河北工业大学混凝土结构基本原理课件 第八章.ppt

8．2 混凝土构件受纯扭作用的性能 一、纯扭构件的试验研究 1.受扭构件的开裂 （1） 裂缝出现前：符合弹性理论 （2）裂缝出现后：抗扭刚度降低，有裂缝的混凝土和钢筋组成一个共同受力体系来抵抗外扭矩。 初始裂缝一般发生在截面长边的中点附近且与构件的轴线约呈45?角。（P189图8-4） 2.素混凝土构件的受扭破坏 截面长边产生与构件纵轴成45?的斜裂缝 → 迅速向相邻两面以螺旋形延伸 → 形成三面开裂、一面受压的空间扭曲裂面 → 构件破坏——破坏带有突然性，属于脆性破坏 3.钢筋混凝土构件的受扭破坏 （1）开裂前：钢筋应力小，对开裂扭矩影响不大 开裂后：拉力由纵筋、箍筋共同承担 破坏特征与受扭箍筋和受扭纵筋的配筋率有关 （2）破坏形态 （4）《混凝土结构设计规范》 8．3混凝土构件受弯剪扭作用的性能 一、破坏形态 钢筋混凝土构件在弯矩、剪力和扭矩，其破坏特征和承载力是与所作用的外部荷载条件和构件的内在因素有关。 外部荷载条件——通常以扭弯比?（?=T/M）和扭剪比?（?=T/Vb）表示。 构件的内在因素——指构件的截面形状、尺寸，配筋和材料强度。 1.弯型破坏： 受弯剪扭作用的构件，在适筋条件下，扭弯比?较小时，即弯矩作用比扭矩显著，即裂缝首先发生在构件的受拉底面，这是在弯矩和扭矩共同作用下拉应力的叠加且以弯曲拉应力为主造成的；然后裂缝发展到两个侧面，截面顶部纵筋受压。在三个面上的螺旋形裂缝形成一个扭曲破坏面，第四个面为弯曲受压顶面。构件破坏时体现为先是与螺旋形裂缝相交的纵筋和箍筋受拉达到屈服强度，最终截面上边缘的混凝土受压破坏。 2.扭型破坏 若扭弯比?和扭剪比?均较大，如果构件顶部纵筋少于底部纵筋时，因为弯矩较小，在构件顶面产生的压应力也较小，受到扭矩作用下的拉力就会抵消弯曲作用下的压应力，且所余的拉力作用较大，这时顶部纵筋先于构件底部纵筋达到受拉屈服强度，破坏面始于构件顶面发展到两个侧面。 3剪扭型破坏 当剪力和扭矩起控制作用，扭剪比又较大时，则裂缝首先出现在构件扭矩产生应力流和剪力应力流同向的侧面上，然后向顶面和底面发展，这三个面上的螺旋形裂缝形成破坏面，破坏时与螺旋形裂缝相交的钢筋受拉并达到屈服强度，受压区靠近另一侧面（扭矩产生应力流与剪力应力流异向）。 * * * 第八章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算 钢筋混凝土受扭构件承载力计算 土木工程 受扭构件 的特点： 一般均为 弯、剪、 扭构件 。 §8.1 概 述 8.1.1 土木工程中常见的受扭构件 第 八章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算 8.1.2 平衡扭转与协调扭转 平衡扭转 构件中的扭矩由荷载直接引起，其值可由平衡关系直接求得，称为平衡扭转。一般支承悬臂板的梁承受的扭距为平衡扭矩。 协调扭转 若扭矩是由相邻构件的变形受到该构件的约束而引起的，需结合变形协调条件才能求得，称为协调扭转。例如框架中的边梁。 8.1.3 抗扭钢筋的形式 抗弯 -— 纵向钢筋； 抗剪 —— 箍筋或箍筋+弯筋； 抗扭 —— 箍筋+沿截面周边 均匀布置的纵筋， 且箍筋与纵筋的比 例要适当。 8.1.4 受扭构件分类 纯扭 剪扭 土木工程中少见； 弯扭 弯剪扭：土木工程中常见 。 三、纯扭构件的极限扭矩 1、变角度空间桁架计算模型的分析 假定： ①混凝土只承受压力：桁架的斜压杆 ②纵筋和箍筋只承受拉力:桁架的受拉弦杆和腹杆 ③忽略核心混凝土的抗扭作用及钢筋的销栓作用。 F—纵筋拉力 （8-17） （8-18） 剪力的存在会降低 截面的抗扭能力； 同样，扭矩的存在 也会降低截面的抗 剪能力。 二、剪扭构件承载力计算 剪扭相关性 规范经简化后的结果为 ： （1）当Tc/Tco≤ 0.5时，即T≤ 0.175ftWt时，可忽略扭 矩影响，按纯剪构件设计； （2）当Vc/Vco ≤ 0.5时，即V≤ 0.35ftbh0时，可忽略剪 力影响，按纯扭构件设计； （3）当T0.175ftWt和V 0.35ftbh0时，要考虑剪扭的相 关性。 考虑剪扭相关性的计算 …8-35 …8-36 式中： βt ––– 剪扭构件中混凝土受扭承载力降低系数： …8-37 当 βt 0.5时，取βt＝0.5；当 βt 1.0时，取βt＝1.0。 特点：（1）规范变全线段剪扭相关为部分线段相关； （2）承载力降低体现在混凝土的抗剪和抗扭上。 若为集中荷载作用下的独立梁，式（8-35）应改为： 式中， …8-39 …8-38 四、弯、剪、扭构件承载力计算 弯矩 —— 按