最新受扭构件的截面承载力计算精品课件.ppt
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1、本章重点 1.概述（平衡扭转和协调扭转的概念）概述（平衡扭转和协调扭转的概念） 2.构件的开裂扭矩（开裂扭矩的计算方法，构件的开裂扭矩（开裂扭矩的计算方法，矩形和矩形和T形、形、形截面构件开裂扭矩的计形截面构件开裂扭矩的计算）算） 3.纯扭构件的受扭承载力计算（抗扭配筋纯扭构件的受扭承载力计算（抗扭配筋形式，纯扭构件的破坏形态，抗扭纵筋形式，纯扭构件的破坏形态，抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比，矩形、与箍筋的配筋强度比，矩形、T形、形、形形截面构件纯扭承载力计算）截面构件纯扭承载力计算） 4.弯剪扭构件承载力的计算（剪扭构件的弯剪扭构件承载力的计算（剪扭构件的计算，剪扭构件混凝土受扭承载力降低计算，
2、剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，弯剪扭构件承载力的计算步骤）系数，弯剪扭构件承载力的计算步骤）配筋强度比配筋强度比z z yvycorststlffuAsA1z试验表明，当试验表明，当0.5z z 2.0范围时，受扭破坏时纵筋和箍筋基本范围时，受扭破坏时纵筋和箍筋基本上都能达到屈服强度。但由于配筋量的差别，屈服的次序是有上都能达到屈服强度。但由于配筋量的差别，屈服的次序是有先后的。先后的。规范规范建议取建议取0.6z z 1.7，设计中通常取设计中通常取z z =1.01.3。三、破坏形式三、破坏形式 按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为适
3、筋破坏适筋破坏、少筋破坏、部分超筋破坏少筋破坏、部分超筋破坏和和超筋破坏超筋破坏。适筋破坏适筋破坏:箍筋箍筋和和纵筋纵筋配置都适当，配置都适当，与临界（斜）裂缝相交的与临界（斜）裂缝相交的钢筋都能先达到屈服，钢筋都能先达到屈服，然后混凝土压坏，具有一定的延性。然后混凝土压坏，具有一定的延性。破破坏时的极限扭矩与配筋量有关坏时的极限扭矩与配筋量有关。少筋破坏：少筋破坏：当当箍筋箍筋和和纵筋纵筋配筋数量过少时，配筋不足以承担配筋数量过少时，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，大，构件构件呈明显的脆性破坏特征，
4、呈明显的脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度抗拉强度。超筋破坏：超筋破坏：当当箍筋箍筋和和纵筋纵筋配置都过大时，则会在钢筋屈服前配置都过大时，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为完全超筋完全超筋，受扭承载力取决于混凝土的抗压强度受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。部分超筋破坏：部分超筋破坏：当当箍筋箍筋和和纵筋纵筋配筋量相差过大时，会出现一配筋量相差过大时，会出现一个未达到屈服、另一个达到屈服的个未达到屈服、另一个达到屈服的部分超筋破坏部分超筋破坏情况。情况。8.3 纯扭
5、构件的承载力计算8.3.1开裂扭矩的计算开裂扭矩的计算 开裂扭矩等于构件即将开裂时截面单位面积上的内力对中心开裂扭矩等于构件即将开裂时截面单位面积上的内力对中心的力矩和，因此，开裂扭矩与开裂时截面上的应力有关，混凝的力矩和，因此，开裂扭矩与开裂时截面上的应力有关，混凝土既不是弹性的，也不是完全塑性的，按弹性理论分析和塑性土既不是弹性的，也不是完全塑性的，按弹性理论分析和塑性理论分析都不合适，理论分析都不合适，规范规范给出的开裂扭矩计算公式，是近给出的开裂扭矩计算公式，是近似采用塑性材料的应力分布计算，但要乘以降低系数。似采用塑性材料的应力分布计算，但要乘以降低系数。ttcrWfT7 . 0)3
6、(62bhbWt截面受扭塑性抵抗矩截面受扭塑性抵抗矩 ft ft ft45一、矩形截面一、矩形截面按塑性理论按塑性理论 ft ft ft45此时截面上的剪应力分此时截面上的剪应力分布如图所示分为四个区，布如图所示分为四个区，取极限剪应力为取极限剪应力为ft，分别，分别计算各区合力及其对截计算各区合力及其对截面形心的力偶之和，可面形心的力偶之和，可求得求得塑性总极限扭矩为塑性总极限扭矩为，)3(62)62(21242322221242)(2bhbfbhbbbbbbbbhfTtt截面受扭塑性抵抗矩截面受扭塑性抵抗矩)3(62bhbWt二、箱形截面bwbhhwhtw封闭的箱形截面，其抵抗扭矩的作用封
7、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。与同样尺寸的实心截面基本相同。实实际工程中，当截面尺寸较大时，往往际工程中，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。为避免桥梁中常采用的箱形截面梁。为避免箱形截面的壁厚过薄对受力产生不利箱形截面的壁厚过薄对受力产生不利影响，规定壁厚影响，规定壁厚twbh/7，且，且hw/tw6。)3(6)3(622wwwhhtbhbbhbW三、带翼缘截面bbfhhf剪应力分布分区简化剪应力分布分区带翼缘截面bbfhfhfhwhbftftftwtWWWW)3(62bhbWtw)(2
