鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理__受扭構(gòu)件承載力計算

1、會計學(xué)1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理_受扭構(gòu)件承受扭構(gòu)件承載力計算載力計算第1頁/共71頁簡介工程中常見受扭構(gòu)件工程中常見受扭構(gòu)件 1 1、曲線梁（彎梁橋）、斜梁（板）、曲線梁（彎梁橋）、斜梁（板） 2 2、支撐懸臂板的梁、支撐懸臂板的梁 3 3、偏心荷載作用下的梁、偏心荷載作用下的梁 4 4、螺旋樓梯板、螺旋樓梯板 曲線梁示意圖曲線梁示意圖螺旋樓梯中扭矩也較大螺旋樓梯中扭矩也較大第2頁/共71頁 雨蓬梁雨蓬梁要承受彎矩、剪力和扭矩。工程中要承受彎矩、剪力和扭矩。工程中只承受純扭作只承受純扭作用的結(jié)構(gòu)很少，大多數(shù)情況下結(jié)構(gòu)都處于用的結(jié)構(gòu)很少，大多數(shù)情況下結(jié)構(gòu)都處于彎矩彎矩、剪力

2、、扭矩剪力、扭矩等等內(nèi)力內(nèi)力共同作用下的共同作用下的復(fù)雜受力狀態(tài)復(fù)雜受力狀態(tài)。第3頁/共71頁第4頁/共71頁 吊吊車的橫向水平制動力及吊車豎向輪壓偏心都可使車的橫向水平制動力及吊車豎向輪壓偏心都可使吊車梁受扭，屋面板偏心也可導(dǎo)致屋架受扭。吊車梁受扭，屋面板偏心也可導(dǎo)致屋架受扭。第5頁/共71頁受扭構(gòu)件受力特點受扭構(gòu)件受力特點結(jié)構(gòu)中很少有扭矩單獨作用的情況，大多為彎矩、剪力和扭矩同時作用，有時還有軸向力同時作用。由于彎矩M剪力V和扭矩T的作用，構(gòu)件的截面將產(chǎn)生相應(yīng)的主拉應(yīng)力。當(dāng)其超過混凝土的抗拉強度時，構(gòu)件便會開裂。因此，必須配置適量的鋼筋(縱筋和箍筋)來限制裂縫的開展和提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承

3、載力。 第6頁/共71頁1.1. 純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算2. 2. 彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算3. T3. T形和形和I I形截面受扭構(gòu)件形截面受扭構(gòu)件4. 4. 箱形截面受扭構(gòu)件箱形截面受扭構(gòu)件5. 5. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求目錄目錄第7頁/共71頁1. 1. 純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算1.1 1.1 矩形截面純扭構(gòu)件的開裂扭矩矩形截面純扭構(gòu)件的開裂扭矩1.2 1.2 矩形截面純扭構(gòu)件的破壞特征矩形截面純扭構(gòu)件的破壞特征1.3 1.3 純扭構(gòu)件的承載力計算理論純扭構(gòu)件的承載力

4、計算理論1.4 1.4 公路橋規(guī)公路橋規(guī)對矩形截面純扭構(gòu)件的承載力計算對矩形截面純扭構(gòu)件的承載力計算第8頁/共71頁1.1 1.1 矩形截面純扭構(gòu)件的開裂扭矩矩形截面純扭構(gòu)件的開裂扭矩鋼筋混凝土受扭構(gòu)件開裂前鋼筋中的應(yīng)力很小，鋼筋對開裂扭鋼筋混凝土受扭構(gòu)件開裂前鋼筋中的應(yīng)力很小，鋼筋對開裂扭矩的影響不大，因此，可以忽略鋼筋對開裂扭矩的影響，將構(gòu)矩的影響不大，因此，可以忽略鋼筋對開裂扭矩的影響，將構(gòu)件作為純混凝土受扭構(gòu)件來處理開裂扭矩的問題。件作為純混凝土受扭構(gòu)件來處理開裂扭矩的問題。 第9頁/共71頁teWTmax理想勻質(zhì)構(gòu)件理想勻質(zhì)構(gòu)件的受扭裂縫的受扭裂縫從主拉應(yīng)力最大處開始從主拉應(yīng)力最大處

