水工钢筋混凝土结构受扭承载力

受扭构构件截截面承承载力力计算算1重点与与难点点1.1纯扭扭构件件（1））试验验研究究分析析1）无无筋矩矩形截截面在纯扭扭矩作作用下下，无无筋矩矩形截截面混混凝土土构件件开裂裂前具具有与与均质质弹性性材料料类似似的性性质，，截面面长边边中点点剪应应力最最大，，在截截面四四角点点处剪剪应力力为零零。当当截面面长边边中点点附近近最大大主拉拉应变变达到到混凝凝土的的极限限拉应应变时时，构构件就就会开开裂。。随着着扭矩矩的增增加，，裂缝缝与构构件纵纵轴线线成450角向相相邻两两个面面延伸伸，最最后构构件三三面开开裂，，一面面受压压，形形成一一空间间扭曲曲斜裂裂面而而破坏坏。自自开裂裂至构构件破破坏的的过程程短暂暂，破破坏突突然，，属于于脆性性破坏坏，抗抗扭承承载力力很低低。当扭矩矩很小小时，，混凝凝土未未开裂裂，钢钢筋拉拉应力力也很很低，，构件件受力力性能能类似似于无无筋混混凝土土截面面。随随着扭扭矩的的增大大，在在某薄薄弱截截面的的长边边中点点首先先出现现斜裂裂缝，，此时时扭矩矩稍大大于开开裂扭扭矩Tcr。斜裂缝缝出现现后，，混凝凝土卸卸载，，裂缝缝处的的主拉拉应力力主要要由钢钢筋承承担，，因而而钢筋筋应力力突然然增大大。当当构件件配筋筋适中中时，，荷载载可继继续增增加，，随之之在构构件表表面形形成连连续或或不连连续的的与纵纵轴线线成约约35º～55º的螺旋旋形裂裂缝。。扭矩矩达到到一定定值时时，某某一条条螺旋旋形裂裂缝形形成主主裂缝缝，与与之相相交的的纵筋筋和箍箍筋达达到屈屈服强强度，，截面面三边边受拉拉，一一边受受压，，最后后混凝凝土被被压碎碎而破破坏。。破裂裂面为为一空空间曲曲面。。2）钢钢筋混混凝土土矩形形截面面（2））截面面破坏坏的几几种形形态1）少少筋破破坏当纵筋筋和箍箍筋中中只要要有一一种配配置不不足时时便会会出现现此种种破坏坏。斜斜裂缝缝一旦旦出现现，其其中配配置不不足的钢钢筋便便会因因混凝凝土卸卸载很很快屈屈服，，使构构件突突然破破坏。。破坏坏属于于脆性性破坏坏，类类似于于粱正正截面面承载载能力力时的的少筋筋破坏坏。设设计中中通过过规定定抗扭扭纵筋筋和箍箍筋的的最小小配筋筋率来来防止止少筋筋破坏坏；2）适适筋破破坏如前所所述，，当构构件纵纵筋和和箍筋筋都配配置适适中时时出现现此种种破坏坏。从从斜裂裂缝出出现到到构件件破坏坏要经经历较较长的的阶段段，有有较明明显的的破坏坏预兆兆，因因而破破坏具具有一一定的的延性性。3）部部分超超筋破破坏当纵筋筋或箍箍筋其其中之之一配配置过过多时时出现现此种种破坏坏。破破坏时时混凝凝土被被压碎碎，配配置过过多的的钢筋筋达不不到屈屈服，，破坏坏过程程有一一定的的延性性，但但较适适筋破破坏的的延性性差。。4）超超筋破破坏当纵筋筋和箍箍筋都都配置置过多多时出出现此此种破破坏。。破坏坏时混混凝土土被压压碎，，而纵纵筋和和箍筋筋都不不屈服服，破破坏突突然，，因，，而延延性差差，类类似于于梁正正截面面设计计时的的超筋筋破坏坏。设设计中中通过过规定定最大大配筋筋率或或限制制截面面最小小尺寸寸来避避免。。（3）矩形形截面面纯扭扭构件件的抗抗裂扭扭矩矩形截截面纯纯扭构构件的的抗裂裂扭矩矩Tcr按下式式计算算式中0.7———考虑虑到混混凝土土非完完全塑塑性材材料的的强度度降低低系系数；；ft——混凝土土抗拉拉强度度设计计值；；Wt——截面抗抗扭抵抵抗矩矩，按按下式式计算算混凝土土材料料既非非完全全弹性性，也也不是是理想想弹塑塑性，，而是是介于于两者者之间间的弹弹塑性性材料料。（4）纯扭扭构件件抗扭扭承载载力计计算1）矩矩形截截面根据变变角度度空间间模型型或扭扭曲破破坏面面极限限平衡衡理论论，矩矩形截截面纯纯扭构构件抗抗扭承承载力力计算算公式式如下下式中fyv——抗扭箍箍筋抗抗拉强强度设设计值值；Ast1——抗扭箍箍筋的的单肢肢截面面面积积，s——抗扭箍箍筋的的间距距；Acor——截面核核芯部部分面面积，，即由由箍筋筋内表表面所所围成成的截截面面面积；；bcor，hcor——分别为为核芯芯部分分短边边及长长边尺尺寸；；ζ——纵向钢钢筋与与箍筋筋的配配筋强强度之之比；；fy——纵向钢筋抗拉强度设计值；根据试验，当0.5≤ζ≤2.0时，破坏时纵筋和箍筋都能达到屈服。但为了稳妥起见，《规范》规定0.6≤ζ≤1.7。当ζ=0.2左右时，效果最佳。因此设计时通常取ζ=1.2～1.3。

