07.受扭构件承载力计算ppt课件.ppt

1、1.第七章，钢筋混凝土受扭构件的承载力，总结在7.1和7.1中。工程结构中的吊车梁、现浇框架侧梁、雨篷梁、曲梁、槽形墙板等。均属于弯、剪、扭复合受扭构件。受扭构件有两种类型：平衡扭转和约束扭转，第七章：钢筋混凝土受扭构件的承载力，这也是一种基本构件。2、7.1、构件中的扭矩可以直接从载荷的静态平衡中计算出来，而扭转构件必须提供足够的扭转承载能力，否则它不能与作用扭矩平衡而造成损坏。平衡扭转，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，3，在超静定结构中，扭矩由相邻构件的变形约束产生，扭矩与受扭构件的扭转刚度有关，称为约束扭转协调扭转。对于受约束扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭矩与构件在受力

2、阶段的刚度比有关，这不是一个固定值，因此有必要考虑内力重分布进行扭矩计算。7.1概述，约束扭转相容性扭转，第七章钢筋混凝土扭转构件的承载力，4，7.2纯扭转构件，7.2开裂扭矩，1。开裂前的应力状态开裂前，钢筋混凝土纯扭构件的应力与弹性扭转理论基本一致。由于扭曲钢筋在开裂前的应力很低，钢筋的影响可以忽略不计。最大剪应力tmax出现在截面长边的中点。第七章：钢筋混凝土受扭构件的承载力，5、7.2纯扭构件。根据材料力学，构件侧面的主拉应力stp和主压应力scp相等。主拉应力和主压应力的轨迹沿着部件表面呈螺旋状。当主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在构件的薄弱部位形成裂缝，裂缝沿着主压应力的轨迹迅速扩

3、展。对于素混凝土构件，开裂会很快导致构件的破坏，破坏面为空间扭曲面。第7章，钢筋混凝土受扭构件的承载力，第6、2章，矩形截面的开裂扭矩。根据弹性理论，当主拉应力stp=tmax=ft时，根据塑性理论，对于理想的弹塑性材料，当截面上的某一点达到强度时，它不会立即被破坏，而是将保持极限应力变形，扭矩将继续增加，直到截面上每个点的应力达到极限强度。此时，截面上的剪应力分布如图所示分为四个区域，以极限剪应力为ft，计算每个区域的合力及其与截面质心的力偶之和，可以得出总的极限塑性扭矩为7.2的纯扭构件，第七章，钢筋混凝土受扭构件的承载力、7、混凝土材料既不是完全弹性也不是理想的弹塑性，而是二者之间的弹塑

4、性材料。当达到开裂极限状态时，截面的应力分布介于弹性和理想弹塑性之间，因此开裂扭矩也介于TCR、e和Tcr、p之间。为了简单实用，可以根据塑性应力分布进行计算，并引入修正折减系数来考虑应力不完全塑性分布的影响。根据实验结果，修正系数在0.870.97之间，为了安全起见，修正系数为0.7。因此，开裂扭矩的计算公式如下：矩形截面扭转塑性抗力矩，7.2开裂扭矩，第七章钢筋混凝土受扭构件承载力，8，7.2开裂扭矩，箱形截面，封闭箱形截面，其抗力扭矩与相同尺寸的实心截面基本相同。在实际工程中，当截面尺寸较大时，通常采用箱形截面来减轻结构的自重，如桥梁中常用的箱形截面梁。为了避免过薄的壁厚对应力的不利影响

5、，规定了壁厚twbh/7，hw/tw6，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力受扭构件的实际配筋是由箍筋和受扭纵筋形成的空间配筋模式。7.3纯扭构件的承载力，7.3纯扭构件的承载力计算，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，11，开裂前，T-q关系基本呈直线关系。开裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，构件的抗扭刚度明显降低，T-q关系曲线上出现一个小的水平截面。对于配有适当配筋的构件，扭转配筋在开裂后将承受扭矩引起的拉应力，荷载会继续增加，T-q关系沿对角线上升，裂缝继续向构件内部和主压应力迹线延伸，构件表面的裂缝呈螺旋状。7.3纯扭转构件的承载能力，第七章钢筋混凝土扭转构件的承载能力，12，7.3纯扭转

