?5受扭構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算.ppt

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1、§5受扭構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算提要本章的主要內(nèi)容：開(kāi)裂扭矩的計(jì)算，各種截面的受扭抵抗矩鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的配筋特點(diǎn)和構(gòu)造要求純扭構(gòu)件的受扭性能，箍筋和縱筋配筋率的影響配筋強(qiáng)度比概念及其對(duì)受扭性能的影響純扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算公式和配筋設(shè)計(jì)方法剪-扭相關(guān)作用及其計(jì)算彎-剪-扭構(gòu)件的承載力計(jì)算及配筋受扭構(gòu)件計(jì)算的截面限制條件、最小配筋率概述基本概念1.受扭構(gòu)件：凡外荷載在截面上產(chǎn)生扭矩的構(gòu)件分為2.例：①T形梁橋、集中荷載不通過(guò)對(duì)稱軸②彎梁橋內(nèi)產(chǎn)生較大的內(nèi)扭矩純紐構(gòu)件開(kāi)裂過(guò)程開(kāi)裂扭矩：構(gòu)件受扭后，截面內(nèi)產(chǎn)生剪應(yīng)力τ，形成σtp和σcpσtp=σcp與軸線相

2、交45°，若σtp→ft構(gòu)件就會(huì)開(kāi)裂無(wú)筋的矩形砼構(gòu)件在扭矩作用下，長(zhǎng)邊最弱處產(chǎn)生一條斜裂縫向兩端延伸與梁軸線交角α=45°三面開(kāi)裂。第四個(gè)面上處于受壓最大的應(yīng)力狀態(tài)，直至壓碎，破壞截面為一空間扭曲裂面抗扭鋼筋組成：縱筋+箍筋，缺一不可抗扭鋼筋對(duì)提高構(gòu)件抗裂性作用不大，但可以提高極限抗扭強(qiáng)度、延性。圖5-2純扭構(gòu)件開(kāi)裂前的剪應(yīng)力狀態(tài)配置箍筋的縱筋的受扭構(gòu)件，當(dāng)配筋適當(dāng)時(shí)，開(kāi)裂后穿過(guò)斜縫的箍筋和縱筋屈服,主裂縫，第四個(gè)面壓壞。衡量受扭構(gòu)件的承載能力§5.1矩形截面純紐構(gòu)件的計(jì)算1）開(kāi)裂扭矩的計(jì)算（1）理想彈性材料的抗扭強(qiáng)度式中T—計(jì)算扭矩b—矩形截

3、面短邊h—矩形截面長(zhǎng)邊ψt—應(yīng)力系數(shù)，隨b/h的增大而增大b/h=1.0ψt=4.79b/h=0ψt=3.30(2)理想塑性材料分布規(guī)律最大剪力圖5-5式中當(dāng)b/h=1ψty=3.0當(dāng)b/h=0ψty=2.0復(fù)雜截面可用堆砂比擬法來(lái)確定Tmax和τ之間的數(shù)值關(guān)系。堆砂底面積同抗扭橫截面可得到T（由2V模擬）及τ（由tgθ模擬）之間的數(shù)值關(guān)系。(3)砼構(gòu)件《公橋規(guī)》規(guī)定：非理想彈塑性體5.1.2矩形截面純扭構(gòu)件的破壞特征RC砼受扭構(gòu)件裂縫出現(xiàn)前，其工作狀態(tài)同無(wú)筋時(shí)，鋼筋應(yīng)力很小裂縫出現(xiàn)后，拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)。其鋼筋配置，一般由穿過(guò)斜裂縫的縱筋和箍筋