Ast1——对称布置的全部纵向钢筋截面面积；Ucor——截面核芯部分周长。2）T形或工工字形形截面面对于T形或工工字形形截面面构件件，《《规范范》将将其划划分为为若干干个矩矩形截截面，，然后后按矩矩形截截面分分别进进行配配筋计计算。。矩形形截面面划分分的原原则是是首先先保证证腹板板截面面的完完整性性，然然后再再划分分受压压和受受拉翼翼缘，，如图图所示示。划划分的的矩形形截面面所承承担的的扭矩矩，按按其受受扭抵抵抗矩矩与截截面总总受扭扭抵抗抗矩的的比值值进行行分配配。对腹板板、受受压和和受拉拉翼缘缘部分分的矩矩形截截面抗抗扭塑塑性抵抵抗矩矩Wtw、Wtf′和Wtf分别按按下列列公式式计算算截面总的受扭塑性抵抗矩为

有效翼翼缘宽宽度应应满足足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的条件件，且且hw/b≤6。1.2矩矩形截截面复复合受受扭构构件（1））试试验研研究分分析及及主要要结论论在弯矩矩、剪剪力和和扭矩矩共同同作用用下，，钢筋筋混凝凝土构构件的的受力力状态态极为为复杂杂，构构件破破坏特特征及及其承承载力力与所所作用用的外外部荷荷载条条件和和内在在因素素有关关。其其中外部荷荷载条条件，通常常以扭扭弯比比ψ（ψ=T/M）和扭剪剪比χ（χ=T/（Vb））表示；；所谓谓内在条条件系指构构件的的截面面形状状、尺尺寸、、配筋筋及材材料强强度等等。根根据外外部条条件和和内部部条件件的不不同，，构件件可能能出现现以下下几种种破坏坏形态态。1）弯弯型破破坏在配筋筋适当当的条条件下下，扭扭弯比比较小小时，，裂缝缝首先先在构构件弯弯曲受受拉的的底面面出现现，然然后向向两侧侧面发发展，，破坏坏时底底面和和两侧侧面开开裂，，形成成螺旋旋形扭扭曲破破坏面面，与与之相相交的的纵筋筋及箍箍筋都都达到到受拉拉屈服服强度度，最最后使使处于于弯曲曲受压压的顶顶面压压碎而而破坏坏。2））扭扭型型破破坏坏当扭扭弯弯比比和和扭扭剪剪比比都都比比较较大大且且构构件件顶顶部部纵纵筋筋少少于于底底部部纵纵筋筋时时，，尽尽管管弯弯矩矩作作用用使使顶顶部部纵纵筋筋受受压压，，但但由由于于顶顶部部纵纵筋筋少少于于底底部部纵纵筋筋，，在在构构件件顶顶部部由由扭扭矩矩产产生生的的拉拉应应力力超超过过弯弯矩矩所所产产生生的的压压应应力力，，使使顶顶部部首首先先开开裂裂，，裂裂缝缝向向两两侧侧延延伸伸，，破破坏坏时时顶顶部部及及两两侧侧面面开开裂裂，，形形成成螺螺旋旋形形扭扭曲曲破破坏坏面面，，与与之之相相交交的的钢钢筋筋达达到到其其抗抗拉拉屈屈服服强强度度，，最最后后使使构构件件底底面面受受压压而而破破坏坏。。3））剪剪扭扭型型破破坏坏当剪剪力力和和扭扭矩矩都都较较大大时时，，由由于于剪剪力力与与扭扭矩矩所所产产生生的的剪剪应应力力的的相相互互迭迭加加，，首首先先在在其其中中一一个个侧侧面面出出现现裂裂缝缝，，然然后后向向顶顶面面和和底底面面扩扩展展，，使使该该侧侧面面、、顶顶面面和和底底面面形形成成扭扭曲曲破破坏坏面面，，与与之之相相交交的的纵纵筋筋与与箍箍筋筋都都达达到到其其抗抗拉拉屈屈服服强强度度，，最最后后使使另另一一侧侧面面被被压压碎碎而而破破坏坏。。式中中βt———剪扭扭构构件件混混凝凝土土受受扭扭承承载载力力降降低低系系数数,0.5≤βt≤1.0。ІІІ.一般般复复合合受受扭扭构构件件在用用以以上上各各式式进进行行计计算算时时，，当当βt<0.5时，，不不考考虑虑扭扭矩矩对对混混凝凝土土受受剪剪承承载载力力的的影影响响，，即即取取βt=0.5，当βt>1.0时，，不不考考剪剪力力对对混混凝凝土土受受扭扭承承载载力力的的影影响响，，即即取取βt=1.0。由此此可可知知混混凝凝土土抗抗剪剪与与抗抗扭扭相相关关曲曲线线由由三三条条直直线线所所组组成成。。受扭扭承承载载力力公公式式仍仍采采用用式式（2））截截面面尺尺寸寸限限制制及及最最小小配配筋筋率率1））截截面面尺尺寸寸限限制制条条件件为了了避避免免超超筋筋破破坏坏，，构构件件截截面面尺尺寸寸应应满满足足下下式式要要求求2））构构造造配配筋筋问问题题①构构造造配配筋筋的的界界限限：：当当满满足足下下式式要要求求时时，，箍箍筋筋和和抗抗扭扭纵纵筋