混凝土设计基本原理-第7章受扭构件的扭曲截面承载力PPT课件.ppt

第7章受扭构件承载力计算Chaper7Torsionalstrengthofmembers 7 1 概述 Introduction7 2 纯扭构件试验研究 Experimentaboutpuretorsionmember7 3 纯扭构件承载力 Torsionalcapacityofmembersunderpuretorsion7 4 弯 剪 扭构件承载力 Torsionalcapacityofmemberundercombinedflexure shearandtorsion7 7 构造要求 Detailingrequirements 1 7 1Introduction 概述 两类扭矩 Twotypesoftorsion Equilibriumtorsion 平衡扭矩 根据静力平衡条件确定的扭矩 初始扭矩staticallydeterminatetorsion primarytorsion 由静力平衡确定 与刚度无关Itisdeterminedbasedonstaticequilibrium andnotrelatedtothetorsionalstiffness 2 Compatibilitytorsion 协调扭矩 staticallyindeterminatetorsion 超静定扭矩 secondarytorsion 无法根据静力平衡确定 与刚度及变形相关Itcannotbedeterminedbasedonstaticequilibriumalone andrelatedtothetorsionalstiffnessanddeformationofmembers 3 7 2Experimentofpuretorsion 1 开裂前纯扭构件受力分析 Mechanicalanalysisofpuretorsionbeforecrack 主拉应力超过抗拉强度后 开裂 并沿45 斜向发展 和上下底面相交后进行发展 形成螺旋形斜裂缝 构件破坏 Whentheprinciplestressesexceedthetensilestrength cracksformatthemiddlepointoflongersideandextenddiagonallyalong45 linetotheneighboringfaces Finally cracksarespiralwhenthememberreachesitsultimatecapacity Spiralcracks 4 2 Torsionalreinforcements 受扭钢筋 5 2 受扭破坏模式 Under reinforcedmember scarce reinforcedmember Partiallyover reinforcedmember Over reinforcedmember Calculationoftorsionalstrength 承载力计算 Minimumamountoftorsionalreinforcements 最小钢筋用量 6 Partiallyover reinforcedfailure 部分超筋 Checktheminimumdimensionofsection 最小截面尺寸验算 7 7 3Torsionalcapacityofmemberunderpuretorsion 纯扭构件抗扭承载力 1 开裂扭矩 Crackingtorque Tcr Principlestress Ifconcreteisidealplasticmaterial membercrackswhenprinciplestressesatallpointsofsectionexceedtensilestrength 若混凝土时理想塑性 则截面上所有点的主拉应力达到抗拉强度构件才开裂 8 2 Torsionalcapacityofmemberwithtorsionalreinforcements 配筋受扭构件承载力 1 力学模型 空间桁架 spacetrussanalogy Longitudinalbars tensionchords 受拉弦杆 Stirrups tensionwebmembers 受拉腹杆 concrete compressiondiagonals 受压斜杆 9 1 3片 水平力和竖向力平衡 箍筋 10 假设钢筋均屈服 箍筋 11 2 Torsionalcapacityofrectangularmemberunderpuretorsion 矩形截面纯扭构件受扭承载力 12 Tmemberand shapedmemberunderpuretorsion T形和工形截面构件纯扭 Thesectionisdividedintoseveralrectangularsection 截面分割成几个矩形部分 13 1 Experimentandfailuremodes 7 4Torsionalcapacityofmemberundercombinedflexure shearandtorsion 弯 剪 扭构件承载力 Flexureisdominant 弯矩占优势 Concreteatthebottomcracks thenextendingtotheneighboringsides Finally concreteatthetopcrushes 底部先开裂 向相邻面延伸 顶部混凝土压碎 Torsionisdominant atthesametimetheamountofreinforcementsatthetopislittle 扭矩占优势 同时顶部钢筋很少 Concreteinthelongersidecracks thenextendingtotheneighboringside Finally concreteatthebottomcrushes 长边先开裂 延伸到相邻面 底部混凝土压碎 Torsionandsheararedominant 扭 剪占优势 Concreteinthelongersidecracks thenextendingtotheneighboringsidetop Finally concreteintheoppositesidecrushes 长边开裂 延伸到相邻面 对边混凝土压碎 14 2 Torsionalcapacityofmemberundercombinedflexure shearandtorsion 弯 剪 扭构件承载力 Becauseoftorsion theshearstrengthofmemberwilllowerthanthatofpureshear 扭矩的存在会降低混凝土抗剪承载力 1 5 t Correlativerelationshipbetweenshearandtorsion剪 扭相关性 t Reductioncoefficientoftorsionalcapacity 抗扭承载了降低系数 Becauseofshear thetorsionstrengthofmemberwilllowerthanthatofpuretorsion 剪力的存在会降低混凝土抗扭承载力 15 抗扭承载力降低系数 抗剪承载力降低系数 16 Calculationformulasoftorsionandshear Formulasofpuretorsionandshear 17 3 Designmethodsofmemberundercombinedflexure shearandtorsion 弯矩扭构件设计方法 全部箍筋 18 7 7Detailingrequirements 构造 1 受扭纵筋最小配筋率 2 剪扭箍筋配箍率 3 最小截面尺寸 19 4 构造配置剪扭箍筋的条件 5 不考虑剪力或者扭矩的情形 Shearcannotbeconsidered V 0 Torsioncannotbeconsidered T 0 20 例题 雨篷剖面见图7 16 雨篷板上承受均布荷载 已包括板的自身重力 q 3 6kN m2 设计值 在雨篷自由端沿板宽方向每米承受活荷载p 1 4kN m 设计值 雨篷梁截面240mmX240mm 计算跨度2 5m 采用C30混凝土 箍筋采用HPB300 纵向钢筋采用HRB400 环境类别为二类a 经计算知 雨篷梁弯矩设计值M 14kN m 剪力设计值V 30kN 确定雨篷梁的配筋数量 例题图 21 1 计算简图及内力 2 几何参数 例题图 22 3 验算截面尺寸 4 是否可按构造配置剪扭钢筋 5 验算是否可忽略剪力或者扭矩 构造要求 23 6 受弯纵筋计算 因此 改梁可以设计成单筋截面 1 验算改梁是否可以设计成单筋截面 2 配筋计算 24 7 受剪计算 计算公式 25 8 受扭计算 计算公式 26 9 受剪扭钢筋最小配筋率验算 构造要求 27 10 配筋 28 DesignProcedure 设计过程 1 Checktheminimumdimensionofsection 检查截面尺寸 2 Checkifshearandtorsionreinforcementscanbearrangedaccordingtodetailingrequirements 是否可以构造配置剪扭钢筋 3 Checkwhethershearortorsioncanbeneglected 是否可忽略V或T 4 Computetheflexuralstrengthtodeterminetheflexuralreinforcements 计算抗弯钢筋 5 Computetorsionstrengthtodeterminethetorsionalstirrupsandlongitudinalbars 计算抗扭钢筋 6 Computetheshearstrengthtodeterminetheshearstirrups 计算抗剪箍筋 7 Addtheamountofthesametypeofreinforcementsandselectreinforcements 配筋 8 Sketchthesection 绘制截面配筋图 29 30 弯型破坏 31 2 满足下列条件可按构造配置剪扭钢筋 3 出现下列情况时 可