S第8章-受扭构件完.ppt
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1、第八章 受扭构件,第八章 受扭构件,8.1 概 述,平衡扭转和协调扭转,一、受扭构件的概念,截面上有扭矩作用,且扭矩值不可忽略的构件。,二、受扭构件的分类,纯扭 剪扭 土木工程中少见; 弯扭 弯剪扭:土木工程中常见 。,第八章 受扭构件,扭矩由荷载直接引起,其值可由平衡条件直接求出。,1、平衡扭转,(1)平衡扭转的概念,(2)平衡扭转的实例,mt,框架边梁(边梁的抗扭刚度大时,mt 就大),第八章 受扭构件,2、协调扭转,(1)协调扭转的概念,(2)协调扭转的实例,在超静定结构,其扭矩值需变形协调条件才能确定。,第八章 受扭构件,第八章 受扭构件,一、 受扭钢筋的组成,8.2 纯扭构件的试验研
2、究,S,第八章 受扭构件,8.2 纯扭构件的试验研究,8.2.1 裂缝出现前的性能 1、开裂前,受力性能大体符合弹性扭转理论; 钢筋应力很低; T-j 关系呈线性; 2、开裂前,最大剪应力tmax发生在截面长边中点;,适筋破坏,T(kN.m),j(rad/mm),第八章 受扭构件,3、开裂时,部分混凝土退出工作,钢筋应力明显增大; 4、开裂后,扭转刚度明显降低; 5、开裂后,混凝土受压,受扭纵筋和箍筋受拉;,6、开裂后,裂缝呈螺旋状,构件长边上有一条裂缝发 展成为临界裂缝;,8.2.2 裂缝出现后的性能针对适筋受扭构件,第八章 受扭构件,7、最后, 与临界裂缝相交的箍筋和纵筋屈服, 另一个长边
3、上的混凝土受压破坏, 构件达到极限扭矩。,纯扭构件的四种破坏形态,(1)适筋破坏:“箍筋和纵筋的配置”均合适时: (2)部分超筋破坏: “箍筋和纵筋的配置”相差过大时: (3)超筋破坏: “箍筋和纵筋的配置”均过多时: (4)少筋破坏: “箍筋和纵筋的配置”均过少时:,第八章 受扭构件,假定混凝土为理想弹塑性材料, 开裂时,截面上各点应力均达到 ft,第八章 受扭构件,1、按塑性理论计算,8.3 纯扭构件的扭曲截面承载力,8.3.1 开裂扭矩的计算,塑性剪应力分布,第八章 受扭构件,2、按弹性理论计算,假定混凝土为理想弹性材料, 开裂时,截面长边中点的最大剪应力达到 ft,时,,第八章 受扭构
4、件,3、规范计算公式,建工,道桥,第八章 受扭构件,8.3.2 扭曲截面受扭承载力的计算, 变角空间桁架模型,1、基本假定,(1)混凝土只承受压力; (2)纵筋与箍筋只承受拉力; (3)忽略中心部分混凝土的抗扭作用。,第八章 受扭构件,纵筋 受拉弦杆; 箍筋 受拉腹杆;,2、模型的组成,斜裂缝间砼 受压腹杆。,第八章 受扭构件,第八章 受扭构件,b) Tu用q表示 Tu=2qAcor,c) 令,第八章 受扭构件,e) 将q代入Tu=2qAcor得,a)由ctg2= 可见,斜压杆角度 随z 而变化, 故称变角空间桁架模型。 b)试验表明,斜压杆角度在30 60之间。 c) 推导Tu时,假定纵筋与
5、箍筋都已屈服。 d)变角空间桁架模型推导结果的意义在于确定了 钢筋抗扭项的参数。,(4)几点说明,第八章 受扭构件,8.3.3 按规范的配筋计算方法,1、矩形截面纯扭构件的受扭承载力,第八章 受扭构件,建工,其中,第八章 受扭构件,2、箱形截面纯扭构件的受扭承载力,建工,其中,Wt=?,第八章 受扭构件,道桥,其中,第八章 受扭构件,3、T形、 I形截面纯扭构件的受扭承载力,(1)划分截面; (2)分配扭矩;,(3)按分配到的扭矩进行 受扭承载力计算。,bfb+6hf 及bf b+6hf,且hw/b6。,第八章 受扭构件,第八章 受扭构件,纯扭构件的 截面限制条件 构造配筋条件 最小配筋率,将
6、与弯剪扭构件一起讲授,第八章 受扭构件,8.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力,在一个侧面上方向一致, 导致承载力小于剪力和扭矩单独作用时的承载力。,扭矩对受弯承载力的影响,扭矩对受剪承载力的影响,破坏形态由,(1)弯型破坏,第八章 受扭构件,8.4.1 试验研究及破坏形态,a)发生条件,M 、V 、T间的比例关系,和配筋情况,主要有三种。,决定,,第八章 受扭构件,顶部纵筋先屈服, 底部混凝土后压碎而破坏。,a)发生条件,b)破坏特征,T较大, M 、V 弯矩和剪力均较小, 且顶部纵筋小于底部纵筋。,(2)扭型破坏,第八章 受扭构件,裂缝先从一个长边中点开始出现, 然后向顶面和底面延伸, 最后另
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