6、构件的承载能力，当接近极限扭矩时，构件的长边上有一条裂纹，该裂纹发展成临界裂纹并延伸至短边。与该空间裂缝相交的箍筋和纵向钢筋屈服，T-q关系曲线趋于水平。最后，另一长边的混凝土被压缩损坏，达到极限扭矩。第7章，钢筋混凝土受扭构件的承载力，2，破坏特征。根据配筋率的不同，受扭构件的破坏模式也可分为适配配筋破坏、少配筋破坏、过量配筋破坏和部分过量配筋破坏。当箍筋和纵筋配置得当时，与临界(斜)裂缝相交的钢筋会先屈服，然后混凝土被压碎，这类似于配筋适当的弯梁的破坏，具有一定的延性。失效时的极限扭矩与加固量有关。合适的钢筋失效当钢筋数量太少时，钢筋不足以承受混凝土开裂后释放的拉应力。一旦开裂，扭转角将迅

7、速增大，类似于少筋受弯梁，表现出拉脆性破坏的特征，抗扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。钢筋破坏较少当箍筋和纵向钢筋配置过大时，混凝土会在钢筋屈服前被压碎，这是受压下的脆性破坏。这种抗扭构件的超强破坏称为完全超强，抗扭承载力取决于混凝土的抗压强度。由于受扭钢筋由箍筋和纵向受扭钢筋组成，当两者钢筋数量相差太大时，一个不能屈服，另一个屈服。部分钢筋破坏，7.3纯扭构件承载力，第7章钢筋混凝土受扭构件承载力、和钢筋强度比z，由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋组成，其抗扭性能和极限承载力不仅与配筋量有关，还与两部分钢筋的钢筋强度比z有关。试验表明，当范围为0.5z 2.0时，纵筋和箍筋在扭转破坏下基本能达到屈服

8、强度。然而，由于加固量的不同，屈服的顺序是连续的。代码中建议使用0.6z 1.7，设计中通常使用z=1.01.3。7.3纯扭转构件的承载力，第七章钢筋混凝土扭转构件的承载力，15，3。对变角度空间桁架模型进行极限扭矩分析，对比试验表明，在其他参数相同的情况下，钢筋混凝土实心截面和空心截面构件的极限抗扭承载力基本相同。7.3纯扭构件的承载力和开裂箱形截面受扭构件的应力可与空间桁架相比：纵筋为张弦杆，箍筋为拉腹杆，斜裂缝之间的混凝土为斜压腹杆。第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，16，假定混凝土斜压杆与构件轴线的夹角为F，压应力为测试表明，对角撑杆的角度在30和60之间。式中，该公式为抗扭承载力上限

9、，7.3为纯扭构件的承载力，如果配筋过多，当混凝土的压应力sc达到斜压杆的压强度n fc时，钢筋仍未屈服，即此时的极限扭矩将取决于混凝土的压强度，也就是说，从上述推导中可以看出，混凝土斜压杆的角度取决于纵筋与箍筋的配筋率z。第7章，钢筋混凝土受扭构件的承载力，第19章，抗扭承载力的标准计算公式，为避免过量钢筋的脆性破坏和防止少量钢筋的脆性破坏，第7.3章纯受扭构件的承载力，第7章钢筋混凝土受扭构件的承载力，第4章。纯扭转承载力计算公式，20，从空间桁架模型可知，受扭构件的箍筋在整个长度上都处于受拉状态，因此箍筋应做成箍筋间距应满足受剪时最大箍筋间距的要求，且不应大于截面短边的尺寸。扭转纵筋应沿

10、截面周边均匀布置，并布置在截面的四角，纵筋间距不大于300毫米。7.3纯扭构件的承载力、扭转纵筋的搭接和锚固应根据受拉钢筋的结构要求进行处理。第7章，钢筋混凝土受扭构件的承载力，21，7.4弯剪扭构件，7.4弯剪扭构件的承载力计算，1。破坏形式：扭矩引起纵向钢筋拉应力，在弯曲时与钢筋拉应力叠加，增加钢筋拉应力，降低抗弯承载力。然而，由扭矩和剪力引起的剪应力总是叠加在构件的一侧，因此承载力总是小于单独作用的剪力和扭矩的承载力。第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力弯剪扭构件的破坏模式与三种外力之间的比例关系和配筋情况有关。主要有三种破坏模式：弯曲破坏：7.4弯-剪-扭构件。当弯矩较大，扭矩和剪力较小时

