混凝土结构设计原理PPT课件第5章 受扭构件承载力计算.ppt

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1、受扭构件承载力计算第五章5.1纯扭构件的破坏特征和承载力计算纯扭构件的T-θ曲线及裂缝分布5.1.1矩形截面纯扭构件的开裂扭矩5.1.2纯扭构件的破坏特征抗扭钢筋的形式抗弯-—纵向钢筋；抗剪——箍筋或箍筋+弯筋；抗扭——箍筋+沿截面周边均匀布置的纵筋，且箍筋与纵筋的比例要适当。破坏形态少筋破坏特征：构件开裂后，钢筋没有足够的能力承受混凝土开裂后卸给它的那部分扭矩，构件立即破坏。适筋破坏特征：正常配筋的情况下，随着外扭矩的增加，抗扭箍筋和纵筋首先达到屈服强度，然后主裂缝迅速开展，最后促使混凝土受压面被压碎，构

2、件破坏。超筋破坏特征：抗扭钢筋配置过多或混凝土强度过低，随着外扭矩增加，构件的混凝土先被压碎，从而导致构件破坏，而此时纵筋和箍筋均未屈服。部分超筋破坏特征：当抗扭箍筋或纵筋中的一种配置过多时，构件破坏时只有部分纵筋或箍筋屈服，而另一部分抗扭钢筋尚未达到屈服强度，这种构件称为部分超筋构件。5.1.3纯扭构件的承载能力计算理论基本假定：1、混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成桁架的斜压杆，倾角为α。2、纵筋和箍筋只承受拉力，分别构成桁架的腹杆和弦杆。3、忽略核心混凝土的抗扭作用及钢筋的销栓作用。1）

3、变角度空间桁架理论箱形截面侧壁的环向剪力流剪力流的大小：桁架杆内力由上式可知，构件的抗扭承载力主要与钢筋骨架的尺寸、箍筋的用量及其强度，以及纵筋与箍筋的相对用量有关，为了保证钢筋应力达到屈服强度前不发生混凝土压坏，必须限制斜压杆的平均应力。2）斜弯曲平衡理论极限承载能力：ⅡⅠ5.1.4《公路桥规》对纯扭构件承载能力计算计算公式：上限条件：下限条件：箍筋最小配筋率：纵筋最小配筋率：5.2弯、剪、扭共同作用下矩形截面构件承载力计算5.2.1弯剪扭构件破坏类型破坏特征的影响因素：外部荷载条件：扭弯比、扭剪比。内在

4、因素：截面形状、尺寸、配筋及材料强度。非对称配筋情况的承载力特征。对称配筋时的承载力特征。破坏类型第Ⅰ类型（弯型）受压区在构件的顶面MT受压区弯型破坏第Ⅱ类型（弯扭型）受压区在构件的一个侧面MT受压区弯扭型破坏第Ⅲ类型（扭型）受压区在构件的一个侧面MT受压区扭型破坏5.2.2弯剪扭构件的配筋计算方法《桥规》计算思路：先分别按受弯构件和剪扭构件计算，然后叠加。只考虑弯矩作用，按受弯构件正截面计算方法，计算所需要的钢筋面积，钢筋配置在受拉区的边缘。按剪扭构件计算：计算剪扭构件受扭所需要的纵向钢筋。纵向钢筋均匀配

5、置在截面的周边。计算剪扭构件受剪所需要的箍筋，与抗扭所需要的箍筋进行叠加，得到总的箍筋配置量。计算剪扭构件受扭所需要的箍筋。受剪扭构件承载力的计算剪扭构件抗剪承载力计算公式剪扭构件抗扭承载力计算公式上限条件：下限条件：箍筋最小配筋率：纵筋最小配筋率：公式适用条件及最小配筋率5.3T形截面和工字形截面①②②③③①③②各分块受扭塑性抵抗距各分块分配的扭矩T形截面在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的设计计算按受弯构件的正截面受弯承载力计算所需要的纵向钢筋截面积。按剪、扭共同作用下的承载能力计算承受剪力所需要的箍筋截面面

6、积和承受扭矩所需要的纵向钢筋截面面积和箍筋截面积。对于肋板，考虑同时承受剪力（全部）和相应的分配扭矩，对于翼板，不考虑其承受剪力，按承受相应的分配扭矩的纯扭构件计算。叠加上述二者求得的纵向钢筋和箍筋截面面积，并配置在相应的位置。5.4箱形截面受扭构件当箱形梁的壁厚与相应的计量方向宽度之比：t2/b≥1／4或t1/h≥1/4时，其抗扭承载力可按具有相同外形尺寸的带翼板的矩形截面进行计算。bht1t2当箱形梁的壁厚与相应的计量方向宽度之比：1/10≤t2/b<1／4或1/10≤t1/h<1/4时，其抗扭承载力可

7、按下式计算。5.5构造要求在保证必要的保护层的前提下，箍筋与纵向钢筋应尽可能地布置在构件周边的表面处，以增强抗扭效果。纵向钢筋应布置在箍筋的内侧，以限制其外鼓。抗扭纵筋间距不宜大于300mm，直径不应小于8mm，数量至少4根。箍筋必须做成封闭式箍筋，箍筋角端做成135°弯钩，锚固长度不小于10d，箍筋的间距不宜大于梁高的1/2及400mm，同时不宜大于抗剪箍筋的最大间距；直径不小于8mm，且不小于1/4主钢筋直径。补例：钢筋混凝土矩形截面构件的截面如图所示，截面短边尺寸b=200mm，长边尺寸h=400mm

8、，扭矩组合设计值Td＝6.2KN-m，采用C30混凝土，箍筋用R235级钢筋，Ⅰ类环境条件，安全等级为二级，试进行截面的配筋计算。200400尺寸单位：mm解：1、有关参数的确定：查相关表格设箍筋内表皮至构件表面距离为30mm。2、截面适用条件检查截面尺寸符合要求，但需要通过计算配置抗扭钢筋。3、截面抗扭钢筋的设计计算4、钢筋配置：箍筋间距取Sv=120mm，则：箍筋的最小配筋率验算：抗扭纵向钢筋计算：5、钢筋布