第4章受扭构件的扭曲截面承载力 - 重庆工贸职业技术学院首页.ppt

* 第4章 受扭构件的扭曲 截面承载力 §4.1 概述 一.工程实例：吊车梁，框架结构的边梁，如图（6-1）。 二.扭转分类：1.平衡扭转--静定受扭构件（如吊车梁）； 2.协调扭转--超静定受扭构件（如边梁），与抗扭刚 度有关且会产生内力重分布。 §4.2 纯扭构件的试验研究 一. 裂缝出现前的性能（如图6-2所示） 1.开裂前符合材料力学（或圣维南原理）的规律； 2.混凝土即将开裂时，材料进入弹塑性阶段。 * 二. 裂缝出现后的性能（如下图所示） 1.根据材料力学可确定主拉应力方向，当主拉应力大于混凝土抗拉 强度时，混凝土即开裂； 2.理论上应沿主拉应力方向布置钢筋。但为施工方便，将该主拉应 力分解为水平和竖直方向的两个分力，从而实际布置抗扭纵筋和 抗扭箍筋。 * 3.受力特征 （1）沿截面长边中点出现裂缝，三边受拉一边受压形成空间曲面； （2）配置受扭钢筋后，可能出现四种破坏形态： A.纵筋和箍筋合适（适筋）：钢筋先受拉屈服，然后混凝土压碎； B.纵筋或箍筋过多（部分超筋）：纵筋或箍筋不能受拉屈服，然后 混凝土压碎； C.纵筋和箍筋均过多（完全超筋）：纵筋和箍筋均不能受拉屈服， 然后混凝土压碎；（脆性） D.纵筋和箍筋均太少（少筋筋）：混凝土开裂后纵筋和箍筋立即受 拉屈服，构件破坏；（脆性） * §8.3 纯扭构件的截面承载力 一.开裂扭矩的计算 1.计算原理：（1）根据塑性力学理论建立基本公式（6-1）； （2）考虑混凝土弹塑性性质引进混凝土抗拉强度降 低系数0.7； （3）修正公式（6-2）。 2.计算公式：（6-2）和截面抗扭塑性抵抗矩（6-3）（6-4）（6-5）（6-6）（6-7） 二.扭曲截面受扭承载力的计算 1.研究理论方法（自学） （1）变角度空间桁模型；（2）扭曲破坏面极限平衡理论。 2.模型实验和统计分析 * 三.按《混凝土结构设计规范》的配筋计算方法 （一）计算方法的原理：主要依据试验统计分析。 （二）计算公式 1.矩形截面 （1）公式：（6-9）； （2）说明：A.关于（6-9），该式可变化为： 上式中的分子表示核心混凝土截面 单位周长上纵向受扭钢筋拉应力的合力；分母表示 单位间距内受扭箍筋拉应力的合力；因此，（6-9） 的物理意义可理解为上述两个单位合力之比； B.公式（6-9）中各符号的说明见书上； * C.公式（6-9）右边的两项应视为混凝土和受扭钢筋共 同抵抗的扭矩； D.关于 的取值，为确保全部受扭钢筋屈服，应在0.6到 1.7之间，一般取1.0。 （3）轴向压力和扭矩共同作用下的抗扭计算公式为（6-13） （6-14），即轴 向压力能有限提高受扭构件的抗扭承载力。 2.箱形截面 引进箱形截面壁厚影响系数，对矩形截面抗扭计算公式的第一项作了调整。 3.T形和I形截面 （1）计算原则：按腹板完整性原则划分为若干矩形； * （2）计算方法：各矩形截面承担的扭矩按塑性抵抗矩进行分配。 （三）适用条件 1.为避免少筋，受扭纵筋和受扭箍筋必须大于各自的最小配筋率； 2.为防止超筋，对构件尺寸有基本要求（以后讨论）。 §8.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力 一.试验研究和破坏形态 1.影响因素 （1）荷载：扭弯比（T/M）和扭剪比（T/Vb）； （2）截面尺寸、配筋及材料强度。 2.破坏形态 （1）扭弯比较小时，底边先裂，两侧边后裂，顶边受压； * 与螺旋裂缝相交