5、開始對勻質(zhì)材料，理想的受扭裂縫應(yīng)當(dāng)呈對勻質(zhì)材料，理想的受扭裂縫應(yīng)當(dāng)呈螺旋形螺旋形。螺旋形裂縫螺旋形裂縫ptpt第10頁/共71頁裂縫總是沿與構(gòu)件縱軸成=45方向發(fā)展開裂扭矩即為主拉應(yīng)力達(dá)到 時的抗扭Wte抗扭截面模量b2h;ftd混凝土抗拉強度設(shè)計值彈性計算彈性計算tptdftetTW f注意：因為混凝土不是理想的彈性材料，故按上述計算圖式來計算混凝土構(gòu)件的開裂扭矩是偏低的。第11頁/共71頁21122maxmax22(3)6tbTFdF dhbWWt矩形截面的抗扭塑性抵抗矩。 21maxmax224bbbF1232226bhbhbd2maxmax1()(2)224bbFhbhhb22()/2

6、3()326hhbbhb bdhhbhb三角形部分的剪應(yīng)力合力為 F1到截面中心的距離為梯形部分的剪應(yīng)力合力為F2到截面中心的距離為塑性應(yīng)力分布塑性應(yīng)力分布:截面上各點的應(yīng)力達(dá)到強度極限時，構(gòu)件才達(dá)到極限抗扭能力截面上各點的應(yīng)力達(dá)到強度極限時，構(gòu)件才達(dá)到極限抗扭能力 第12頁/共71頁0.7crttdTW fTcr矩形截面純扭構(gòu)件的開裂扭矩；按彈性理論，當(dāng)主拉應(yīng)力將出現(xiàn)裂縫，此時的扭矩為開裂扭矩。ftd混凝土抗拉強度設(shè)計值；Wt矩形截面抗扭塑性抵抗矩。混凝土并非理想彈性或塑性，同時考慮到混凝土在拉壓復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土并非理想彈性或塑性，同時考慮到混凝土在拉壓復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的抗拉強度要低于單向

7、抗拉強度，矩形截面鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的開裂的抗拉強度要低于單向抗拉強度，矩形截面鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的開裂扭矩，只能近似地采用理想塑性材料的剪應(yīng)力圖形進(jìn)行計算，同時通過扭矩，只能近似地采用理想塑性材料的剪應(yīng)力圖形進(jìn)行計算，同時通過試驗來加以校正，乘以一個折減系數(shù)試驗來加以校正，乘以一個折減系數(shù)0.7。當(dāng)荷載產(chǎn)生的扭矩 時，可以認(rèn)為混凝土足以承受主拉應(yīng)力，抗扭鋼筋可不必計算而按構(gòu)造要求設(shè)置。0.7crttdTTW f第13頁/共71頁第14頁/共71頁鋼筋混凝土純扭構(gòu)件開裂前鋼筋中的應(yīng)力很小開裂后不立即破壞，裂縫可以不斷增加，隨著鋼筋用量的不同，有不同的破壞形態(tài)T(T)T(T)第15頁/共71頁第

8、16頁/共71頁第17頁/共71頁第18頁/共71頁1.3 1.3 純扭構(gòu)件的承載力計算理論純扭構(gòu)件的承載力計算理論基本理論模型基本理論模型變角度空間桁架模型變角度空間桁架模型斜彎曲理論斜彎曲理論歐美廣泛采用前蘇聯(lián)第19頁/共71頁變角度空間桁架模型變角度空間桁架模型基本假定基本假定核心部分混凝土抗扭能力的貢獻(xiàn)可忽略。配筋是適當(dāng)?shù)?。這時，穿過破壞面的鋼筋在構(gòu)件破壞時可以屈服，不發(fā)生少筋和超筋破壞。配筋強度比在合適的界限內(nèi)，可以保證縱筋和箍筋在構(gòu)件破壞時都能達(dá)到屈服強度?？v筋對稱，沿周邊大致均勻布置，箍筋沿構(gòu)件軸線等距離布置。第20頁/共71頁TF4+F4=Ast4stF3+F3=Ast3stF

