第六章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計(jì)算

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助第 6 章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助本章重點(diǎn)了解受扭構(gòu)件的分類和受扭構(gòu)件開裂、破壞過程 ；掌握受扭構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法 ；了解公路橋涵工程與建筑工程關(guān)于受扭構(gòu)件計(jì)算的相同與不同之處 ；熟悉鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助土木工程受扭構(gòu)件的特點(diǎn)：一般均為彎、剪、扭構(gòu)件 。 6.1概 述6.1.1 土木工程中常見的受扭構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助6.1.2 平衡扭轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)平衡扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)由

2、荷載引起，內(nèi)扭矩為平衡外扭矩所必需，如上述各梁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)或附加扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)由變形引起，并由變形連續(xù)條件所決定。如與次梁相連的邊框架的主梁扭轉(zhuǎn)。本章主要討論平衡扭轉(zhuǎn)計(jì)算。協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)可用構(gòu)造鋼筋或內(nèi)力重分布方法處理?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助3.無筋矩形混凝土受扭試驗(yàn) 截面長(zhǎng)邊中點(diǎn)附近出現(xiàn)一條45斜裂縫，迅速螺旋形向相鄰兩個(gè)面延伸三面開裂一面受壓的空間扭曲破壞面結(jié)構(gòu)立即破壞典型的脆性混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助6.1.3 抗扭鋼筋的形式抗彎 - 縱向鋼筋；抗剪 箍筋或箍筋+彎筋；抗扭

3、 箍筋+沿截面周邊 均勻布置的縱筋， 且箍筋與縱筋的比 例要適當(dāng)。6.1.4 受扭構(gòu)件分類純扭剪扭 土木工程中少見； 彎扭彎剪扭：土木工程中常見 ?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助6.1.4 抗扭鋼筋的數(shù)量決定了它的破壞形式抗扭構(gòu)件配筋較少抗扭構(gòu)件配筋適當(dāng)抗扭構(gòu)件配筋大或砼強(qiáng)度低抗扭鋼筋不能提高開裂扭矩大幅提高極限扭矩混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助6.2.1 純扭構(gòu)件承載力計(jì)算6.2建筑工程中受扭構(gòu)件承載力計(jì)算理想彈塑性材料純扭構(gòu)件承載力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助塑性狀態(tài)下能抵抗的扭矩為：6-1式中： Wt

4、截面抗扭塑性抵抗矩;對(duì)于矩形截面 h為截面長(zhǎng)邊邊長(zhǎng);b為截面短邊邊長(zhǎng)。素混凝土純扭構(gòu)件6-26-3混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助式中： s 箍筋間距; Ast1 抗扭箍筋單肢截面面積; Acor 截面核心部分面積, Acor = bcor hcor; z 抗扭縱筋與抗扭箍筋的配筋強(qiáng)度比值;鋼筋混凝土純扭構(gòu)件6-46-5混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助式中： Astl 全部抗扭縱筋截面面積; ucor 截面核心部分周長(zhǎng), ucor = 2(bcor + hcor)。6-5為了保證抗扭縱筋和抗扭箍筋都能充分被利用，要求：設(shè)計(jì)時(shí)，可先假定一個(gè)z值

5、，然后由式（6-4）求Ast1 ，再由式（6-5）求Astl 。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助剪力的存在會(huì)降低截面的抗扭能力；同樣，扭矩的存在也會(huì)降低截面的抗剪能力。6.2.2 剪扭構(gòu)件承載力計(jì)算剪扭相關(guān)性彎型、剪扭型、扭型 在彎扭共同作用下，扭矩使沿截面周邊所有縱筋都受拉，而彎矩只使彎曲受拉區(qū)的鋼筋受拉，故在彎曲受拉區(qū)縱筋的拉應(yīng)力是疊加的，從而會(huì)降低抗彎承載力。 在扭剪共同作用下，而扭矩和剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力總會(huì)在構(gòu)件的一個(gè)側(cè)面上疊加，因此會(huì)降低抗剪承載力。TMTV拉應(yīng)力疊加拉壓應(yīng)力抵消剪應(yīng)力抵消剪應(yīng)力疊加2. 在剪扭共同作用下，為避免主壓應(yīng)力方向混凝土的抗力被重復(fù)利

6、用， 用系數(shù) 來考慮在剪扭雙重作用下混凝土的承載力降低； 試驗(yàn)表明：在彎矩、剪力和扭矩共同作用下，各項(xiàng)承載力是相互關(guān)聯(lián)的，其相互影響十分復(fù)雜。設(shè)計(jì)中通常簡(jiǎn)化為： 1. 抗彎所需的縱筋要單獨(dú)計(jì)算，在彎曲受拉區(qū)抗彎縱筋 要與抗扭縱筋疊加；3. 近似采用抗剪和純扭計(jì)算公式分別計(jì)算抗扭箍筋與抗 剪箍筋，然后疊加。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助剪扭構(gòu)件承載力計(jì)算剪扭相關(guān)性混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助 規(guī)范經(jīng)簡(jiǎn)化后的結(jié)果為 ：P170（1）當(dāng)Tc/Tco 0.5時(shí)，即T 0.175ftWt時(shí)，可忽略扭 矩影響，按純剪構(gòu)件設(shè)計(jì)；（2）當(dāng)Vc/Vco

