教学课件PPT 受扭构件的受力性能与设计-6学时.ppt

学习目标 掌握矩形截面受扭构件的破坏形态 变角空间桁架计算模型 受扭承戴力的计算方法 掌握弯剪扭构件的配筋计算方法 熟悉受扭构件的构造要求 第八章受扭构件的受力性能与设计 教学提示 应对基于变角度空间桁架计算模型建立纯扭构件承载力计算公式的原理予以重点阐述 对剪扭相关性应予以重点讲述 对弯剪扭构件承载力计算时 混凝土以及钢筋提供抗力的相关性应予以重点讲述 本章的难点是变角度空间桁架模型 第八章受扭构件 8 1概述 平衡扭转和协调扭转 一 受扭构件的概念 截面上有扭矩作用 且扭矩值不可忽略的构件 二 受扭构件的分类 纯扭剪扭土木工程中少见 弯扭弯剪扭 土木工程中常见 第八章受扭构件 扭矩由荷载直接引起 其值可由平衡条件直接求出 1 平衡扭转 1 平衡扭转的概念 2 平衡扭转的实例 mt 框架边梁 边梁的抗扭刚度大时 mt就大 第八章受扭构件 2 协调扭转 1 协调扭转的概念 2 协调扭转的实例 在超静定结构 其扭矩值需变形协调条件才能确定 第八章受扭构件 第八章受扭构件 一 受扭钢筋的组成 8 2纯扭构件的试验研究 s 第八章受扭构件 8 2纯扭构件的试验研究 8 2 1裂缝出现前的性能1 开裂前 受力性能大体符合弹性扭转理论 钢筋应力很低 t j关系呈线性 2 开裂前 最大剪应力tmax发生在截面长边中点 适筋破坏 t kn m j rad mm 第八章受扭构件 3 开裂时 部分混凝土退出工作 钢筋应力明显增大 4 开裂后 扭转刚度明显降低 5 开裂后 混凝土受压 受扭纵筋和箍筋受拉 6 开裂后 裂缝呈螺旋状 构件长边上有一条裂缝发展成为临界裂缝 8 2 2裂缝出现后的性能 针对适筋受扭构件 第八章受扭构件 7 最后 与临界裂缝相交的箍筋和纵筋屈服 另一个长边上的混凝土受压破坏 构件达到极限扭矩 纯扭构件的四种破坏形态 1 适筋破坏 箍筋和纵筋的配置 均合适时 2 部分超筋破坏 箍筋和纵筋的配置 相差过大时 3 超筋破坏 箍筋和纵筋的配置 均过多时 4 少筋破坏 箍筋和纵筋的配置 均过少时 第八章受扭构件 假定混凝土为理想弹塑性材料 开裂时 截面上各点应力均达到ft 第八章受扭构件 1 按塑性理论计算 8 3纯扭构件的扭曲截面承载力 8 3 1开裂扭矩的计算 塑性剪应力分布 第八章受扭构件 2 按弹性理论计算 假定混凝土为理想弹性材料 开裂时 截面长边中点的最大剪应力达到ft 时 第八章受扭构件 3 规范 计算公式 建工 道桥 第八章受扭构件 8 3 2扭曲截面受扭承载力的计算 变角空间桁架模型 1 基本假定 1 混凝土只承受压力 2 纵筋与箍筋只承受拉力 3 忽略中心部分混凝土的抗扭作用 第八章受扭构件 纵筋 受拉弦杆 箍筋 受拉腹杆 2 模型的组成 斜裂缝间砼 受压腹杆 第八章受扭构件 第八章受扭构件 b tu用q表示tu 2qacor c 令 第八章受扭构件 e 将q代入tu 2qacor得 a 由ctg2 可见 斜压杆角度 随z而变化 故称变角空间桁架模型 b 试验表明 斜压杆角度 在30 60 之间 c 推导tu时 假定纵筋与箍筋都已屈服 d 变角空间桁架模型推导结果的意义在于确定了钢筋抗扭项的参数 4 几点说明 第八章受扭构件 8 3 3按 规范 的配筋计算方法 1 矩形截面纯扭构件的受扭承载力 第八章受扭构件 建工 其中 第八章受扭构件 2 箱形截面纯扭构件的受扭承载力 建工 其中 wt 第八章受扭构件 道桥 其中 第八章受扭构件 3 t形 i形截面纯扭构件的受扭承载力 1 划分截面 2 分配扭矩 3 按分配到的扭矩进行受扭承载力计算 bf b 6hf 及bf b 6hf 且hw b 6 第八章受扭构件 第八章受扭构件 纯扭构件的截面限制条件构造配筋条件最小配筋率 将与弯剪扭构件一起讲授 第八章受扭构件 8 4弯剪扭构件的扭曲截面承载力 在一个侧面上方向一致 导致承载力小于剪力和扭矩单独作用时的承载力 扭矩对受弯承载力的影响 扭矩对受剪承载力的影响 破坏形态由 1 弯型破坏 第八章受扭构件 8 4 1试验研究及破坏形态 a 发生条件 m v t间的比例关系 和配筋情况 主要有三种 决定 第八章受扭构件 顶部纵筋先屈服 底部混凝土后压碎而破坏 a 发生条件 