9、2+F2=Ast2stF1+F1=Ast1stsT箍筋縱筋裂縫開裂后的箱形截面受扭構(gòu)件的受力可比擬成空間桁架： 縱筋為受拉弦桿， 箍筋為受拉腹桿， 斜裂縫間的混凝土為受壓腹桿。第21頁/共71頁箱形截面的剪應(yīng)力分布，可采用薄壁管理論01222TrqdsqrdsqA其中，T承擔(dān)的外扭矩； q橫截面管壁上單位長度的剪力值，稱為剪力流； r扭心到管壁中心的距離；A0剪力流作用的管壁中心軸線所包圍的橫截面面積。htbAcor2ucorTqtAAcor此處取構(gòu)件核心的截面積，即箍筋內(nèi)表面所圍的面積；扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力；t箱形截面的側(cè)壁厚度。第22頁/共71頁縱筋的拉力hq = TtetebAcorTF4+

10、F4=Ast4fyF3+F3=Ast3fyF2+F2=Ast2fyF1+F1=Ast1fysT箍筋縱筋裂縫ABCDhcorhcor cosNdBDF2dqF1qhcorACsNsvt hcor ctg對隔離體ABCDctgqhFFcor21相應(yīng)其它三個面的隔離體ctgqbFFcor41ctgqhFFcor34ctgqbFFcor23作用：平衡構(gòu)件中的縱向分力，且在斜裂縫處產(chǎn)生銷拴作用抵抗主拉應(yīng)力第23頁/共71頁ctgqhFFcor21ctgqbFFcor41ctgqhFFcor34ctgqbFFcor2311223344stsdcorA fFFFFFFFFqctg如果配筋適中，縱筋可以屈服h

11、q = TtetebAcorTF4+F4=Ast4fyF3+F3=Ast3fyF2+F2=Ast2fyF1+F1=Ast1fysT箍筋縱筋裂縫ABCDhcorhcor cosNdBDF2dqF1qhcorACsNsvt hcor ctg含一完整斜裂縫的隔離體第24頁/共71頁箍筋的拉力對斜裂縫上半部分的隔離體ACD1corsvtsvyvcorvh ctgNAfqhS如果配筋適中，箍筋亦可以屈服hq = TtetebAcorTF4+F4=Ast4fyF3+F3=Ast3fyF2+F2=Ast2fyF1+F1=Ast1fysT箍筋縱筋裂縫ABCDhcorhcor cosNdBDF2dqF1qhco

12、rACsNsvt hcor ctg作用：直接抵抗主拉應(yīng)力，限制裂縫發(fā)展第25頁/共71頁縱筋與箍筋的配筋強度比縱筋與箍筋配筋強度比1corsvyvcorvh ctgAfqhSstsdcorA fqctg消去q1stsdvsvyvcorA f SctgAf縱筋的拉力箍筋的拉力第26頁/共71頁抗扭承載力的計算公式1corsvtyvcorvh ctgAfqhSstsdcorA fqctg消去2211121stsdsvyvsvyvsvyvstsdvvcorsvyvcorvvA f AfAfAfA f SqSAfSSqATcoru212svyvucorvAfTAS反映配筋對抗扭承載力的貢獻(xiàn)，對任意形狀

