大的水平段。■对配筋适量的构件，开裂后受扭钢筋将承担扭矩产生的拉应力，荷载可以继续增大，T-q关系沿斜线上升，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。钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能8.2.1试验研究分析■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

5、，与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服，T-q关系曲线趋于水平。■最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。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钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能8.2.1试验研究分析■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，T-q关系曲线趋于水平。■最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能破坏形态适筋受扭破坏当箍筋与纵筋配筋量适当时

6、，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,属于塑性破坏。少筋受扭破坏当受扭箍筋与纵筋或其中之一配置过少时，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。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，仍有一定的塑性。完全超筋受扭破坏当两种钢筋均过量时，

7、螺旋形裂缝多而密，破坏时两种钢筋均未屈服，裂缝间混凝土被压碎，为脆性破坏，称为超筋受扭破坏，具有脆性性质。8.2.1试验研究分析hb矩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截面上一点的破坏决定全截面的破坏？合理？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

8、全截面每个点都破坏截面才最终破坏？对混凝土可能吗？矩形截面纯扭构件8.2.2纯扭构件的开裂扭矩混凝土是介于二者之间的弹塑性材料。按弹性理论计算的Tcr比试验值低，按塑性理论计算的Tcr比试验值高。对于低强度等级混凝土，具有一定的塑性性质；对于高强度等级混凝土，其脆性显著增大。截面上混凝土剪应力不会出现理想塑性材料那样完全的应力重分布，而且混凝土应力也不会全截面达到抗拉强度ft。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拉强度。