資源描述:
《受扭構(gòu)件承載力計(jì)算(I)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力7.1概述7.1概述工程結(jié)構(gòu)中,吊車梁、現(xiàn)澆框架的邊梁,以及雨篷梁、曲梁、槽形墻板等,都屬彎、剪、扭復(fù)合受扭構(gòu)件。兩類受扭構(gòu)件:平衡扭轉(zhuǎn)約束扭轉(zhuǎn)第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力受扭構(gòu)件也是一種基本構(gòu)件。17.1概述◆構(gòu)件中的扭矩可以直接由荷載靜力平衡求出◆受扭構(gòu)件必須提供足夠的抗扭承載力,否則不能與作用扭矩相平衡而引起破壞。平衡扭轉(zhuǎn)EquilibriumTorsion第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力2在超靜定結(jié)構(gòu),扭矩是由相鄰構(gòu)件的變形受到約束而產(chǎn)生的,扭矩大小與受扭夠的抗扭剛度有關(guān),稱為約束扭轉(zhuǎn)Compati
2、bilityTorsion。對于約束扭轉(zhuǎn),由于受扭構(gòu)件在受力過程中的非線性性質(zhì),扭矩大小與構(gòu)件受力階段的剛度比有關(guān),不是定值,需要考慮內(nèi)力重分布進(jìn)行扭矩計(jì)算。7.1概述約束扭轉(zhuǎn)CompatibilityTorsion第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力37.2純扭構(gòu)件7.2開裂扭矩一、開裂前的應(yīng)力狀態(tài)裂縫出現(xiàn)前,鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受力與彈性扭轉(zhuǎn)理論基本吻合。由于開裂前受扭鋼筋的應(yīng)力很低,可忽略鋼筋的影響。矩形截面受扭構(gòu)件在扭矩T作用下截面上的剪應(yīng)力分布情況,最大剪應(yīng)力tmax發(fā)生在截面長邊中點(diǎn)第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力47.2純扭構(gòu)件◆
3、由材料力學(xué)知,構(gòu)件側(cè)面的主拉應(yīng)力stp和主壓應(yīng)力scp相等?!糁骼瓚?yīng)力和主壓應(yīng)力跡線沿構(gòu)件表面成螺旋型。◆當(dāng)主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),在構(gòu)件中某個(gè)薄弱部位形成裂縫,裂縫沿主壓應(yīng)力跡線迅速延伸?!魧τ谒鼗炷翗?gòu)件,開裂會(huì)迅速導(dǎo)致構(gòu)件破壞,破壞面呈一空間扭曲曲面。第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力5二、矩形截面開裂扭矩按彈性理論,當(dāng)主拉應(yīng)力stp=tmax=ft時(shí)按塑性理論,對理想彈塑性材料,截面上某一點(diǎn)達(dá)到強(qiáng)度時(shí)并不立即破壞,而是保持極限應(yīng)力繼續(xù)變形,扭矩仍可繼續(xù)增加,直到截面上各點(diǎn)應(yīng)力均達(dá)到極限強(qiáng)度,才達(dá)到極限承載力。此時(shí)截面上的剪應(yīng)力
4、分布如圖所示分為四個(gè)區(qū),取極限剪應(yīng)力為ft,分別計(jì)算各區(qū)合力及其對截面形心的力偶之和,可求得塑性總極限扭矩為7.2純扭構(gòu)件第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力6◆混凝土材料既非完全彈性,也不是理想彈塑性,而是介于兩者之間的彈塑性材料?!暨_(dá)到開裂極限狀態(tài)時(shí)截面的應(yīng)力分布介于彈性和理想彈塑性之間,因此開裂扭矩也是介于Tcr,e和Tcr,p之間?!魹楹啽銓?shí)用,可按塑性應(yīng)力分布計(jì)算,并引入修正降低系數(shù)以考慮應(yīng)力非完全塑性分布的影響?!舾鶕?jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,修正系數(shù)在0.87~0.97之間,《規(guī)范》為偏于安全起見,取0.7。于是,開裂扭矩的計(jì)算公式為矩形截面受
5、扭塑性抵抗矩7.2開裂扭距第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力77.2開裂扭距箱形截面◆封閉的箱形截面,其抵抗扭矩的作用與同樣尺寸的實(shí)心截面基本相同?!魧?shí)際工程中,當(dāng)截面尺寸較大時(shí),往往采用箱形截面,以減輕結(jié)構(gòu)自重,如橋梁中常采用的箱形截面梁?!魹楸苊獗诤襁^薄對受力產(chǎn)生不利影響,規(guī)定壁厚tw≥bh/7,且hw/tw≤6第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力87.2開裂扭距帶翼緣截面有效翼緣寬度應(yīng)滿足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的條件,且hw/b≤6。第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力9一、開裂后的受力性能■由前述主拉應(yīng)力方向可見,受扭構(gòu)件最有效
6、的配筋應(yīng)形式是沿主拉應(yīng)力跡線成螺旋形布置?!龅菪闻浣钍┕?fù)雜,且不能適應(yīng)變號扭矩的作用?!鰧?shí)際受扭構(gòu)件的配筋是采用箍筋與抗扭縱筋形成的空間配筋方式。7.3純扭構(gòu)件的承載力7.3純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力10■開裂前,T-q關(guān)系基本呈直線關(guān)系■開裂后,由于部分混凝土退出受拉工作,構(gòu)件的抗扭剛度明顯降低,T-q關(guān)系曲線上出現(xiàn)一不大的水平段?!鰧ε浣钸m量的構(gòu)件,開裂后受扭鋼筋將承擔(dān)扭矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力,荷載可以繼續(xù)增大,T-q關(guān)系沿斜線上升,裂縫不斷向構(gòu)件內(nèi)部和沿主壓應(yīng)力跡線發(fā)展延伸,在構(gòu)件表面裂縫呈螺旋狀。7.3純扭
7、構(gòu)件的承載力第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力117.3純扭構(gòu)件的承載力■當(dāng)接近極限扭矩時(shí),在構(gòu)件長邊上有一條裂縫發(fā)展成為臨界裂縫,并向短邊延伸,與這條空間裂縫相交的箍筋和縱筋達(dá)到屈服,T-q關(guān)系曲線趨于水平。■最后在另一個(gè)長邊上的混凝土受壓破壞,達(dá)到極限扭矩。第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力12二、破壞特征按照配筋率的不同,受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)也可分為適筋破壞、少筋破壞、超筋破壞和部分超筋破壞?!魧τ诠拷詈涂v筋配置都合適的情況,與臨界(斜)裂縫相交的鋼筋都能先達(dá)到屈服,然后混凝土壓壞,與受彎適筋梁的破壞類似,具有一定的延性。破壞時(shí)的極限扭矩與
8、配筋量有關(guān)。--適筋破壞◆當(dāng)配筋數(shù)量過少時(shí),配筋不足以承擔(dān)混凝土開裂后釋放的拉應(yīng)力,一旦開裂,將導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)角迅速增大,與受彎少筋梁類似,呈受拉脆性破壞特征,受扭承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。--少筋破壞◆當(dāng)箍