13、的薄壁構(gòu)件可導(dǎo)出類似的公式縱筋的拉力箍筋的拉力第27頁/共71頁斜彎曲理論斜彎曲理論( (自學(xué)自學(xué)) )第28頁/共71頁1.4 1.4 公路橋規(guī)公路橋規(guī)對矩形截面純扭構(gòu)件的承載力計算對矩形截面純扭構(gòu)件的承載力計算核心混凝土還有一定的抗扭貢獻(xiàn)，此外斜裂縫間混凝土的骨料咬合作用也起一定的抗扭貢獻(xiàn) ucsTTT混凝土承擔(dān)的抗扭鋼筋承擔(dān)的抗扭(鋼筋和斜裂縫間的混凝土)第29頁/共71頁基于變角度空間桁架模型分析，結(jié)合試驗結(jié)果，并考慮可靠性能要求后，給出適筋梁純扭構(gòu)件的承載力計算半理論、半經(jīng)驗公式100.351.2svsvcordutdtvf A ATTf WS為保證縱、箍筋均能屈服，建議取0.61.

14、7，當(dāng)1.7 時，取=1.7，常用值的區(qū)間為1.01.2符號說明見教材P116330tdcu,k0.50 100.51 10dtTffW公式適用的條件是 第30頁/共71頁 1) 1)抗扭強度抗扭強度( (配筋配筋) )的上限值的上限值30cu,k0.51 10dtTfW 2) 2)抗扭強度抗扭強度( (配筋配筋) )的下限值的下限值 3) 3)純扭構(gòu)件的配筋率純扭構(gòu)件的配筋率 300.50 10dtdtTfW0.055svcdsvsvvsvAfS bf，min,min0.08stcdststsdAfbhf箍筋箍筋縱筋縱筋間接地限制抗扭鋼筋的配筋率不致過大，避免構(gòu)件可能發(fā)生混凝土被壓碎而抗扭鋼

15、筋應(yīng)力尚未屈服的完全超筋受扭脆性破壞 可不進(jìn)行抗扭承載力計算，但須構(gòu)造配置抗扭鋼筋。防止構(gòu)件開裂后發(fā)生突然的脆性破壞 第31頁/共71頁10.351.2svsvcortdttdtvf A Af Wf WS純扭構(gòu)件的最小配筋率可根據(jù)鋼筋混凝土構(gòu)件的抗扭承載力應(yīng)不小于同一截面的素混凝土構(gòu)件的抗扭承載力(即開裂扭矩)的原則確定。 沒考慮折減系數(shù)，是為了取得較大的最小配筋率。11,min21.084svtsvtdsvvsvcorAW AfbSfbA1.0 1.3/1 1/3b h 0.40.6(0.5)取0.1tdcdff0.055cdsvsvff，min,min,min0.542sttcortdst

16、corsdAW Ufbhbh Af0.70.9(0.8)取0.1tdcdff0.1tdcdff,min0.08cdstsdff第32頁/共71頁1. 1. 純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算2.2. 彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算3. T3. T形和形和I I形截面受扭構(gòu)件形截面受扭構(gòu)件4. 4. 箱形截面受扭構(gòu)件箱形截面受扭構(gòu)件5. 5. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求目錄目錄第33頁/共71頁2. 2. 彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算 純扭構(gòu)件在工程中幾乎是沒有的。工程中構(gòu)件往往要同純扭

17、構(gòu)件在工程中幾乎是沒有的。工程中構(gòu)件往往要同時承受軸力、彎矩、剪力和扭矩。對于鋼筋混凝土彎扭構(gòu)件時承受軸力、彎矩、剪力和扭矩。對于鋼筋混凝土彎扭構(gòu)件，軸力對配筋的影響很小，可以忽略不計。各承載力之間存，軸力對配筋的影響很小，可以忽略不計。各承載力之間存在相關(guān)性。在相關(guān)性。第34頁/共71頁第35頁/共71頁彎剪扭共同作用下，破壞特征承載力相關(guān)因素 荷載條件 內(nèi)在因素 扭彎比()TM扭剪比()TVbkai構(gòu)件的截面尺寸，配筋和材料強度 第I類型(彎型)，受壓區(qū)在構(gòu)件的頂面第II類型(剪扭型)，受壓區(qū)在構(gòu)件的一個側(cè)面第III類型(扭型)，受壓區(qū)在構(gòu)件的底面2.1 彎、剪、扭構(gòu)件的破壞類型 第36頁

