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《受扭構(gòu)件扭曲截面的承載力》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第八章受扭構(gòu)件扭曲截面的承載力授課學(xué)時：6學(xué)時學(xué)習(xí)目的和要求1.了解平衡扭轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)的概念。2.純扭構(gòu)件裂縫出現(xiàn)前后的受力性能、破壞形態(tài)、截面限制條件及構(gòu)造配筋界限的意義。3．深入理解剪扭相關(guān)性及剪扭構(gòu)件的承載力計算方法；掌握彎剪扭（矩形、Ｔ形和工字形）構(gòu)件按《規(guī)范》的配筋計算方法和構(gòu)造要求。本章重點及難點本章的重點是：①鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的特點；②矩形、T形、I形截面純扭構(gòu)件的受扭承載力計算；③矩形、Ｔ形和工字形截面彎剪扭構(gòu)件按《規(guī)范》的配筋計算。難點是剪扭的相關(guān)性。8.1概述8.1.1受扭構(gòu)件在工程中的應(yīng)用扭轉(zhuǎn)是構(gòu)件的基本受力形式之一，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中
2、經(jīng)常遇到。工程結(jié)構(gòu)中，處于純扭矩作用的情況是很少的，絕大多數(shù)都是處于彎矩、剪力和扭矩或壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的復(fù)合受扭情況。例如雨蓬梁、吊車梁、現(xiàn)澆框架的邊梁、螺旋樓梯、框架結(jié)構(gòu)角柱及有吊車廠房柱等，都屬彎、剪、扭或壓、彎、剪、扭的復(fù)合受扭構(gòu)件。8.1.2結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)類型試驗研究表明，根據(jù)扭矩形成的原因，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)可以分為以下兩種類型。第一種平衡扭轉(zhuǎn)（EquilibriumTorsion）第二種協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)（CompatibilityTorsion）本章主要內(nèi)容是針對平衡扭轉(zhuǎn)問題的，有關(guān)協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)的計算方法可查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。為便于分析，首先介紹純扭
3、構(gòu)件的承載力計算，然后再介紹彎、剪、扭共同作用下構(gòu)件的承載力計算。圖8.1平衡扭轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)實例(a)雨蓬(b)邊梁(c)吊車梁P邊梁樓面梁柱TM(b)雨蓬雨蓬梁(a)TPHPH(c)8.2純扭構(gòu)件的試驗研究8．2．1裂縫出現(xiàn)前的性能配有縱筋和箍筋的鋼筋混凝土構(gòu)件受扭矩作用時，在斜裂縫出現(xiàn)前，縱筋和箍筋的應(yīng)力都很小。隨著扭矩的增大，構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)角變形呈線性增加，受力性能與素混凝土構(gòu)件幾乎沒有什么差別，大體上符合圣維南彈性扭轉(zhuǎn)理論，扭轉(zhuǎn)剛度與按彈性理論的計算值十分接近。當(dāng)扭矩增至接近開裂扭矩Tcr時,扭矩－扭轉(zhuǎn)角曲線偏離了原直線(如圖8.5所示)。8.2.2裂縫出
4、現(xiàn)后的性能裂縫出現(xiàn)后，由于鋼筋的存在，這時構(gòu)件并不立即破壞，而是隨著外扭矩的增加，構(gòu)件表面逐漸形成大體連續(xù)、近于45o方向呈螺旋式向前發(fā)展的斜裂縫，如圖8．2(a)所示，而且裂縫之間的距離從總體來看是比較均勻的。此時，帶有裂縫的混凝土和鋼筋共同組成新的受力體系，混凝土受壓，與斜裂縫相交的箍筋和抗扭縱筋均受拉。此后，在扭矩作用下，混凝土和鋼筋的應(yīng)力不斷增長，直至構(gòu)件破壞，如圖8．2（b）所示。扭矩在構(gòu)件中引起的主拉應(yīng)力跡線與構(gòu)件的軸線成45o角,從這一點看，合理的抗扭配筋似乎應(yīng)該是沿與構(gòu)件的軸線成45o角方向布置的螺旋狀箍筋。但由于螺旋箍筋在受力上只能適應(yīng)一個方
5、向的扭轉(zhuǎn)，而在實際工程中扭矩沿構(gòu)件全長不改變方向的情況是少有的，且當(dāng)扭矩改變方向后，螺旋箍筋也必須相應(yīng)的改變方向，這種配筋方式不便施工而且構(gòu)造困難。所以，在實際工程中，一般是采用由靠近構(gòu)件表面設(shè)置的橫向箍筋和沿構(gòu)件周邊均勻?qū)ΨQ布置的縱向鋼筋共同組成的空間骨架來抵抗扭矩，如圖8.2（c）所示。它恰好與構(gòu)件中抗彎鋼筋和抗剪鋼筋的配置方式相協(xié)調(diào)。(a)(c)(b)圖8.2純扭構(gòu)件的適筋破壞鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的試驗表明，配筋對提高構(gòu)件開裂扭矩的作用不大，但配筋的數(shù)量及形式對構(gòu)件的極限扭矩有很大的影響。根據(jù)國內(nèi)外大量的鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的試驗結(jié)果，可將這類構(gòu)件的破壞類型
6、大致分為少筋破壞、適筋破壞、部分超筋破壞、超筋破壞四種類型：1.少筋破壞當(dāng)構(gòu)件中的抗扭縱筋和箍筋配置均過少，破壞形態(tài)如圖8.3(a)所示。在荷載作用下，裂縫首先出現(xiàn)在截面長邊中點處，并迅速沿45o方向向鄰近兩個短邊的面上發(fā)展，在第四個面上出現(xiàn)裂縫后(壓區(qū)很小)構(gòu)件突然破壞，破壞面為一空間扭曲面。破壞時，縱筋和箍筋不僅達(dá)到屈服強度而且可能進入強化階段，甚至被拉斷，構(gòu)件截面的扭轉(zhuǎn)角較小(見圖8.4曲線1)。破壞前沒有任何預(yù)兆，屬于脆性破壞。其破壞特性類似于受彎構(gòu)件中的少筋梁，稱為少筋受扭構(gòu)件。構(gòu)件受扭極限承載力取決于混凝土抗拉強度及構(gòu)件的截面尺寸，在工程中應(yīng)予避免
7、。2.適筋破壞當(dāng)構(gòu)件中的抗扭縱筋和箍筋配置適當(dāng)時，破壞形態(tài)如圖8.3(b)所示。破壞是在由多條螺旋裂縫中的一條主裂縫(臨界裂縫)造成的空間扭曲面上發(fā)生的。裂縫最初的發(fā)生如同圖8.3a，但由于抗扭鋼筋用量適當(dāng)，在出現(xiàn)第一條裂縫后抗扭鋼筋就發(fā)揮作用，使構(gòu)件在破壞前形成多條裂縫，當(dāng)通過主裂縫處的抗扭縱筋和抗扭箍筋達(dá)到屈服強度后，構(gòu)件即在該主裂縫的第四個面上的受壓區(qū)混凝土被壓碎時破壞。破壞時，扭轉(zhuǎn)角較大，故屬于延性破壞。其破壞與受彎構(gòu)件適筋梁類似，稱為適筋受扭構(gòu)件。構(gòu)件受扭極限承載力比少筋受扭構(gòu)件有很大提高(見圖8.4曲線2)，在工程設(shè)計中應(yīng)普遍應(yīng)用。3.部分超筋破壞
8、由于抗扭鋼筋由縱筋和箍筋兩部分組成，縱
