彎剪扭承載力

1、 一一. .破壞類型破壞類型彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土構件，其受力狀態(tài)是十分復雜的。因扭彎比和扭剪比的不同，彎剪扭構件的破壞類型可分為：破壞類型彎型破壞扭型破壞剪扭型破壞當彎矩較大，扭矩和剪力均較小時，即扭彎比較小時，彎矩起主導作用。裂縫首先在彎曲受拉底面出現，然后發(fā)展到兩個側面，最后三個面上螺旋裂縫形成一個扭曲破壞面。底部縱筋同時受彎矩和扭矩產生拉應力的疊加，如底部縱筋不是很多時，則破壞始于底部縱筋屈服，承載力受底部縱筋控制，受彎承載力因扭矩的存在而降低。（a a）圖彎型破壞：）圖彎型破壞：當扭矩較大,彎矩和剪力較小即扭彎比及扭剪比均較大,且頂部縱筋小于底部縱筋時發(fā)生。扭矩引起頂

2、部縱筋的拉應力很大，而彎矩引起的壓應力很小，所以導致頂部縱筋拉應力大于底部縱筋，構件破壞是由于頂部縱筋先達到屈服，然后底部混凝土壓碎，承載力由頂部縱筋拉應力所控制。由于彎矩對頂部產生壓應力，抵消了一部分扭矩產生的拉應力，因此彎矩對受扭承載力有一定的提高。（b b）圖扭型破壞：）圖扭型破壞：當彎矩較小，對構件的承載力不起控制作用，構件主要在扭矩和剪力共同作用下產生剪扭型或扭剪型的受剪破壞。裂縫從一個長邊（剪力方向一致的一側）中點開始出現，并向頂面和底面延伸，最后在另一側長邊混凝土壓碎而達到破壞。如配筋合適，破壞時與斜裂縫相交的縱筋和箍筋達到屈服。當扭矩較大時，以受扭破壞為主；當剪力較大時，以受剪

3、破壞為主。由于扭矩和剪力產生的剪應力總會在構件的一個側面上疊加，因此承載力總是小于剪力和扭矩單獨作用的承載力，其相關作用關系曲線接近1/4圓。（c c）圖彎剪型破壞：）圖彎剪型破壞：4321,由于扭矩產生的剪力流沿箱形截面?zhèn)缺诰鶆蚍植加校河捎诩袅Ξa生的剪力流 , 只在前后側壁生，且亦均勻分布：vqcorvhVq2corcorcorvthVhbTqqq2211corcorthbTqqq242corcorcorvthVhhTqqq2233corcorcortttttbhTATqqqqq224321iicoriihsDFsin)(tanicoriiiFshqD2cos)(sin)(taniicori

4、ibsDFicoriiiFsbqD2cos 在彎矩、剪力和扭矩的共同作用下，當鋼筋配置適當時，構件可能在上部側壁、后部側壁（扭矩和剪力產生的剪力流反向）及下部側壁內發(fā)生三種空間截面的破壞形態(tài)（簡稱破壞形態(tài)、）。彎剪扭構件的破壞類型及計算理論彎剪扭構件的破壞類型及計算理論由靜力平衡條件，可求得破壞形態(tài)、的承載力相關方程如下:11212121200corcor2020VTTVhbVVTT120200VVTTMM1120200VVTTMM4.彎剪扭構件的破壞類型及計算理論彎剪扭構件的破壞類型及計算理論按上面三式得出的承載力相關曲面如圖9所示（圖中陰影部分為剪扭型破壞，空白部分為彎型破壞）。圖3 彎剪

5、扭承載力相關曲面 4.彎剪扭構件的破壞類型及計算理論彎剪扭構件的破壞類型及計算理論對于縱筋和箍筋配置適當的彎剪扭共同作用的矩形鋼筋混凝土構件，當扭彎比、和扭剪比 、截面尺寸、配筋和材料強度一定且純彎M0 、則純剪T0、純扭V0承載力已知時，由以上三種破壞形態(tài)的極限扭矩TU的計算公式，可以分別求得三種破壞形態(tài)的極限扭矩Tu 、 Tu 、 Tu,其最小值為該構件按變角度空間桁架模型計算的破壞扭矩Tu，并據此判定其破壞型態(tài)。 對于彎扭構件，承載力相關方程可由整理后的三個相關方程取V為零得出： 由此可得出彎扭構件承載力相關曲線。11220TT1200TTMM11200TTMM按上面三式得出的彎扭構件承

6、載力相關曲線如圖9所示。 圖4 彎扭承載力相關曲線4.彎剪扭構件的破壞類型及計算理論彎剪扭構件的破壞類型及計算理論由上圖可以看出，當頂部縱筋和底部縱筋屈服力相等即 為1時，構件的受扭承載力由式（1）決定，均屬于彎型破壞。由于彎矩作用增大了底部縱筋拉應力，故其受扭承載力不能提高。 當頂部縱筋屈服力小于底部縱筋屈服力即 小于1且 值較小時，構件的受扭承載力由式（2）決定，屬于扭型破壞。由于彎矩作用減少了頂部縱筋的拉應力，故受扭承載力得到提高，直至最大值。其后，構件的受扭承載力由式（1）決定，構件的受扭承載力由于彎矩的影響逐漸下降。0/MM4.彎剪構件的破壞類型及計算理論彎剪構件的破壞類型及計算理論