18、/共71頁第I類型(彎型)，受壓區(qū)在構(gòu)件的頂面V不起控制作用，且T/M較小，配筋適量時斜裂縫首先在彎曲受拉的底部開裂，再發(fā)展，裂縫在兩個側(cè)面分別向背斜向方向發(fā)展如底部縱筋配置不是很多，頂部混凝土壓碎破壞，承載力受底部縱筋控制，受彎承載力由于扭矩影響而降低。如果底部配筋很多，則頂部混凝土先被壓碎(脆性)，也屬于彎型破壞。VMT第37頁/共71頁M不起控制作用V、T的共同工作使得一側(cè)混凝土剪應(yīng)力增大，一側(cè)混凝土應(yīng)力減小剪應(yīng)力大的一側(cè)先受拉開裂，最后破壞， T很小時，僅發(fā)生剪切破壞第II類型(剪扭型)，受壓區(qū)在構(gòu)件的一個側(cè)面由于扭矩和剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力總會在構(gòu)件一個側(cè)面上疊加，因此承由于扭矩和剪力產(chǎn)生

19、的剪應(yīng)力總會在構(gòu)件一個側(cè)面上疊加，因此承載力總是小于剪力和扭矩單獨作用時的承載力。載力總是小于剪力和扭矩單獨作用時的承載力。 第38頁/共71頁第III類型(扭型)，受壓區(qū)在構(gòu)件的底面扭矩較大，彎矩和剪力較小，且頂部縱筋小于底部縱筋( )時發(fā)生 1ysysf Af A構(gòu)件破壞是由于頂部鋼筋先屈服，然后底部混凝土被壓碎，承載力由頂部鋼筋控制。 對于底部和頂部對稱配筋情況，則在彎扭共同作用下彎型破壞？扭型破壞？第39頁/共71頁實用的承載力計算方法確定彎扭鋼筋確定彎扭鋼筋后，分別計算后，分別計算其抗彎和抗扭其抗彎和抗扭承載力，不考承載力，不考慮彎、扭的相慮彎、扭的相關(guān)作用關(guān)作用sysyAfAf第4

20、0頁/共71頁2.2 彎剪扭構(gòu)件的配筋計算 由于在彎矩、剪力和扭矩的共同作用下，各項承載力是相互關(guān)聯(lián)的，其相互影響十分復(fù)雜。規(guī)范對復(fù)合受扭構(gòu)件的承載力采用了混凝土抗力部分相關(guān)、鋼筋的抗力疊加的計算方法。 受彎所需的縱筋與受扭所需縱筋分別計算后進(jìn)行疊加受彎所需的縱筋與受扭所需縱筋分別計算后進(jìn)行疊加. 剪扭作用剪扭作用為避免混凝土部分的抗力被重復(fù)利用，考慮混凝土為避免混凝土部分的抗力被重復(fù)利用，考慮混凝土項的相關(guān)作用項的相關(guān)作用. 箍筋的貢獻(xiàn)則采用簡單疊加方法。剪、扭構(gòu)件承載力計算 彎剪扭共同作用下的配筋計算抗剪扭配筋限制 第41頁/共71頁扭剪構(gòu)件混凝土對抗扭承載力的貢獻(xiàn)0ccTT0ccVVV引

