受扭構(gòu)件截面抵抗矩計(jì)算ppt課件.ppt

第八章受扭構(gòu)件截面承載力計(jì)算,8.1重點(diǎn)與難點(diǎn),8.1.1純扭構(gòu)件,（1）試驗(yàn)研究分析,1）無筋矩形截面在純扭矩作用下，無筋矩形截面混凝土構(gòu)件開裂前具有與均質(zhì)彈性材料類似的性質(zhì)，截面長(zhǎng)邊中點(diǎn)剪應(yīng)力最大，在截面四角點(diǎn)處剪應(yīng)力為零。當(dāng)截面長(zhǎng)邊中點(diǎn)附近最大主拉應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件就會(huì)開裂。隨著扭矩的增加，裂縫與構(gòu)件縱軸線成450角向相鄰兩個(gè)面延伸，最后構(gòu)件三面開裂，一面受壓，形成一空間扭曲斜裂面而破壞。自開裂至構(gòu)件破壞的過程短暫，破壞突然，屬于脆性破壞，抗扭承載力很低。,當(dāng)扭矩很小時(shí)，混凝土未開裂，鋼筋拉應(yīng)力也很低，構(gòu)件受力性能類似于無筋混凝土截面。隨著扭矩的增大，在某薄弱截面的長(zhǎng)邊中點(diǎn)首先出現(xiàn)斜裂縫，此時(shí)扭矩稍大于開裂扭矩Tcr。斜裂縫出現(xiàn)后，混凝土卸載，裂縫處的主拉應(yīng)力主要由鋼筋承擔(dān)，因而鋼筋應(yīng)力突然增大。當(dāng)構(gòu)件配筋適中時(shí)，荷載可繼續(xù)增加，隨之在構(gòu)件表面形成連續(xù)或不連續(xù)的與縱軸線成約3555的螺旋形裂縫。扭矩達(dá)到一定值時(shí)，某一條螺旋形裂縫形成主裂縫，與之相交的縱筋和箍筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，截面三邊受拉，一邊受壓，最后混凝土被壓碎而破壞。破裂面為一空間曲面。,2）鋼筋混凝土矩形截面,（2）截面破壞的幾種形態(tài),1）少筋破壞當(dāng)縱筋和箍筋中只要有一種配置不足時(shí)便會(huì)出現(xiàn)此種破壞。斜裂縫一旦出現(xiàn)，其中配置不足的鋼筋便會(huì)因混凝土卸載很快屈服，使構(gòu)件突然破壞。破壞屬于脆性破壞，類似于粱正截面承載能力時(shí)的少筋破壞。設(shè)計(jì)中通過規(guī)定抗扭縱筋和箍筋的最小配筋率來防止少筋破壞；,2）適筋破壞如前所述，當(dāng)構(gòu)件縱筋和箍筋都配置適中時(shí)出現(xiàn)此種破壞。從斜裂縫出現(xiàn)到構(gòu)件破壞要經(jīng)歷較長(zhǎng)的階段，有較明顯的破壞預(yù)兆，因而破壞具有一定的延性。,3）部分超筋破壞當(dāng)縱筋或箍筋其中之一配置過多時(shí)出現(xiàn)此種破壞。破壞時(shí)混凝土被壓碎，配置過多的鋼筋達(dá)不到屈服，破壞過程有一定的延性，但較適筋破壞的延性差。,4）超筋破壞當(dāng)縱筋和箍筋都配置過多時(shí)出現(xiàn)此種破壞。破壞時(shí)混凝土被壓碎，而縱筋和箍筋都不屈服，破壞突然，因，而延性差，類似于梁正截面設(shè)計(jì)時(shí)的超筋破壞。設(shè)計(jì)中通過規(guī)定最大配筋率或限制截面最小尺寸來避免。,（3）矩形截面純扭構(gòu)件的抗裂扭矩,矩形截面純扭構(gòu)件的抗裂扭矩Tcr按下式計(jì)算,式中0.7考慮到混凝土非完全塑性材料的強(qiáng)度降低系數(shù)；ft混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Wt截面抗扭抵抗矩，按下式計(jì)算,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。