7、0.5時(shí)，即V 0.35ftbh0時(shí)，可忽略剪 力影響，按純扭構(gòu)件設(shè)計(jì)；（3）當(dāng)T0.175ftWt和V 0.35ftbh0時(shí)，要考慮剪扭的相 關(guān)性?？紤]剪扭相關(guān)性的計(jì)算6-76-8混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助式中： t 剪扭構(gòu)件中混凝土受扭承載力降低系數(shù)：6-9當(dāng) t 0.5時(shí)，取t0.5；當(dāng) t 1.7 時(shí)，取z1.7 。剪扭構(gòu)件一般剪扭構(gòu)件6-226-23式中： 箱形截面壁厚系數(shù)， 當(dāng) 1.0 時(shí)，取 1.0 ; Wt 箱形截面壁厚, 其值不應(yīng)小于bh/7?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助式中： t 按式（6-11）計(jì)算；Wt 應(yīng)以

8、 ft代替。集中力作用下的獨(dú)立剪扭構(gòu)件：6-246-25彎剪扭構(gòu)件 像矩形、T形和I形截面一樣，彎矩按純彎構(gòu)件計(jì) 算剪力和扭矩按剪扭構(gòu)件計(jì)算。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助壓彎剪扭構(gòu)件受扭構(gòu)件公式使用條件及構(gòu)造要求為了防止超筋,要求截面尺寸滿足6-266-276-28當(dāng)hw/b4時(shí),6-29當(dāng)hw/b6時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助為了防止少筋,要求：6-30 受剪及受扭箍筋要滿足：6-31 受扭縱筋要滿足：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助可按構(gòu)造配置抗扭縱筋和箍筋的條件6-32 縱筋的配筋率應(yīng)不小于受彎時(shí)的

9、最小配筋率和受扭時(shí)最小配筋率之和。構(gòu)造要求受扭箍筋應(yīng)采用封閉式箍筋，做法見下圖。受扭鋼筋應(yīng)對(duì)稱設(shè)置于截面周邊，角點(diǎn)處應(yīng)有縱筋。（1）當(dāng)或時(shí)：可忽略剪力影響，按受彎構(gòu)件正截面受彎承載力和純扭構(gòu)件的受扭承載力分別進(jìn)行計(jì)算。（2）當(dāng)時(shí)：可忽略扭矩影響，按受彎構(gòu)件正截面受彎和斜截面受剪承載力分別進(jìn)行計(jì)算。矩形截面彎剪扭共同作用下構(gòu)件的承載力可按以下步驟進(jìn)行計(jì)算： （3）按抗彎承載力單獨(dú)計(jì)算所需的受彎縱向鋼筋截面面積及（4）按抗剪承載力單獨(dú)計(jì)算所需要的抗剪箍筋或(5) 按抗扭承載力計(jì)算抗扭需要的箍筋(6) 按抗扭縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比 z 確定抗扭縱筋 設(shè)計(jì)中可假定z =1.2(7)按照疊加原則計(jì)算抗彎

10、和抗扭需要的縱筋總用量+=+抗彎縱筋抗扭縱筋縱筋總量 應(yīng)當(dāng)指出，抗彎縱筋中的受壓鋼筋 As是受壓的，而抗扭縱筋A(yù)stl是受拉的，應(yīng)該互相抵消。但構(gòu)件在使用中要承受各種可能的內(nèi)力組合，有時(shí)彎矩會(huì)較小，有時(shí)扭矩也會(huì)很小，為安全起見，還是采用疊加。當(dāng)設(shè)計(jì)者有充分依據(jù)時(shí)，考慮這種抵消是合理的。(8)按照疊加原則計(jì)算抗剪和抗扭的箍筋總用量+=+抗剪箍筋抗扭箍筋箍筋總量1截面限制條件：防止混凝土沿主壓應(yīng)力方向被壓壞，即防止超配筋。當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)， 按線性內(nèi)插法確定 2. 防止少筋脆性破壞：即要滿足抗扭箍筋和抗剪箍筋的最小配筋率。(9)驗(yàn)算適用條件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫

11、 助6.3.1 矩形和箱形截面純扭構(gòu)件6.3公路橋梁工程中受扭構(gòu)件承載力計(jì)算6-33混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助6.3.2 矩形和箱形截面剪扭和彎剪扭構(gòu)件剪扭構(gòu)件fsv 箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；z 抗扭縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比， 0.6z 1.7。按公式（6-33）計(jì)算的箱形截面構(gòu)件應(yīng)滿足 t20.1b和t10.1h的條件。不考慮剪扭相關(guān)性，剪力和扭矩分別計(jì)算，抗扭按下公式計(jì)算6-34混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助6.3.3 矩形和箱形截面受扭構(gòu)件截面尺寸應(yīng)滿 足的條件彎剪扭構(gòu)件 彎矩按純彎計(jì)算，剪力和扭矩也分別計(jì)算再疊加。 式中剪扭構(gòu)件混凝土抗扭承載力降低系數(shù)當(dāng)t1.0時(shí),取t=1.0。6-356-36混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 6 章主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助6.3.4 可不進(jìn)行構(gòu)件抗扭承載力計(jì)算的條件 6-376.3.5 配筋條件箍筋的配筋率 剪扭構(gòu)件 式中，當(dāng)采