21、起的剪應(yīng)力T引起的剪應(yīng)力純扭構(gòu)件混凝土對抗扭承載力的貢獻(xiàn)扭剪構(gòu)件混凝土對抗剪承載力的貢獻(xiàn)純剪構(gòu)件混凝土對抗剪承載力的貢獻(xiàn)剪、扭構(gòu)件承載力計算 第42頁/共71頁考慮到抗扭和抗剪承載力相互削弱的影響，引入剪扭構(gòu)件抗扭承載力降低系數(shù) 01.51 0.5tdtdV WT bhVd 剪扭構(gòu)件的剪力組合設(shè)計值；Wt 矩形截面塑性抵抗矩， 0.50.511ttifif2(3)6tbWhb第43頁/共71頁Tc，Vc有腹筋剪扭構(gòu)件中混凝土所能承受的抗扭和抗剪強度；Tc0，Vc0有腹筋純扭構(gòu)件和有腹筋純彎構(gòu)件中混凝土所能承受的抗扭和抗剪強度；無腹筋和有腹筋的剪扭構(gòu)件試驗研究，剪扭構(gòu)件中混凝土所承受的強度無腹筋

22、和有腹筋的剪扭構(gòu)件試驗研究，剪扭構(gòu)件中混凝土所承受的強度相關(guān)曲線為相關(guān)曲線為1/41/4圓，簡化為圓，簡化為EG,GH,HF三折線代替三折線代替00(1),ccccccddTVTVbVTVT00(1)ctcctcVbVTT0011tdcdcbV TT V01.51 0.5tdtdV WT bh0000.07,0.35cccttVf bh TfW0.5,0.1tcbff第44頁/共71頁剪扭構(gòu)件抗剪承載力0130,(20.6 )(N)ducu ksvsvVVbhpff t t( (1 10 0- -2 2 ) )2 20 031230,(0.45 10 )(20.6 )(kN)ucu ksvsv

23、Vbhpff t=0.5剪扭構(gòu)件抗扭承載力100.351.2(N mm)svsvcordutdtvf A ATTf WSt t(1.5-t)?第45頁/共71頁抗剪扭配筋限制 抗剪扭配筋的上限 300,00.51 10(MPa)ddcu ktVTfbhW公路橋規(guī)規(guī)定，如果滿足 ，可不進(jìn)行抗扭承載力計算，僅需要按構(gòu)造要求配置鋼筋。30000.50 10(MPa)ddtdtVTfbhW,min(21)(0.055)cdsvsvtsvfCCf,min,min0.08(21)stcdststtsdAfbhf抗剪扭配筋的下限 0.0018R2350.0012HRB335C第46頁/共71頁剪扭構(gòu)件的最小

24、配箍率，由受剪最小配箍率和受扭最小配箍率兩部分組成,min,min,minsvsvVTsv0.5t不考慮扭矩對抗剪承載力影響，其抗剪箍筋按純剪配筋率決定(公路橋規(guī)規(guī)定為C) 1t不考慮剪力對抗扭承載力的影響，即取抗剪箍筋的配箍率為零。 0.51t,min2 (1)svVtC內(nèi)插1t不考慮剪力對抗扭承載力的影響，其抗扭箍筋的最小配箍率按純扭構(gòu)件確定 0.055cdsvsvff，min0.5t不考慮扭矩對抗剪承載力影響，即抗扭箍筋的配筋率為零 0.51t內(nèi)插,min0.055(21)svTcdtsvff第47頁/共71頁1222svTsvcorsvsvcorstsdvsdfbUAfbUAfbSf,

25、min,min,min2svstTsvcorstsdAfUbhfh,min0.08(21)stcdtsdAfbhf1.21.182corUh第48頁/共71頁彎剪扭共同作用下的配筋計算抗彎縱向鋼筋應(yīng)按受彎構(gòu)件正截面承載力計算所需的鋼抗彎縱向鋼筋應(yīng)按受彎構(gòu)件正截面承載力計算所需的鋼筋截面面積配置在受拉區(qū)邊緣。筋截面面積配置在受拉區(qū)邊緣。按剪扭構(gòu)件計算縱向鋼筋和箍筋。先根據(jù)按剪扭構(gòu)件計算縱向鋼筋和箍筋。先根據(jù)抗剪承載力公抗剪承載力公式式求得抗剪箍筋，然后求得抗剪箍筋，然后求得抗扭箍筋求得抗扭箍筋，然后相加。由配，然后相加。由配筋強度筋強度 ( (取常用值取常用值1.2)1.2)，求得抗扭縱筋。注意

