橋梁受扭構件破壞特征及承載力計算

橋梁受扭構件破壞特征及承載力計算本章主要內容

1.開裂扭矩計算及矩形截面純扭構件破壞特征。

2.純扭構件承載力計算理論、《公路橋規(guī)》對矩形截面純扭構件承載力計算。

3.彎剪扭構件破壞特征、承載力計算及配筋。

4.受扭構件的配筋特點和構造要求。

5.建筑工程結構在彎、剪、扭共同作用下的承載力計算

§5．1概述一、工程中常見受扭構件

1、曲線梁（彎梁橋）、斜梁（板）

2、支撐懸臂板的梁

3、偏心荷載作用下的梁

4、螺旋樓梯板二、受扭構件受力特點圖5-1曲線梁示意圖

即使不考慮活荷載，僅在恒載作用下，梁（板）的截面上除有彎矩M、剪力V外，還存在著扭矩T（見圖5-1）。

實際上，結構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。

●箍筋與縱筋均應盡可能地布置在構件周邊的表面處，以增大抗扭效果；●抗扭縱筋間距不宜大于300mm，數量至少要有4根，布置在矩形截面的四個角隅處，其直徑不應小于8mm；縱筋末端應留有足夠的錨固長度；●抗扭箍筋必須做成封閉式箍筋；●對于由若干個矩形截面組成的復雜截面，必須將各個矩形截面的抗扭鋼筋配成籠狀骨架，且使復雜截面內各個矩形單元部分的抗扭鋼筋互相交錯地牢固聯(lián)成整體。

§5．2

純扭構件的破壞特征和承載力計算

一、矩形截面純扭構件的開裂扭矩

問題提出：

鋼筋混凝土受扭構件開裂前鋼筋中的應力很小，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，將構件作為純混凝土受扭構件來處理開裂扭矩的問題。矩形截面鋼筋混凝土受扭構件的開裂扭矩，只能近似地采用理想塑性材料的剪應力圖形進行計算，同時通過試驗來加以校正，乘以一個折減系數0.7。

開裂扭矩的計算式為：

二、矩形截面純扭構件的破壞特征

抗扭鋼筋：抗扭縱筋抗扭箍筋

少筋破壞—一開裂，鋼筋馬上屈服，結構立即破壞；

適筋破壞—縱筋、箍筋先屈服，混凝土受壓面壓碎；

超筋破壞—縱筋、箍筋未屈服，混凝土受壓面先壓碎；

部分超筋破壞—縱筋一部分鋼筋先屈服，混凝土受壓面被壓碎。配筋強度比

當時，縱筋、箍筋均可達到屈服強度?！?．2

純扭構件的破壞特征和承載力計算三、強度計算理論1.變角度空間桁架模型基本假定：（1）混凝土只承受壓力，具有螺旋形裂縫；（2）縱筋和箍筋只承受拉力；（3）忽略核心混凝土和鋼筋銷栓作用。

2.斜彎曲破壞理論基本假定：（1）通過扭曲裂面的縱向鋼筋、箍筋在構件破壞時均已達到其屈服強度；（2）受壓區(qū)高度近似地取為兩倍的保護層厚度，假定受壓區(qū)的合力近似地作用于受壓區(qū)的形心；（3）混凝土的抗扭能力忽略不計，扭矩全部由抗扭縱筋和箍筋承擔；（4）抗扭縱筋沿構件核心周邊對稱、均勻布置，抗扭箍筋沿構件軸線方向等距離布置，且均錨固可靠?！?．2

純扭構件的破壞特征和承載力計算四.《公路膀橋規(guī)》對矩噴形截飾面純跪扭構潔件的域承載顆力計再算1、承眠載力旅計算促公式基于郊變角憐度空匆間桁疲架的普計算湖模型狐，并望通過用受扭外構件漸的室旅內試散驗且莫使總便的抗黎扭能簽力取潛試驗哥數據雪的偏歷下值俗，得瓜到《公路拆橋規(guī)》中采皺用的系矩形內截面避構件暮抗扭果承載秒力計掃算公樂式并哭應滿陰足：≤=

《公路繡橋規(guī)》規(guī)定界值應創(chuàng)符合0.乳6≤暗≤截1.假7，當>1述.7時，接取1.丙7?！?．2純扭們構件犧的破闊壞特瘦征和描承載轎力計眉算2.限制矩條件

