7受扭构件承载力x.ppt
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1、1,1. 了解钢筋混凝土纯扭构件的受力特点,第八章 受扭构件承载力,2. 理解变角空间桁架机理,3. 掌握矩形截面纯扭、弯剪扭构件的计算方法,4. 掌握受扭构件配筋的主要构造要求,学习要求,2,扭转的类型,平衡扭转:,协调扭转:,雨蓬梁,吊车梁,平面折梁,边框架主梁,6.1 纯扭构件的试验结果,3,一、弹性匀质材料的纯扭构件 裂缝出现前,钢筋混凝土纯扭构件的受力与弹性扭转理论基本吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低,可忽略钢筋的影响。 矩形截面受扭构件在扭矩T作用下截面上的剪应力分布情况,最大剪应力tmax发生在截面长边中点,4,理想匀质构件的受扭裂缝从主拉应力最大处开始,对匀质材料,理想的受扭
2、裂缝应当呈螺旋形。,螺旋形裂缝,pt,pt,5, 由材料力学知,构件侧面主拉应力stp和主压应力scp相等。 主拉应力和主压应力迹线沿构件表面成螺旋型。 当主拉应力达到混凝土抗拉强度时,在构件中某个薄弱部位形成裂缝,裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。 对于素混凝土构件,开裂会迅速导致构件破坏,破坏面呈一空间扭曲曲面。,二、素混凝土纯扭构件,6,三、钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态, 由前述主拉应力方向可见,受扭构件最有效的配筋应形式是沿主拉应力迹线成螺旋形布置。 但螺旋形配筋施工复杂,且不能适应变号扭矩的作用。 实际受扭构件的配筋是采用箍筋与抗扭纵筋形成的空间配筋方式。, 抗扭箍筋与抗扭纵筋必须 同时设
3、置,相互匹配。,1. 受扭钢筋的形式,7, 开裂前,T-q 关系基本呈直线关系 开裂后,由于部分混凝土退出受拉工作,构件的抗扭刚度明显降低,T-q 关系曲线上出现一不大的水平段。 开裂后受扭钢筋将承担扭矩产生的拉应力,荷载可以继续增大,T-q 关系沿斜线上升,裂缝不断向构件内部和沿主压应力迹线发展延伸,在构件表面裂缝呈螺旋状。,2. 钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态,(1)适筋破坏,8, 当接近极限扭矩时,在构件长边上有一条裂缝发展成为临界裂缝,并向短边延伸,与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服,T-q 关系曲线趋于水平。 最后在另一个长边上的混凝土受压破坏,达到极限扭矩。,9,对于箍筋和纵筋配
4、置都合适的情况,与临界(斜)裂缝相交的钢筋都能先达到屈服,然后混凝土压坏,与受弯适筋梁的破坏类似,具有一定的延性。极限扭矩与配筋量有关。 (2) 少筋破坏 配筋数量过少时,配筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力,一旦开裂,将导致扭转角迅速增大,与受弯少筋梁类似,呈脆性破坏特征,受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。 (3) 超筋破坏 当箍筋和纵筋配置都过大时,则会在钢筋屈服前混凝土就压坏,为受压脆性破坏。受扭构件的这种超筋破坏称为完全超筋,受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。 (4) 部分超筋破坏 由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成,当两者配筋量相差过大时,会出现一个未达到屈服、另一个达到屈
5、服的部分超筋破坏情况。,10,6.2.1 开裂扭矩,按弹性理论,按塑性理论,考虑混凝土的弹塑性性质,截面受扭塑性抵抗矩,6.2 矩形截面纯扭构件的承载力,11,一、变角空间桁架模型,对比试验表明,在其他参数均相同的情况下,钢筋混凝土实心截面与空心截面构件的极限受扭承载力基本相同。,开裂后的箱形截面受扭构件,其受力可比拟成空间桁架:纵筋为受拉弦杆,箍筋为受拉腹杆,斜裂缝间的混凝土为斜压腹杆。,6.2.2 矩形截面纯扭构件受扭承载力计算,12,设达到极限扭矩时混凝土斜压杆与构件轴线的夹角为f ,斜压杆的压应力为sc,则箱形截面长边板壁混凝土斜压杆压应力的合力为,,同样,短边板壁混凝土斜压杆压应力的
6、合力为,,Ch和Cb分别沿板壁方向的分力为,,Vh和Vb对构件轴线取矩得受扭承载力为,,13,设箍筋和纵筋均达到屈服,由Ch的竖向分力与箍筋受力的平衡得,,由Ch的水平分力与纵筋受力平衡的得,,两式消去Ch和hcor得,,14, 当z =1.0时,斜压杆角度等于45,而随着z 的改变,斜压杆角度也发生变化,故称为变角空间桁架模型。 试验表明,斜压杆角度在30 60之间。, 由以上推导可见,混凝土斜压杆角度取决于纵筋与箍筋的配筋强度比z 。,15,规范受扭承载力计算公式,为避免配筋过多产生超筋脆性破坏,为防止少筋脆性破坏,16,抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比,规范建议取0.6z 1.7,将不会发生“
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- 构件 承载力
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