橋梁受扭構(gòu)件破壞特征及承載力計算

橋梁受扭構(gòu)構(gòu)件破壞特特征及承載載力計算本章主要內(nèi)內(nèi)容1.開裂扭矩計計算及矩形形截面純扭扭構(gòu)件破壞壞特征。2.純扭構(gòu)件承承載力計算算理論、《公路橋規(guī)》對矩形截面面純扭構(gòu)件件承載力計計算。3.彎剪扭構(gòu)件件破壞特征征、承載力力計算及配配筋。4.受扭構(gòu)件的的配筋特點點和構(gòu)造要要求。5.建筑工程結(jié)結(jié)構(gòu)在彎、、剪、扭共共同作用下下的承載力力計算§5．1概述一、工程中中常見受扭扭構(gòu)件1、曲線梁（（彎梁橋））、斜梁（（板）2、支撐懸臂臂板的梁3、偏心荷載載作用下的的梁4、螺旋樓梯梯板二、受扭構(gòu)構(gòu)件受力特特點圖5-1曲線梁示意意圖即使不考慮慮活荷載，，僅在恒載載作用下，，梁（板））的截面上上除有彎矩矩M、剪力V外，還存在在著扭矩T（見圖5-1）。實際上，結(jié)結(jié)構(gòu)中很少少有扭矩單單獨作用的的情況，大大多為彎矩、剪力力和扭矩同時作用，，有時還有有軸向力同同時作用?！窆拷钆c縱筋均應(yīng)盡可能能地布置在在構(gòu)件周邊邊的表面處處，以增大大抗扭效果果；●抗扭縱筋間距不宜大大于300mm，數(shù)量至少少要有4根，布置在在矩形截面面的四個角角隅處，其其直徑不應(yīng)應(yīng)小于8mm；縱筋末端端應(yīng)留有足足夠的錨固固長度；●抗扭箍筋必須做成封封閉式箍筋筋；●對于由若干干個矩形截截面組成的的復雜截面面，必須將將各個矩形形截面的抗抗扭鋼筋配配成籠狀骨架，且使復雜雜截面內(nèi)各各個矩形單單元部分的的抗扭鋼筋筋互相交錯錯地牢固聯(lián)聯(lián)成整體。?！?．2純扭構(gòu)件的的破壞特征征和承載力力計算一、矩形形截面純扭扭構(gòu)件的開開裂扭矩問題提出：鋼筋混凝土土受扭構(gòu)件件開裂前鋼鋼筋中的應(yīng)應(yīng)力很小，，鋼筋對開開裂扭矩的的影響不大大，因此，，可以忽略略鋼筋對開開裂扭矩的的影響，將將構(gòu)件作為純混凝土土受扭構(gòu)件件來處理開開裂扭矩的的問題。矩形截面鋼鋼筋混凝土土受扭構(gòu)件件的開裂扭扭矩，只能能近似地采采用理想塑塑性材料的的剪應(yīng)力圖圖形進行計計算，同時時通過試驗驗來加以校校正，乘以以一個折減減系數(shù)0.7。開裂扭矩的的計算式為為：二、矩形截截面純扭構(gòu)構(gòu)件的破壞壞特征抗扭鋼筋：：抗扭縱筋筋抗扭箍筋少筋破壞—一開裂，鋼鋼筋馬上屈屈服，結(jié)構(gòu)構(gòu)立即破壞壞；適筋破壞—縱筋、箍筋筋先屈服，，混凝土受受壓面壓碎碎；超筋破壞—縱筋、箍筋筋未屈服，，混凝土受受壓面先壓壓碎；部分超筋破破壞—縱筋一部分分鋼筋先屈屈服，混凝凝土受壓面面被壓碎。。配筋強度比比當時時，縱縱筋、箍筋筋均可達到到屈服強度度?！?．2純扭構(gòu)件的的破壞特征征和承載力力計算三、強度計計算理論1.變角度空間間桁架模型型基本假定：：（1）混凝土只只承受壓力力，具有螺螺旋形裂縫縫；（2）縱筋和箍箍筋只承受受拉力；（3）忽略核心心混凝土和和鋼筋銷栓栓作用。2.斜彎曲破壞壞理論基本假定：：（1）通過扭曲曲裂面的縱縱向鋼筋、、箍筋在構(gòu)構(gòu)件破壞時時均已達到到其屈服強強度；（2）受壓區(qū)高高度近似地地取為兩倍倍的保護層層厚度，假假定受壓區(qū)區(qū)的合力近近似地作用用于受壓區(qū)區(qū)的形心；；（3）混凝土的的抗扭能力力忽略不計計，扭矩全全部由抗扭扭縱筋和箍箍筋承擔；；（4）抗扭縱筋筋沿構(gòu)件核核心周邊對對稱、均勻勻布置，抗抗扭箍筋沿沿構(gòu)件軸線線方向等距距離布置，，且均錨固固可靠?！?．2純扭構(gòu)件的的破壞特征征和承載力力計算四.