11、，弯矩起主导作用。裂缝首先出现在弯曲张力的底部，然后向两侧发展。同时，底部纵向钢筋承受弯矩和扭矩，导致拉应力叠加。如果底部纵筋不多，破坏从底部纵筋屈服开始，承载力由底部纵筋控制。由于扭矩的存在，弯曲能力降低。第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，23，7.4弯剪扭构件，扭转破坏：顶部纵筋的拉应力大于底部纵筋的拉应力，构件的破坏发生在顶部纵筋第一次屈服时，弯矩和剪力较小，顶部纵筋小于底部纵筋。扭矩引起的顶部纵筋拉应力很大，而弯矩引起的压应力很小，导致屈服，然后底部混凝土被压碎，承载力由顶部纵筋拉应力控制。由于弯矩在顶部产生压应力，抵消了一部分由扭矩产生的拉应力，弯矩可以在一定程度上提高抗扭承载力。然

12、而，当顶部和底部纵向杆对称布置时，底部纵向杆总是首先屈服，并且扭转破坏是不可能的。第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，24、7.4弯剪扭构件，25、7.4弯剪扭构件，剪扭破坏：当弯矩较小时，对构件的承载力没有控制，主要是在扭矩和剪力的共同作用下产生剪扭或扭剪破坏。裂缝从一条长边的中点开始(具有相同剪力的边第7章钢筋混凝土受扭构件的承载力，26，7.4弯剪扭构件，无腹筋，有腹筋，第7章钢筋混凝土受扭构件的承载力，27，7.4弯剪扭构件，2。规范弯剪扭构件的配筋计算。由于弯矩、剪力和扭矩的共同作用，各种承载力相互关联，相互影响非常复杂。为了简化规范，弯扭所需的纵向钢筋分开计算并安全叠加，而对于剪扭，

13、为了避免混凝土部分的抗力重复使用，考虑到混凝土项目的相关影响，箍筋的贡献简单叠加。具体方法如下：1 .纵向受弯钢筋的计算根据弯矩设计值m. 2，通过正截面抗弯承载力计算确定As和As。剪扭配筋的计算对于剪扭相互作用，规范采用了混凝土部分承载力相关、箍筋部分承载力叠加的方法。第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，28，7.4弯剪扭构件，混凝土部分承载力的相关性可近似取为1/4圆，并近似取为，bt混凝土抗扭承载力折减系数bv混凝土抗剪承载力折减系数，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，29，7.4弯剪扭构件，或AB，BC，7.4弯剪扭构件也可采用AB截面，bv=Vc /Vc00.5，剪力影响不大，bt；

14、截面CD，bt=Tc /Tc00.5，扭矩影响很小，BC=Vc/Vc0=1.0；BC段的直线为，注：此时bt和bv的范围为0.51.0，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，30，7.4基本计算公式，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，对于一般剪扭构件，对于集中荷载下的剪扭构件，31，7.4弯剪扭构件，7.4对于弯、剪、扭构件，为避免钢筋过度损伤，剪、扭构件的截面应满足以下要求，可省略剪、扭承载力的计算，仅根据最小配筋率和结构要求确定钢筋。当剪力V为0.35ftbh0或V，而扭矩T0.175ftWt时，则只能根据正截面的抗弯承载力和斜截面的抗剪承载力计算。ftbh0，只能根据受弯构件的正截面抗弯承载力和纯扭构件的抗扭承载力计算；第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，适用条件，33，7.4弯剪扭构件，按面积计算的配箍率，纵向配筋率，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，34，7.4弯剪扭构件，第七章钢筋混凝土受扭构件的承载力，防止钢筋损伤。第三，将弯、剪、扭构件的公式应用于截面设计：M、T、V、材料强度、截面尺寸：钢筋用量的求解：(1)验算适用条件(2)取(1.2)计算箍筋用量，计算T，用考虑剪扭相关性的公式计算箍筋，选择箍筋直径和间距。(3)计算纵向配筋量根据计算