b 破坏特征 t较大 m v弯矩和剪力均较小 且顶部纵筋小于底部纵筋 2 扭型破坏 第八章受扭构件 裂缝先从一个长边中点开始出现 然后向顶面和底面延伸 最后另一侧长边混凝土压碎而达到破坏 a 发生条件 m较小 v t较大 且t和v引起的剪应力方向一致的侧面配筋较少时 b 破坏特征 3 剪扭型破坏 第八章受扭构件 8 4 2按 规范 的配筋计算方法 一 v t共同作用下的矩形截面剪扭构件 1 建工规范的计算公式 第八章受扭构件 1 一般矩形截面剪扭构件 受剪承载力 受扭承载力 2 集中荷载作用下的矩形截面独立剪扭构件 关键是 t 第八章受扭构件 一般剪扭构件 集中荷载作用下的独立剪扭构件 t是如何得到的 2 道桥规范的计算公式 第八章受扭构件 受剪承载力 受扭承载力 第八章受扭构件 二 v t共同作用下的箱形截面剪扭构件 1 建工规范的计算公式 第八章受扭构件 1 一般箱形截面剪扭构件 受剪承载力 受扭承载力 2 集中荷载作用下的箱形截面独立剪扭构件 受剪承载力 受扭承载力计算公式 第八章受扭构件 一般剪扭构件 集中荷载作用下的独立剪扭构件 2 道桥规范的计算公式 第八章受扭构件 受剪承载力 受扭承载力 第八章受扭构件 三 v t共同作用下的t形 形截面剪扭构件 a v全由腹板承担 1 v t的分配 b t按截面受扭塑性抵抗矩分配给腹板和上 下翼缘 2 配筋计算 a 腹板在v tw作用下按剪扭构件计算 b 上 下翼缘分别在t f tf作用下按纯扭构件计算 vt tf vtw t f 第八章受扭构件 四 弯剪扭构件的承载力计算 适于矩形 t形 形 箱形截面 1 当v 0 35ftbh0或v 0 875ftbh0 1 时 可仅按受弯正截面和纯扭计算 1 可简化的情况 2 当t 0 175ftwt或t 0 175 hftwt时 可仅按受弯正截面和受剪斜截面计算 道桥无此规定 第八章受扭构件 2 一般情况 1 在m作用下 按受弯正截面计算受弯纵向钢筋as 3 在v t作用下 按剪扭构件受扭承载力计算受扭纵向钢筋astl 2 在v t作用下 按剪扭构件受扭承载力计算受扭箍筋ast1 4 在v t作用下 按剪扭构件受剪承载力计算受剪箍筋asv 第八章受扭构件 剪扭相关性 1 试验结果 第八章受扭构件 2 规范 方法 a 基本假定 混凝土部分相关 并假定有腹筋构件混凝土部分的相关性与无腹筋构件相同 钢筋部分不相关 即腹筋的贡献采用简单叠加方法 第八章受扭构件 b 受扭承载力降低系数 t 相关曲线的简化 t的计算 第八章受扭构件 用v t代替vc tc并代入vc0 tc0的表达式 t的计算公式 第八章受扭构件 道桥 第八章受扭构件 8 5压弯剪扭作用下的框架柱承载力计算 适于矩形截面 了解 1 可简化的情况 2 一般情况 当t 0 175ft 0 035n a wt时 可仅按偏压和斜截面受剪计算 第八章受扭构件 3 在v t作用下 按剪扭构件受扭承载力计算受扭纵向钢筋astl 为防止少筋破坏 第八章受扭构件 1 弯剪扭构件的纵向钢筋 规定最小配筋率的目的 8 7构造要求 1 纵向钢筋的最小配筋率 第八章受扭构件 受扭纵筋最小配筋率的计算公式 建工 道桥 第八章受扭构件 2 受扭纵筋的构造规定 沿截面周边均匀对称布置 截面四角必须布置受扭纵筋 建工 200mm和截面短边长度 道桥 300mm 间距 锚固和搭接应符合受拉钢筋的要求 建工 道桥 第八章受扭构件 2 箍筋的构造要求 1 弯剪扭构件剪扭箍筋的最小配箍率 建工 道桥 对于r235 c 0 0018对于hrb335 c 0 0012 直径 建工 h 800 d 8 h 800 d 6道桥 d 8 第八章受扭构件 间距 与受弯构件相同 形式 做成封闭型 沿截面周边布置 箍筋末端应弯折135 弯折后的直线长度应 10倍箍筋直径 2 剪扭箍筋的构造规定 避免超筋破坏 第八章受扭构件 3 弯剪扭构件的截面限制条件 1 规定截面限制条件的目的 2 截面限制条件 适用于纯扭及弯剪扭构件 建工 第八章受扭构件 2 截面限制条件 适用于纯扭及弯剪扭构件 道桥 第八章受扭构件 4 构造配筋条件 适用于纯扭及弯剪扭构件 可按纵筋和箍筋的最小配筋率及其构造规定配筋 建工 道桥 第八章受扭构件 本章小结 1 有关