受扭构件的扭曲截面承载力 ppt课件.ppt

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受扭构件的扭曲截面承载力 ppt课件

* * 受扭构件的扭曲截面承载力 教学要求: 1理解按变角度空间桁架模型计算受扭构件扭曲截面承载力的基本思路; 2会做弯剪扭构件的配筋计算; 3领会受扭构件的构造要求。 7.1 概述 图7-1 平衡扭转与协调扭转图例 (a)吊车梁;(b)边梁 7.2 纯扭构件的试验研究 7.2.1 裂缝出现前的性能 裂缝出现前,钢筋混凝土纯扭构件的受力性能,大体上符合圣维南弹性扭转理论。 图7-2 开裂前的性能 7.2.2 裂缝出现后的性能 图7-3 扭矩—扭转角曲线 图7-4 钢筋混凝土受扭试件的螺旋形裂缝展开图 注:图中所注数字是该裂缝出现时的扭矩值(kN·m),未注数字的裂缝是破坏时出现的裂缝。 图7-5 纯扭构件纵筋和箍筋的扭矩-钢筋拉应变曲线 7.2.3 破坏形态 受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋配筋率的大小有关,可分为适筋破坏、部分超筋破坏、超筋破坏和少筋破坏四类。 对于正常配筋条件下的钢筋混凝土构件,在扭矩作用下,纵筋和箍筋先到达屈服强度,然后混凝土被压碎而破坏。这种破坏与受弯构件适筋梁类似,属延性破坏类型。此类受扭构件称为适筋受扭构件。 若纵筋和箍筋不匹配,两者配筋比率相差较大,例如纵筋的配筋率比箍筋的配筋率小得多,则破坏时仅纵筋屈服,而箍筋不屈服;反之,则箍筋屈服,纵筋不屈服,此类构件称为部分超筋受扭构件。 部分超筋受扭构件破坏时,亦具有一定的延性,但较适筋受扭构件破坏时的截面延性小。 当纵筋和箍筋配筋率都过高,致使纵筋和箍筋都没有达到屈服强度,而混凝土先行压坏,这种破坏和受弯构件超筋梁类似,属脆性破坏类型。这种受扭构件称为超筋受扭构件。 若纵筋和箍筋配置均过少,一旦裂缝出现,构件会立即发生破坏。此时,纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段,其破坏特性类似于受弯构件中的少筋梁,称为少筋受扭构件,属脆性破坏类型。在设计中应避免少筋和超筋受扭构件。 7.3 纯扭构件的扭曲截面承载力 7.3.1 开裂扭矩 图7-6 矩形截面受扭构件 图7-7 扭剪应力分布 根据塑性力学理论,可把截面上的扭剪应力划分成四个部分,如图7-7(c)。 若混凝土为理想弹塑性材料 若混凝土为弹性材料,则当最大扭剪应力或最大主拉应力达到混凝土抗拉强度ft时,构件开裂,从而开裂扭矩 《混凝土结构设计规范》取混凝土抗拉强度降低系数为0.7,故开裂扭矩设计值的计算公式为 7.3.2 按变角度空间桁架模型的扭曲截面受扭承载力计算 图7-8 变角度空间桁架模型 变角度空间桁架模型的基本思路是,在裂缝充分发展且钢筋应力接近屈服强度时,截面核心混凝土退出工作,从而实心截面的钢筋混凝土受扭构件可以用一个空心的箱形截面构件来代替,它由螺旋形裂缝的混凝土外壳、纵筋和箍筋三者共同组成变角度空间桁架以抵抗扭矩。 变角度空间桁架模型的基本假定有: (1)混凝土只承受压力,具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成桁架的斜压杆,其倾角为α; (2)纵筋和箍筋只承受拉力,分别为桁架的弦杆和腹杆; (3)忽略核心混凝土的受扭作用及钢筋的销栓作用。 7.3.3 按《混凝土结构设计规范》的纯扭构件受扭承载力计算方法 图7-9 受扭构件截面 (a)矩形截面(h≥b);(b)T形、I形截面;(c)箱形截面(tw≤t’) 1—弯矩、剪力作用平面 (1)矩形截面钢筋混凝土纯扭构件受扭承载力计算公式矩形截面纯扭构件的受扭承载力按下式计算: 对于在轴向压力和扭矩共同作用下的矩形截面钢筋混凝土构件,其受扭承载力应按下列公式计算: 图7-10 计算公式与实验值的比较 (2)箱形截面钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力计算公式 实验和理论研究表明,当截面宽度和高度、混凝土强度及配筋完全相同时,一定壁厚箱形截面构件的受扭承载力与实心截面构件是相同的。 (3)T形和I形截面钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力计算公式 图7-11 T形和I形截面的矩形划分方法 1) 腹板 2) 受压翼缘 3) 受拉翼缘 计算受扭塑性抵抗矩时取用的翼缘宽度尚应符合 7.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力 7.4.1 破坏形态 图7-12 弯剪扭构件的破坏形态(a)弯型破坏;(b)扭型破坏;(c)剪扭型破坏 7.4.2 按《混凝土结构设计规范》的配筋计算方法 1 对于剪力和扭矩共同作用下的矩形截面一般剪扭构件 (1)剪扭构件的受剪承载力 (2)剪扭构件的受扭承载力 对集中荷载作用下的独立剪扭构件,其受剪承载力计算式应改为: 2 箱形截面钢筋混凝土一般剪扭构件 (1) 剪扭构件的受剪承载力 (2) 剪扭构件的受扭承载力 集中荷载作用下独立的箱形截面剪扭构件,其受剪承载力计算公式 受扭承载力 3 T形和I形截面剪扭构件的承载力 (1)剪扭构件

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