26、抗扭縱筋，求得抗扭縱筋。注意抗扭縱筋應(yīng)該均勻?qū)ΨQ布置在矩形截面的周邊，在矩形截面的四應(yīng)該均勻?qū)ΨQ布置在矩形截面的周邊，在矩形截面的四角必須配置縱筋。角必須配置縱筋。第49頁/共71頁第50頁/共71頁第51頁/共71頁1. 1. 純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算2. 2. 彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算3 3. . T T形和形和I I形截面受扭構(gòu)件形截面受扭構(gòu)件4. 4. 箱形截面受扭構(gòu)件箱形截面受扭構(gòu)件5. 5. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求目錄目錄第52頁/共71頁3 3. . T T形和形和I I形截面受扭構(gòu)件形截面受扭構(gòu)件

27、將截面分成若干個矩形截面，求TuiuiuTTtwwddtWTTWfdtfdtWTTWfdtfdtWTTW按塑性抵抗距分配滿足腹板的完整性2(3)6twbWhb 2()2ftffhWbb2()2ftffhWbbttwtftfWWWW劃分原則：先按截面總高度劃出腹板，然后劃分受壓翼緣和受拉翼緣6ffbbh6ffbbhbbfhfhfhwhbf第53頁/共71頁幾點說明6ffbbh6ffbbh對于配有閉合式箍筋的翼緣，其截面抗扭承載力隨翼緣懸出部分的增加而提高。但懸出部分過大，翼緣與腹板連接時整體剛度減弱，同時受彎變形后易于斷裂，因此翼緣的抗扭作用因懸出部分過大而降低。 2()2ftffhWbb222

28、1(3)(3)66twbbWhbb hb hh11(3)62bh第54頁/共71頁對于對于T T形截面的彎、剪、扭共同作用下截面設(shè)計可按下列形截面的彎、剪、扭共同作用下截面設(shè)計可按下列計算 按受彎構(gòu)件的正截面承載力計算所需的縱筋截面面積； 按剪、扭共同作用下的承載力計算受剪所需的箍筋和抗扭所需的箍筋及縱筋。對于肋板，考慮作用所有的剪力和分擔(dān)的扭矩。對于受壓和受拉翼緣，不考慮剪力，只考慮分擔(dān)的扭矩，按純扭構(gòu)件計算，同時箍筋和縱向鋼筋滿足純扭構(gòu)件的相應(yīng)規(guī)范值。 疊加上述兩者求得的縱筋和箍筋面積。第55頁/共71頁1. 1. 純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算2. 2. 彎

29、剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算3. T3. T形和形和I I形截面受扭構(gòu)件形截面受扭構(gòu)件4.4. 箱形截面受扭構(gòu)件箱形截面受扭構(gòu)件5. 5. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求目錄目錄第56頁/共71頁P PT TP P偏心力偏心力P P 可以分解可以分解為一個中心力為一個中心力P P 和和一個扭矩一個扭矩T T 。 變高度箱形變高度箱形截面預(yù)應(yīng)力混凝截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋土連續(xù)梁橋。 回顧受扭構(gòu)件設(shè)計不難看出，構(gòu)件回顧受扭構(gòu)件設(shè)計不難看出，構(gòu)件抗扭主要抗扭主要靠截面周邊的材料靠截面周邊的材料，中間核心部分材料的抗扭作，中間核心部分材料的抗扭作用很小。工程中大型受扭

