第5章 受扭構件承載力計算.ppt

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1、第5章受扭構件承載力計算5.1概述彎梁橋和斜梁（板）橋是高等公路和城市道路常用的橋梁。彎梁、斜梁（板）,即使不考慮活荷載，僅在恒載作用下，梁的截面除了產生彎矩、剪力外，還產生扭矩T（如圖）。5.1概述由于扭矩的作用，構件的截面將產生剪應力及相應的主拉應力。為了來提高混凝土構件的抗扭能力因此，必須配置相應的鋼筋（縱筋和箍筋）。在實際工程中，純扭構件并不常見，較多出現(xiàn)的是彎矩、扭矩和剪力共同作用的構件。由于彎、扭、剪共同作用的相互影響，受力狀況非常復雜。先從純受扭構件受力進行研究因此，本章的介紹將從純扭構件開始。5.1.1純受扭構件的開裂彎矩5.1.1純受扭構

2、件的開裂彎矩5.1.1純受扭構件的開裂彎矩考慮混凝土材料是一種彈塑性材料，進行0.7的折減系數(shù)5.1.2純受扭構件的破壞特征1）抗扭鋼筋（箍筋和縱向鋼筋）（1）通常都采用由箍筋和縱向鋼筋組成的空間骨架來承擔扭矩。（2）箍筋：直接抵抗主拉應力，限制裂縫的發(fā)展（3）縱向鋼筋：平衡構件中的縱向分力，在斜裂縫處，縱筋可產生銷栓作用，抑制斜裂縫發(fā)展。5.1.2純受扭構件的破壞特征2）純受扭構件的破壞特征（1）少筋梁破壞（脆性）（2）適筋梁破壞(塑性)（3）超筋梁破壞（脆性）（4）部分超筋梁破壞（表現(xiàn)出一定的脆性）5.1.2純受扭構件的破壞特征3）影響純受扭構件的承載

3、力的因素（1）截面尺寸、截面形式（T梁、箱梁）、及混凝土強度（2）抗扭鋼筋配筋率及鋼筋強度（3）箍筋和縱向鋼筋的之間的關系當箍筋用最相對較少時，構件抗扭承載能力就由箍筋控制，這時再多配縱筋也不能起到提高抗扭承載能力的作用。反之，當縱筋很少時，多配箍筋也將不能充分發(fā)揮作用。5.1.2純受扭構件的破壞特征配筋強度比：縱筋的數(shù)最、強度和箍筋的數(shù)最、強度的比值。保證縱筋和箍筋同時屈服，配筋強度比應限制在一定范圍內。5.1.3純受扭構件的承載力計算理論1）變角度空間桁架模型（公式推到過程了解）基本假定：（1）混凝土只承受壓力，具有螺旋形裂縫；（2）縱筋和箍筋只承受拉

4、力；（3）忽略核心混凝土和鋼筋銷栓作用。5.1.3純受扭構件的承載力計算理論2）斜彎破壞理論（公式推到過程了解）基本假定：①破壞時縱向鋼筋和箍筋均達到屈服；②受壓區(qū)高度近似取二倍保護層厚度；③混凝土抗扭不計，只考慮鋼筋；④縱向鋼筋沿構件核心對稱、均勻布置，箍筋沿軸線等間距布置。5.1.3純受扭構件的承載力計算理論《公路橋規(guī)》中對受扭構件的承載力計算是基于變角度空間桁架模型?；炷量古げ捎瞄_裂扭矩并考慮0.5的折減，鋼筋考慮0.6的折減。5.1.3純受扭構件的承載力計算理論適用條件：1）抗扭配筋上限值（最小抗扭截面尺寸）1）抗扭配筋下限值（最小抗扭鋼筋配筋率

5、）（1）抗扭箍筋最小配筋率（2）縱向抗扭鋼筋最小配筋率5.2在彎、剪、扭共同作用下矩形截面的承載力計算1）彎、剪、扭共同作用下影響構件的承載力的因素：（1）構件內在因素（2）外部荷載因素5.2在彎、剪、扭共同作用下矩形截面的承載力計算（1）構件內在因素：1）截面尺寸、截面形式（T梁、箱梁）、及混凝土強度2）抗扭鋼筋配筋率及鋼筋強度3）箍筋和縱向鋼筋的之間的關系5.2在彎、剪、扭共同作用下矩形截面的承載力計算（2）外部荷載因素：1）扭彎比扭矩和彎矩的比值2）扭剪比扭矩和剪力相對大小比值5.2.1在彎、剪、扭共同作用下破壞形態(tài)在彎、剪、扭共同作用下，隨著扭

6、彎比或扭剪比的不同及配筋情況，主要發(fā)生以下幾種破壞類型：l）第I類型（彎型）受壓區(qū)在構件的頂面彎矩起主導作用，裂縫首先在梁底面彎曲受拉區(qū)出現(xiàn)，然后發(fā)展到兩個側面，破壞時，底部鋼筋達到屈服。5.2.1在彎、剪、扭共同作用下破壞形態(tài)2）第Ⅱ類型（扭剪型）受壓區(qū)在構件的一個側面當扭矩和剪力起控制作用時，梁的其中一側剪力與扭距產生的拉應力方向一致（裂縫首先出現(xiàn)在一側；破壞時，鋼筋屈服也是先發(fā)生在這一側），另一次側剪力與扭矩產生的拉應力方向相反。5.2.1在彎、剪、扭共同作用下破壞形態(tài)3）第Ⅲ類型（扭型）受壓區(qū)在構件的底面頂部鋼筋明顯少于底部縱筋時，這時頂部縱筋先于

7、底部縱筋屈服，斜破壞面由頂面和兩個側幾的螺旋裂縫引起。5.2.2彎剪扭構件配筋計算方法設計計算總原則：對于彎剪扭共同作用構件的配筋計算，采取先按彎矩、剪力和扭矩各自“單獨”作用進行配筋計算，然后再把各種相應配筋進行疊加的設計方法。5.2.2彎剪扭構件配筋計算方法對剪扭共同作用下，構件的抗剪和抗扭能力分別小于單獨受剪和受扭時相應的承載能力。出于設計安全和合理的考慮，進行相應的折減?？古び嬎銜r，“抗扭降低系數(shù)”抗剪設計時，折減系數(shù)5.2.2彎剪扭構件配筋計算方法剪扭構件的抗剪計算公式剪扭構件的抗扭計算公式5.2.2彎剪扭構件配筋計算方法適用條件：1）抗剪扭配筋

8、上限（最小截面尺寸）2）抗剪扭配筋下限（最小配筋率）：1.箍筋最小