8、2bbhWfftf)(22bbhWfftf有效翼缘宽度应满足有效翼缘宽度应满足bf b+6hf 及及bf b+6hf的条件，且的条件，且hw/b6。8.3.2纯扭构件承载力计算公式纯扭构件承载力计算公式corstyvttuAsAfWfTT12 . 135. 0zyvycorststlffuAsA1z规范规范给定的纯扭构件承载力给定的纯扭构件承载力计算公式为：计算公式为：公式中的系数是根据试验得到公式中的系数是根据试验得到的，是取的试验点的下包限。的，是取的试验点的下包限。yttlstltlyvtstststffbhAffbsA85. 028. 02min,min,1基本公式限制条件：基本公式限
9、制条件：（1)0.6 1.7，当，当 17时，时，按按1.7计算。计算。(2)为防止少筋脆性破坏，应限制最配筋率为防止少筋脆性破坏，应限制最配筋率受扭构件的箍筋在整个长度上均受拉力，因此箍筋应做成受扭构件的箍筋在整个长度上均受拉力，因此箍筋应做成封闭型封闭型，箍筋末端应弯折，箍筋末端应弯折135，弯折后的直线长度不应小于，弯折后的直线长度不应小于5倍箍筋直径。倍箍筋直径。箍筋间距箍筋间距应满足受剪最大箍筋间距要求，且不大于截面短应满足受剪最大箍筋间距要求，且不大于截面短边尺寸。边尺寸。受扭纵筋应沿截面周边均匀布置受扭纵筋应沿截面周边均匀布置，在截面四角必须，在截面四角必须布置受扭纵筋，纵筋间距
10、不大于布置受扭纵筋，纵筋间距不大于300mm。受扭纵筋的搭接和锚固均应按受受扭纵筋的搭接和锚固均应按受拉钢筋的构造要求处理。拉钢筋的构造要求处理。8.4 8.4 弯剪扭构件的承载力计算弯剪扭构件的承载力计算8.4.18.4.1、破坏形式、破坏形式TVTM扭矩使纵筋产生拉应力，与受弯时钢筋拉应力叠加，使钢筋扭矩使纵筋产生拉应力，与受弯时钢筋拉应力叠加，使钢筋拉应力增大，从而会使受弯承载力降低。而扭矩和剪力产生拉应力增大，从而会使受弯承载力降低。而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因此承载力总是小的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力。于剪
11、力和扭矩单独作用的承载力。 弯剪扭构件的破坏形态与三个外力之间的比例关系和配筋情况弯剪扭构件的破坏形态与三个外力之间的比例关系和配筋情况有关，主要有三种破坏形式有关，主要有三种破坏形式：弯型破坏弯型破坏：当弯矩较大，扭矩和剪力均较小时，弯矩起主导作：当弯矩较大，扭矩和剪力均较小时，弯矩起主导作用，裂缝首先在弯曲受拉底面出现，然后发展到两个侧面。底用，裂缝首先在弯曲受拉底面出现，然后发展到两个侧面。底部纵筋同时受弯矩和扭矩产生拉应力的叠加，如底部纵筋不是部纵筋同时受弯矩和扭矩产生拉应力的叠加，如底部纵筋不是很多时，则破坏始于底部纵筋屈服，承载力受底部纵筋控制。很多时，则破坏始于底部纵筋屈服，承载
12、力受底部纵筋控制。此时，此时，受弯承载力因扭矩的存在而降低受弯承载力因扭矩的存在而降低。扭型破坏扭型破坏：当扭矩较大，弯矩和剪力较小，且顶部纵筋小于底：当扭矩较大，弯矩和剪力较小，且顶部纵筋小于底部纵筋时发生。扭矩引起顶部纵筋的拉应力很大，而弯矩引起部纵筋时发生。扭矩引起顶部纵筋的拉应力很大，而弯矩引起的压应力很小，所以导致顶部纵筋拉应力大于底部纵筋，构件的压应力很小，所以导致顶部纵筋拉应力大于底部纵筋，构件破坏是由于顶部纵筋先达到屈服，然后底部混凝土压碎，承载破坏是由于顶部纵筋先达到屈服，然后底部混凝土压碎，承载力由顶部纵筋拉应力所控制。力由顶部纵筋拉应力所控制。由于弯矩对顶部产生压应力，抵
13、由于弯矩对顶部产生压应力，抵消了一部分扭矩产生的拉应力，因此弯矩对受扭承载力有一定消了一部分扭矩产生的拉应力，因此弯矩对受扭承载力有一定的提高。的提高。但对于顶部和底部纵筋对称布置情况，总是底部纵筋但对于顶部和底部纵筋对称布置情况，总是底部纵筋先达到屈服，将不可能出现扭型破坏。先达到屈服，将不可能出现扭型破坏。1sysyAfAfsysyAfAf剪扭型破坏剪扭型破坏：当弯矩较小，对构件的承载力不起控制作用，构当弯矩较小，对构件的承载力不起控制作用，构件主要在扭矩和剪力共同作用下产生剪扭型或扭剪型的受剪破件主要在扭矩和剪力共同作用下产生剪扭型或扭剪型的受剪破坏。裂缝从一个长边（剪力方向一致的一侧）
14、中点开始出现，坏。裂缝从一个长边（剪力方向一致的一侧）中点开始出现，并向顶面和底面延伸，最后在另一侧长边混凝土压碎而达到破并向顶面和底面延伸，最后在另一侧长边混凝土压碎而达到破坏。如配筋合适，破坏时与斜裂缝相交的纵筋和箍筋达到屈服。坏。如配筋合适，破坏时与斜裂缝相交的纵筋和箍筋达到屈服。当扭矩较大时，以受扭破坏为主；当剪力较大时，以受剪破坏当扭矩较大时，以受扭破坏为主；当剪力较大时，以受剪破坏为主。为主。由于由于扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力叠加，因此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承
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