30、構(gòu)件往往采用環(huán)形截面用很小。工程中大型受扭構(gòu)件往往采用環(huán)形截面（電線桿）或箱形截面（橋梁）。與實體截面相（電線桿）或箱形截面（橋梁）。與實體截面相比，其自重大大減輕，而抗扭能力幾乎相同。比，其自重大大減輕，而抗扭能力幾乎相同。4.4. 箱形截面受扭構(gòu)件箱形截面受扭構(gòu)件第57頁/共71頁ACI研究表明，箱形梁的抗扭承載力和實心矩形梁相近。ht1bt1bwhwt2t2當(dāng)t21/4 或 t11/4，按相同外形尺寸的實體矩形截面計算當(dāng)1/10t21/4 或 1/10t11/4，抗扭承載力降低100.351.2(N mm)svsvcorduttdtvaf A ATTf WSa箱形截面有效壁厚折減系數(shù)。當(dāng)

31、t21/10或t1 1/10，截面扭曲，腹板翹曲，脆性破壞。第58頁/共71頁1. 1. 純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算2. 2. 彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算彎剪扭共同作用矩形截面構(gòu)件的承載力計算3. T3. T形和形和I I形截面受扭構(gòu)件形截面受扭構(gòu)件4. 4. 箱形截面受扭構(gòu)件箱形截面受扭構(gòu)件5.5. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求目錄目錄第59頁/共71頁在扭矩作用下，剪應(yīng)力沿周邊較大。因此在保證必要的保護(hù)層前提下，箍筋與縱筋盡量布置在周邊。棱邊處的縱筋受到主壓應(yīng)力的作用，易彎出平面，使混凝土保護(hù)層剝落。因此，縱筋必須布置在箍筋內(nèi)側(cè)?？v筋至少4根布置在矩形截面

32、的4個角隅，間距不大于300mm，直徑不小于8mm?？v筋有足夠的錨固長度。5.5. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求Ast/3Ast/3Ast/3第60頁/共71頁箍筋封閉式，并將箍筋在角端用135彎鉤錨固在混凝土核心內(nèi)，錨固長度為10倍箍筋直徑。箍筋間距最大不宜大于梁高的1/2，且不大于400mm，也不大于抗剪箍筋的最大間距。13510d教材P123 例5-1第61頁/共71頁結(jié)構(gòu)在扭距荷載作用下，截面上將產(chǎn)生切應(yīng)力流，截面長邊外邊緣的中點處剪力最大。截面在剪力作用下差事等值的主拉、主壓和最大切應(yīng)力?；炷恋拈_裂是拉應(yīng)力達(dá)到抗拉強度引起的。因此，受扭構(gòu)件采用承受主拉應(yīng)力的螺旋式配筋或采用縱筋和箍筋的配筋形式

33、。受扭構(gòu)件按配筋數(shù)量分為適筋、超筋(或部分超筋)及少筋構(gòu)件。前者為延性破壞應(yīng)用于結(jié)構(gòu)，后二者為脆性破壞，設(shè)計中應(yīng)避免。矩形截面結(jié)構(gòu)在彎扭剪作用下，受力狀態(tài)及破壞形態(tài)復(fù)雜，與截面形狀、尺寸配筋及材料強度有關(guān)；還有結(jié)構(gòu)的扭彎比 扭剪比 相關(guān)。()TM()TVb本章基本要求本章基本要求第62頁/共71頁 矩形截面彎扭構(gòu)件承載力計算：分別按受彎和受扭承載力計算，縱筋數(shù)量疊加，箍筋按受扭計算； 矩形截面彎剪扭承載力計算：分別按受彎、受剪和受扭計算?？v筋疊加，注意剪扭承載力應(yīng)考慮混凝土承載力相互影響系數(shù)t，箍筋數(shù)量采用疊節(jié)。 T形和工字形截面彎、剪扭構(gòu)件除按受彎承載力計算外，根據(jù)截面完整性準(zhǔn)則，將截面劃分為數(shù)個矩形截面，各截面承擔(dān)的扭距按各矩形截面受扭塑性抵抗距進(jìn)行分配。主矩形截面進(jìn)行受剪、受扭承載力計算，次矩形截面不進(jìn)行受剪