7、2.斜彎理論1958年，涅西格在實驗的基礎上提出的斜彎理論的計算破壞圖形有兩 種（彎型破壞和剪扭型破壞），并有如下假定： 理論研究證明，在一定的近似假定前提下，按斜彎理論亦可得出與按變角度空間桁架模型相同的受彎、受剪和受扭的承載力相關方程。 1. 形成扭曲破壞面的螺旋形拉裂縫的傾角相同；2. 與螺旋形拉裂縫相交的縱筋和箍筋受拉并達到屈服強度3. 破壞面的受壓區(qū)為與構件縱軸成角的一平面,受壓區(qū)混凝土應力均勻分布4. 忽略鋼筋的銷栓、混凝土的受拉作用和受壓區(qū)混凝土的受剪作用基本思路：實際工程中單獨受彎的構件很少，大多數情況下是彎剪扭共同作用。在彎剪扭共同作用下，構件的抗彎、抗扭、和抗剪的承載力顯然

8、是相互影響的，我們把這種相互影響的性質稱為相關性。由于彎剪扭承載力之間的相互影響相當復雜，要采用統(tǒng)一的相關方程來計算還有困難。為了簡化計算，我國規(guī)范對彎剪扭構件采用了部分相關的方法，其基本思路是：對單獨由混凝土貢獻的承載力部分考慮相關關系，對于由鋼筋貢獻的承載力部分則采用疊加的方法。具體地說，在抗剪抗扭計算中均有一項反映混凝土提供的承載力部分，即抗剪計算中的 或在集中荷載作用下的獨立梁 和抗扭計算中的 。顯然，在扭剪共同作用下，如不考慮相關，則混凝土的抗力會被重復利用，這是很不合理的，也是不安全的，故對這一部分的抗力應考慮其相關性。cfbh007.0)5.1/(2.00cfbhttfW35.0

9、)()2(001ssycahAfxhbxfM受彎構件承載力：007.0hsAfbhfVVVsvyvtscu受剪構件承載力：corstyvttscuAsAfWfTTT12.135.0受扭構件承載力：彎、剪、扭構件承載力只考慮單獨由混凝土提供的承載力部分的相關性，而由混凝土與鋼筋或鋼筋單獨提供的承載力可簡單疊加，不受其它作用的影響。具體方法如下：1、受彎縱筋計算 受彎縱筋As和As按彎矩設計值M由正截面受彎承載力計算確定。2、剪扭配筋計算 對于剪扭共同作用，規(guī)范采用混凝土部分承載力相關，箍筋部分承載力疊加的方法。混凝土部分承載力相關關系可近似取1/4圓，1)()(2020ccccVVTT00ccv

10、cctVVTT，取ccTVTV并近似取2200111vcctVTTV1)(12002cccctVVTT圖5 剪扭承載力相關曲線也可采用AB、BC、CD三段直線來近似相關關系。AB段，v = Vc /Vc00.5，剪力的影響很小，取t = Tc /Tc0 =1.0；CD段，t = Tc /Tc00.5，扭矩影響很小，取c = Vc /Vc0=1.0；BC段取斜直線5 . 100ccccVVTT0015.1cctVTTVccTVTV圖6 剪扭承載力相關曲線corstyvtttuAsAfWfT12 . 135. 001025. 1)5 . 1 (7 . 0hsnAfbhfVsvyvttu0 .15

11、.05 .015 .10tttbhWTV對于一般構件， 若小0.5，則可不考慮扭矩對混凝土受剪承載力的影響，故此時取 =0.5.若 大于1.0，則可不考慮剪力對混凝土受扭承載力的影響，故此時取 =1.0。tttt對于集中荷載作用下的剪扭構件corstyvtttuAsAfWfT12 . 135. 00100 . 1175. 1hsnAfbhfVsvyvtvu0) 1(2 . 015 . 1bhWTVtt為避免配筋過多產生超筋破壞，剪扭構件的截面應滿足:cctfWTbhV25. 08 . 00當滿足以下條件時，可不進行受剪扭承載力計算，僅按最小配筋率和構造要求確定配筋。ttfWTbhV7 .001

12、、當剪力V 0.35ftbh0或V ftbh0時，可僅按受彎構件的正截面受彎承載力和純扭構件的受扭承載力分別進行計算；1875. 02、當扭矩T0.175ftWt時，可僅按受彎構件的正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力分別進行計算。受彎縱筋As和AsAsAsAstl /3Astl /3Astl /3+=-As + Astl /3As+ Astl /3Astl /3coryyvststluffsAA1抗扭縱筋：受扭縱筋的配置方法：按縱筋間距200，確定一排鋼筋的根數及鋼筋的排數，從而確定出所需配置的受扭鋼筋總根數，再根據計算面積確定每根鋼筋的面積和直徑。受彎、扭邊的鋼筋應在計算面積疊加后統(tǒng)一配筋。

13、抗扭箍筋：sAst1sAst14sAsv1+=2sAsv1sAsv1+sAst1snAsv1抗剪箍筋：sAsAstsv11配復合箍筋時，應特別注意單肢箍筋受彎縱筋As和As抗扭箍筋：sAst1AsAsAstl /3Astl /3Astl /3+=As + Astl /3As+ Astl /3Astl /3sAst14sAsv1+=2sAsv1sAsv1+sAst1coryyvststluffsAA1抗扭縱筋：snAsv1抗剪箍筋：對于彎剪扭構件，為防止少筋破壞按面積計算的箍筋配筋率yvtsvstsvsvsvffbSAbSnAbSA28. 02min,2111縱向鋼筋的配筋率min,min,tlsstlsbhAAyttlffVbT6 . 0 min,