,（4）純扭構(gòu)件抗扭承載力計(jì)算,1）矩形截面根據(jù)變角度空間模型或扭曲破壞面極限平衡理論，矩形截面純扭構(gòu)件抗扭承載力計(jì)算公式如下,式中fyv抗扭箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ast1抗扭箍筋的單肢截面面積，s抗扭箍筋的間距；Acor截面核芯部分面積，即由箍筋內(nèi)表面所圍成的截面面積；,bcor，hcor分別為核芯部分短邊及長(zhǎng)邊尺寸；縱向鋼筋與箍筋的配筋強(qiáng)度之比；,2）T形或工字形截面對(duì)于T形或工字形截面構(gòu)件，規(guī)范將其劃分為若干個(gè)矩形截面，然后按矩形截面分別進(jìn)行配筋計(jì)算。矩形截面劃分的原則是首先保證腹板截面的完整性，然后再劃分受壓和受拉翼緣，如圖所示。劃分的矩形截面所承擔(dān)的扭矩，按其受扭抵抗矩與截面總受扭抵抗矩的比值進(jìn)行分配。,對(duì)腹板、受壓和受拉翼緣部分的矩形截面抗扭塑性抵抗矩Wtw、Wtf和Wtf分別按下列公式計(jì)算,截面總的受扭塑性抵抗矩為,有效翼緣寬度應(yīng)滿足bfb+6hf及bfb+6hf的條件，且hw/b6。,8.1.2矩形截面復(fù)合受扭構(gòu)件,（1）試驗(yàn)研究分析及主要結(jié)論在彎矩、剪力和扭矩共同作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件的受力狀態(tài)極為復(fù)雜，構(gòu)件破壞特征及其承載力與所作用的外部荷載條件和內(nèi)在因素有關(guān)。其中外部荷載條件，通常以扭彎比（=T/M）和扭剪比（=T/（Vb）表示；所謂內(nèi)在條件系指構(gòu)件的截面形狀、尺寸、配筋及材料強(qiáng)度等。根據(jù)外部條件和內(nèi)部條件的不同，構(gòu)件可能出現(xiàn)以下幾種破壞形態(tài)。,1）彎型破壞在配筋適當(dāng)?shù)臈l件下，扭彎比較小時(shí)，裂縫首先在構(gòu)件彎曲受拉的底面出現(xiàn)，然后向兩側(cè)面發(fā)展，破壞時(shí)底面和兩側(cè)面開裂，形成螺旋形扭曲破壞面，與之相交的縱筋及箍筋都達(dá)到受拉屈服強(qiáng)度，最后使處于彎曲受壓的頂面壓碎而破壞。,2）扭型破壞當(dāng)扭彎比和扭剪比都比較大且構(gòu)件頂部縱筋少于底部縱筋時(shí)，盡管彎矩作用使頂部縱筋受壓，但由于頂部縱筋少于底部縱筋，在構(gòu)件頂部由扭矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過彎矩所產(chǎn)生的壓應(yīng)力，使頂部首先開裂，裂縫向兩側(cè)延伸，破壞時(shí)頂部及兩側(cè)面開裂，形成螺旋形扭曲破壞面，與之相交的鋼筋達(dá)到其抗拉屈服強(qiáng)度，最后使構(gòu)件底面受壓而破壞。,3）剪扭型破壞當(dāng)剪力和扭矩都較大時(shí)，由于剪力與扭矩所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的相互迭加，首先在其中一個(gè)側(cè)面出現(xiàn)裂縫，然后向頂面和底面擴(kuò)展，使該側(cè)面、頂面和底面形成扭曲破壞面，與之相交的縱筋與箍筋都達(dá)到其抗拉屈服強(qiáng)度，最后使另一側(cè)面被壓碎而破壞。,式中t剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù),0.5t1.0。,.一般復(fù)合受扭構(gòu)件,在用以上各式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，當(dāng)t1.0時(shí)，不考剪力對(duì)混凝土受扭承載力的影響，即取t=1.0。由此可知混凝土抗剪與抗扭相關(guān)曲線由三條直線所組成。,受扭承載力公式仍采用式,（2）截面尺寸限制及最小配筋率1）截面尺寸限制條件,為了避免超筋破壞，構(gòu)件截面尺寸應(yīng)滿足下式要求,2）構(gòu)造配筋問題構(gòu)造配筋的界限：當(dāng)滿足下式要求時(shí)，箍筋和抗扭縱筋可采用構(gòu)造配筋。,最小配筋率：配箍率必須滿足以下最小配箍率要求,抗扭縱筋最小配筋率為,（3）簡(jiǎn)化計(jì)算的條件,1）不進(jìn)行抗剪計(jì)算的條件：,一般構(gòu)件,受集中荷載作用（或以集中荷載為