4、形成鋼筋骨架。根據(jù)配筋量的不同以下三種情況：如圖5-61）若配置的箍筋縱筋數(shù)量合適，隨T增加，σsv→fsv裂縫的數(shù)量及裂寬增加，σs→fs一個(gè)面上的砼被壓碎破壞。具有塑性破壞特征。2）箍筋或縱筋配置過(guò)多或同時(shí)配置過(guò)多，多條裂縫，鋼筋未屈服，砼被壓碎破壞。超筋或部分超筋。3）過(guò)少時(shí)，一裂即屈服，壓碎破壞。后二者均有脆性破壞之特征。如圖5-65.1.3純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算計(jì)算模式有空間桁架理論和斜彎破壞理論。1)空間桁架理論2）按斜彎理論計(jì)算純扭構(gòu)件試驗(yàn)指出：在純扭的RC構(gòu)件中將出現(xiàn)如圖AB、BC、CD三段連續(xù)的斜裂縫，AD為傾斜的斜壓區(qū)，整個(gè)

5、破壞面為一空間扭曲面。計(jì)算中可作以下假定：1.基本假定：（1）受拉縱筋和抗扭箍筋同時(shí)達(dá)到屈服強(qiáng)度（2）受壓區(qū)AD的受壓區(qū)高度x，可近似地取用2倍保護(hù)層厚度，即x=b-bcor（3）假定受壓區(qū)的合力近似作用于受壓區(qū)的形心（4）不考慮受拉區(qū)砼的工作（5）將傾斜的斜曲面近似地看作是斜平面（6）忽略縱筋的暗銷力和骨料咬合力的作用2.計(jì)算圖式—構(gòu)件核心周邊單位長(zhǎng)度上的縱向鋼筋內(nèi)力，若等距布置，—沿構(gòu)件軸線單位長(zhǎng)度上的箍筋內(nèi)力；Ⅰ—Ⅰ軸—通過(guò)受壓區(qū)形心而平行于x軸Ⅱ—Ⅱ軸—通過(guò)受壓區(qū)形心而平行于y軸即5.1.4《公路橋規(guī)》對(duì)矩形截面純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算抗扭

6、承載力計(jì)算公式：式中：Td—扭矩組合設(shè)計(jì)值(N?mm)Tu—抗扭承載力（N）Wt—受扭塑性抵抗矩（mm3）,Asv1—箍筋單肢截面積（mm2）Acor—箍筋內(nèi)表面所圍成的混凝土核心面積，此處bcor和hcor分別為核心面積的短邊和長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)Sv—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）fsv—抗扭箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）ζ—純扭構(gòu)件縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比。0.6≤ζ≤1.7當(dāng)ζ>1.7時(shí)，取ζ=1.71)抗扭箍筋的上限值Td—扭矩組合設(shè)計(jì)值Wt—受扭塑性抵抗矩（mm3）,fcu,k—混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）2)抗扭箍筋的下限值若滿足上式

7、，可不進(jìn)行抗扭承載力計(jì)算，但必須按構(gòu)造要求配置抗扭鋼筋箍筋配筋率應(yīng)滿足縱筋配筋率應(yīng)滿足5.2彎剪扭構(gòu)件的計(jì)算5.2.1彎剪扭構(gòu)件的破壞類型T．V．M復(fù)雜，與外部荷載條件和構(gòu)件的內(nèi)在因素有關(guān)。扭彎比:扭剪比:對(duì)稱縱筋的配置相對(duì)關(guān)系如圖5-10非對(duì)稱配筋（適筋）純扭彎扭彎剪扭構(gòu)件破壞類型剪力較小時(shí)第Ⅰ類型（彎型）受壓區(qū)在構(gòu)件的頂面（如下圖）。扭彎比較小，彎矩主導(dǎo)，或底部配筋很多。底部先開(kāi)裂—兩側(cè)面開(kāi)裂第Ⅱ類型（彎扭型）受壓區(qū)在構(gòu)件的一個(gè)側(cè)面（如圖）扭矩或剪力起控制作用。扭剪比χ（T/Vb）也較大,豎向側(cè)面先開(kāi)裂。上、下底面開(kāi)裂，另一豎向側(cè)面受壓第Ⅲ

8、類型（扭型）受壓區(qū)在構(gòu)件的底面（如圖）。扭彎比較大，頂部鋼筋明顯少于底部縱筋時(shí)，頂部彎曲受拉區(qū)，底部扭壓，底部混凝土壓碎扭矩與剪力共同作用扭剪比與裂縫