钢筋混凝土结构设计受扭构件扭曲截面受力性能与设计要点解析.ppt

本章主要内容 受扭构件的受扭承载力计算 ? 压弯剪扭的复合受扭性能 ? 受扭构件的力学模型 ? 平衡扭矩 协调扭矩 结构工程中扭转的分类 平衡扭矩 (equilibrium torsion) 协调扭矩 (compatibility torsion) T=He H e H 平衡扭矩 协调扭矩 试验研究分析→建立受扭计算模型 开裂扭矩的计算 纯扭构件的受扭承载力 素混凝土纯扭构件的受扭性能 8.2.1试验研究分析 τ σ T T 45o A B C D A B C D 截面上的应力分布 三面开裂，一面受压的空间扭曲破坏面 截面上的应力分布 空间扭曲破坏面 钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能 受扭钢筋 受扭纵筋 受扭箍筋 破坏形态 少筋受扭破坏 当钢箍与纵筋配置过少，或箍筋间距过大，其破坏与素混凝土构件破坏相似，呈脆性破坏，称为少筋受扭破坏。 适筋受扭破坏 当箍筋与纵筋适当时，发生适筋受扭破坏；纵筋，箍筋先屈服，后混凝土被压碎 。 部分超筋受扭破坏 当钢箍和纵筋中一种配置合适，另一种配置过多，称为部分超筋受扭破坏。 完全超筋受扭破坏 当两种钢筋均过量时，混凝土被压碎，为脆性破坏，称为超筋受扭破坏。 8.2.1试验研究分析 钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能 适筋受扭的破坏过程的特点 裂缝转角不等于45度 受扭钢筋均能屈服 有临界斜裂缝 钢筋先屈服，混凝土后压坏 属于塑性破坏 fy fy fyv fyv 临界斜裂缝 纵筋与箍筋均能够达到屈服 钢筋混凝土受扭构件的裂缝 8.2.1试验研究分析 h b 矩形截面纯扭构件 开裂扭矩的计算 开裂时混凝土的拉应变很小，因此，钢筋的应力也很小，对提高开裂荷载作用不大，在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响。 开裂前截面剪应力的分布 45o 45o 45o h-b b b/2 b/2 截面剪应力分布简化模式 8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩 矩形截面纯扭构件 开裂扭矩Tcr的计算 8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩 h-b b b/2 b/2 矩形截面纯扭构件 《规范》中开裂扭矩Tcr的取值 其中系数0.7综合反映了混凝土塑性发挥的程度和双轴应力下混凝土强度降低的影响。 修正系数取值的几个原因 混凝土并非理想塑性； 在拉压复合应力作用下，混凝土的抗拉强度低于单向受拉时的抗拉强度； 对于素混凝土，取值0.87~0.97； 对于钢筋混凝土，取值0.86~1.06。 8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩 h b h’f b’f h b h’f b’f hf T形和I形截面纯扭构件 为简化计算，可将T形和I形截面分成若干个矩形截面 整截面的Wt为各分块矩形Wt之和 分块原则是：首先满足较宽矩形部分的完整性 Wt的计算方法 8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩 纯扭构件力学模型的发展 1929年，德国人Rausch. E在其博士论文 “Design of Reinforced Concrete in Torsion” 中首先提出了空间桁架模型。 1945年，瑞典人H.Nylander提出了视混凝土为理想塑性材料的塑性理论计算方法。 1958年，前苏联人提出了扭面平衡法。 1968年，Lampert, P. 与 Thurlimann, B.在论文 “Torsion Tests on Reinforced Concrete Beams”中提出了变角空间桁架模型。 8.2.3 纯扭构件的受扭承载力 空间桁架模型与变角空间桁架模型 钢筋混凝土实心构件与空心构件极限扭矩基本相同，因而可简化为箱形截面。 空间桁架模型认为混凝土沿450的斜杆，变角空间桁架模型认为此角是变化的。 变角空间桁架模型 Ｆ Ｔ s s bcor hcor 8.2.3 纯扭构件的受扭承载力 hcor Vh Ch Ch Vh Vb Cb 变角空间桁架模型 8.2.3 纯扭构件的受扭承载力 截面核心区部分的周长 受扭纵筋与受扭箍筋的配筋强度比 构件受扭承载力 核心区的面积 矩形截面纯扭构件的受扭承载力 变角空间桁架模型与试验结果存在差异; 《混凝土规范》参考了桁架模型，并认为受扭承载力Tu由混凝土的抗扭作用Tc与抗扭钢筋的作用Ts共同组成。 8.2.3 纯扭构件的受扭承载力 矩形截面纯扭构件的受扭承载力 8.2.3 纯扭构件的受扭承载力 　系数可由试验实测数据确定; 考虑到设计应用上的方便《规范》采用一根略为偏低的直线表达式。 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 　设计时取 较为合理。 矩形截面纯扭构件的受扭承载力 8.2.3 纯扭构件的受扭