《公路橋規(guī)》對矩形截面面純扭構(gòu)件件的承載力力計算1、承載力計計算公式基于變角度度空間桁架架的計算模模型，并通通過受扭構(gòu)構(gòu)件的室內(nèi)內(nèi)試驗且使使總的抗扭扭能力取試試驗數(shù)據(jù)的的偏下值，，得到《公路橋規(guī)》中采用的矩矩形截面構(gòu)構(gòu)件抗扭承承載力計算算公式并應(yīng)應(yīng)滿足：≤=《公路橋規(guī)》規(guī)定值應(yīng)符符合0.6≤≤≤1.7，當>1.7時，取1.7?！?．2純扭構(gòu)件的的破壞特征征和承載力力計算2.限制條件抗扭配筋的的上限值——防止超筋破破壞抗扭配筋的的下限值——防止少筋破破壞《公路橋規(guī)》規(guī)定:●箍筋配筋率率應(yīng)滿足;●縱向受力鋼鋼筋配筋率率應(yīng)滿足。?！?．2純扭構(gòu)件的的破壞特征征和承載力力計算受扭鋼筋§5.3在彎、剪、、扭共同作作用下矩形形截面構(gòu)件件的承載力力計算一.彎剪扭構(gòu)件件的破壞類類型彎剪扭構(gòu)件件破壞特征征及承載能能力，與所所作用的外外部荷載條條件和構(gòu)件件的內(nèi)在因因素有關(guān)。。外部條件：：通常以扭彎比以以及扭扭剪比來表示。內(nèi)在因素：：系指構(gòu)件件截面形狀狀、尺寸、、配筋及材材料強度。。圖5-2彎剪扭構(gòu)件件的破壞類類型一.彎剪扭構(gòu)件件的破壞類類型1.彎型破壞:彎矩作用比比扭矩顯著著,構(gòu)件破壞時時體現(xiàn)為先先是與螺旋旋形裂縫相相交的縱筋筋和箍筋受受拉達到屈屈服強度，，最終截面面上邊緣的的混凝土受受壓破壞（（圖5-2a）。2.扭型破壞:扭矩作用顯顯著,頂部縱筋先先于構(gòu)件底底部縱筋達達到受拉屈屈服強度，，破壞面始始于構(gòu)件頂頂面發(fā)展到到兩個側(cè)面面（圖5-2b）。3.剪扭型破壞壞：剪力和扭扭矩都較大大,破壞時與螺螺旋形裂縫縫相交的鋼鋼筋受拉并并達到屈服服強度，受受壓區(qū)靠近近另一側(cè)面面（圖5-2c）?！?.3在彎、剪、、扭共同作作用下矩形形截面構(gòu)件件的承載力力計算二.彎剪扭構(gòu)件件的配筋計計算方法★彎剪扭共共同作用下下的鋼筋混混凝土構(gòu)件件承載力計計算方法，，與純扭構(gòu)構(gòu)件相同，，主要以變角度空間間桁架理論論和斜彎理理論為基礎(chǔ)的兩兩種計算方方法。但是是在實際應(yīng)應(yīng)用中，對對于彎扭及及彎剪扭共共同作用下下的構(gòu)件，，當按上述述兩種理論論方法計算算是非常復復雜的。因因此需要簡簡化的實用用計算方法法。◆《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計規(guī)范范》（GB50010-2002）對于彎剪剪扭共同作作用構(gòu)件的的配筋計算算，采取先按彎矩、、剪力和扭扭矩各自“單獨”作用進行配配筋計算，，然后再把把各種相應(yīng)應(yīng)配筋疊加加的截面設(shè)設(shè)計方法。?！簟豆窐蛞?guī)》也采取疊加加計算的截截面設(shè)計簡簡化方法。?！?.3在彎、剪、、扭共同作作用下矩形形截面構(gòu)件件的承載力力計算《公路橋規(guī)規(guī)》彎扭剪構(gòu)構(gòu)件承載載力計算算1、受剪扭扭的構(gòu)件件承載力力計算●剪扭構(gòu)件件抗剪承承載力(N)●剪扭構(gòu)件件抗扭承承載力≤=2、抗剪扭扭配筋的的上下限限●抗剪扭配配筋的上上限——防止超筋筋破壞≤=≤(kN/mm2)§5.3在彎、剪剪、扭共共同作用用下矩形形截面構(gòu)構(gòu)件的承承載力計計算●抗剪扭配配筋的下下限——防止少筋筋破壞★剪扭構(gòu)件件箍筋配配筋率應(yīng)應(yīng)滿足：：★縱向受力力鋼筋配配筋率應(yīng)應(yīng)滿足：：●矩形截面面承受彎彎、剪、、扭的構(gòu)構(gòu)件，當當符合條條件：≥≥≤(kN/mm2)§5.3在彎、剪剪、扭共共同作用用下矩形形截面構(gòu)構(gòu)件的承承載力計計算3、在彎矩矩、剪力力和扭矩矩共同作作用下的的配筋計計算對于在彎彎矩、剪剪力和扭扭矩共同同作用下下的構(gòu)件件，其縱縱向鋼筋筋和箍筋筋應(yīng)按下下列規(guī)定定計算并并分別進進行配置置?！窨箯澘v向向鋼筋應(yīng)應(yīng)按受彎彎構(gòu)件正正截面承承載力計計算所需需的鋼筋筋截面面面積，配配置在受受拉區(qū)邊邊緣；●按剪扭構(gòu)構(gòu)件計算算縱向鋼鋼筋和箍箍筋?！?.3在彎、剪剪、扭共共同作用用下矩形形截面構(gòu)構(gòu)件的承承載力計計算§5.4T形和I形截面受受扭構(gòu)件件T形、I形截面可可以看作作是由簡簡單矩形形截面所所組成的的復雜截截面（圖圖5-3），在計計算其抗抗裂扭矩矩、抗扭扭極限承承載力時時，可將將截面劃劃分為幾幾個矩形形截面，，并將扭扭矩Td按各個矩矩形分塊塊的抗扭扭塑性抵抵抗矩按按比例分分配給各各個矩形形分塊，，以求得得各個矩矩形分塊塊所承擔擔的扭矩矩。圖5-3箱形截面面構(gòu)件圖5-3箱形截面面構(gòu)件對于Ｔ形形截面在在彎剪扭矩矩共同作用用下構(gòu)件件截面設(shè)計計的計算可可按下列列方法進進行：●按受彎構(gòu)構(gòu)件的正正截面受受彎承載載力計計算所需需的縱向向鋼筋截截面面積積；●按剪、扭扭共同作作用下的的承載力力計算承承受剪力力所需的的箍筋截截面面積積和承受受扭矩所所需的縱縱向鋼筋筋截面面面積和箍箍筋截面面面積。?！癔B加上述述二者求求得的縱縱向鋼筋筋和箍筋筋截面面面積，即即得最后后所需的的縱向鋼鋼筋截面面面積并并配置在在相應(yīng)的的位置。?！?.5箱形截面面受扭構(gòu)構(gòu)件提問：箱箱形截面面梁的力力學特點點？在橋梁工工程中，，除了矩矩形、T形截面外外，由于于箱形截截面具有抗扭剛剛度大、能承受受異號彎彎矩且底底部平整整美觀等等優(yōu)點，，因此在在連續(xù)梁梁橋、曲曲線梁橋橋和城市市高架橋橋中得以以廣泛采采用?！癞斚湫瘟毫罕诤衽c與相應(yīng)計計量方向向的寬度度之比為為：≥≥1/4或≥≥1/4時，其抗抗扭承載載力可按按具有相相同外形形尺寸的的帶翼緣緣的矩形形截面進進行計算算。（即將箱箱形截面面作為矩矩形截面面來處理理，整修修構(gòu)件為為T形截面））●當1/10≤≤＜1/4或1/10≤≤≤≤1/4時，在進行行承載力計計算時，可可近似地將將構(gòu)件截面面的抗力乘乘以一個折減系系數(shù)。。箱形截面剪剪扭構(gòu)件的的抗扭承載載力計算公公式為≤=★★在箱梁橋中中t2/b＜1/10或t1/h＜1/10的情況也是是存在的。。在確定其其壁厚時，，應(yīng)持慎重態(tài)態(tài)度，尤其其是在支點點截面處底底板厚度更更不宜太薄薄。在必要的時時候可考慮慮在局部進進行加厚或或采取其它它可行的構(gòu)構(gòu)造措施，，以防止發(fā)發(fā)生脆性壓壓碎?！?.5箱形截面受受扭構(gòu)件§5.6構(gòu)造要求●箍筋與縱筋均應(yīng)盡可能能地布置在在構(gòu)件周邊邊的表面處處，以增大大抗扭效果果；●抗扭扭縱縱筋筋間距距不不宜宜大大于于300mm，數(shù)數(shù)量量至至少少要要有有4根，，布布置置在在矩矩形形截截面面的的四四個個角角隅隅處處，，其其直直徑徑不不應(yīng)應(yīng)小小于于8mm；縱縱筋筋末末端端應(yīng)應(yīng)留留有有足足夠夠的的錨錨固固長長度度；；●抗扭扭箍箍筋筋必須須做做成成封封閉閉式式箍箍筋筋；；●對于于由由若若干干個個矩矩形形截截面面組組成成的的復復雜雜截截面面，，必必須須將將各各個個矩矩形形截截面面的的抗抗扭扭鋼鋼筋筋配配成成籠狀狀骨骨架架，且且使使復復雜雜截截面面內(nèi)內(nèi)各各個個矩矩形形單單元元部部分分的的抗抗扭扭鋼鋼筋筋互互相相交交錯錯地地牢牢固固聯(lián)聯(lián)成成整整體體。。開裂裂扭扭矩矩計計算算公公式式是是根根據(jù)據(jù)塑塑性性理理論論，，并并引引入入了了考考慮慮非非完完全全塑塑性性的的修修正正系系數(shù)數(shù)來來確確定定的的。。純扭扭構(gòu)構(gòu)件件的的受受扭扭承承載載力力由由混混凝凝土土和和鋼鋼筋筋兩兩部部分分提提供供。。箍箍筋筋和和縱縱筋筋配配筋筋量量的的影影響響由由配配筋筋強強度度比比表表示示，，并并應(yīng)應(yīng)滿