抗扭蠅配筋牽的上為限值——防止亂超筋認破壞

抗扭約配筋彎的下祝限值——防止刮少筋越破壞

《公路刻橋規(guī)》規(guī)定:●箍筋務配筋賞率應售滿足;●縱向曬受力量鋼筋棗配筋芬率應叔滿足示?！?．2純扭纏構件盒的破惠壞特胡征和率承載做力計藥算受扭鋼嘆筋§5語.3在彎另、剪蛛、扭齊共同齡作用暴下矩堅形截滲面構停件的島承載恨力計歐算一.彎剪攏扭構浙件的糊破壞牧類型彎剪遷扭構趣件破旋壞特番征及廚承載忘能力壓，與樂所作燃用的排外部灰荷載庭條件移和構育件的恰內在演因素挑有關摸。

外部時條件戚：通屈常以扭彎穩(wěn)比渡以及威扭剪臥比來表使示。

內在精因素鹽：系顛指構講件截尺面形鄭狀、捎尺寸籠、配團筋及悟材料芬強度臉。圖5-井2彎剪韻扭構壟件的沾破壞櫻類型一.彎剪曾扭構嬌件的泛破壞奪類型1.彎型瓜破壞:彎矩吹作用還比扭柔矩顯君著,構件斥破壞頸時體亡現為鏈先是隔與螺鼠旋形元裂縫護相交車的縱朗筋和魄箍筋掛受拉寧達到打屈服址強度運，最怠終截叛面上塘邊緣測的混叔凝土尸受壓鑒破壞抗（圖5-揪2a）。2.扭型盤破壞:扭矩黑作用滑顯著,頂部鋸縱筋昆先于有構件猴底部餃縱筋拴達到奴受拉墓屈服術強度煉，破挺壞面砌始于勸構件吵頂面貞發(fā)展年到兩醬個側摩面（才圖5-趙2b）。3.剪扭照型破棵壞：剪常力和驗扭矩嫁都較森大,破壞氣時與祖螺旋蠻形裂泛縫相膚交的井鋼筋祖受拉聞并達卵到屈每服強穗度，餐受壓黎區(qū)靠粉近另擊一側份面（食圖5-催2c）?！?粱.3在彎海、剪畜、扭世共同愉作用凡下矩仙形截冒面構址件的才承載瓜力計奸算二.彎剪蓄扭構本件的蓮配筋馳計算俱方法★彎茅剪扭底共同承作用未下的帶鋼筋維混凝縱土構膀件承急載力革計算測方法曉，與決純扭功構件額相同房誠，主絨要以變角割度空蒼間桁降架理雄論和池斜彎狂理論為基勞礎的田兩種刊計算鏟方法芽。但喚是在捉實際衰應用嘗中，驢對于胞彎扭拉及彎奧剪扭華共同護作用味下的軟構件撒，當堵按上千述兩讀種理燃論方右法計鈴算是狠非常峰復雜椅的。劈燕因此針需要秩簡化蜘的實杠用計卡算方和法?！簟痘炷Q土結酒構設賓計規(guī)妄范》（GB社50吵01大0-姜20兵02）對漸于彎蠟剪扭棒共同嬌作用蜘構件掩的配南筋計賢算，麥采取先按壘彎矩掀、剪霧力和第扭矩膛各自“單獨”作用耐進行嫌配筋著計算兔，然卻后再雹把各訂種相僻應配卸筋疊惹加的隙截面廁設計停方法鹽?！簟豆放鄻蛞?guī)》也采毀取疊夕加計狂算的點截面奇設計商簡化土方法化?！?朗.3在彎繡、剪逮、扭溉共同傷作用陽下矩大形截宵面構牌件的向承載謝力計捧算《公路是橋規(guī)》彎扭至剪構崖件承慶載力野計算1、受源剪扭犁的構顧件承遲載力份計算●剪扭匹構件醬抗剪姑承載勉力(N賺)●剪扭崗構件稠抗扭漢承載籃力≤=2、抗示剪扭瘡配筋眨的上漲下限●抗剪脫扭配椅筋的驢上限——防止文超筋雙破壞≤=≤(k峰N/糠mm典2)§5耗.3在彎泊、剪墾、扭就共同久作用急下矩章形截音面構宮件的街承載悲力計縱算●抗剪進扭配先筋的晴下限——防止封少筋鳥破壞★剪扭慌構件表箍筋鉛配筋虜率應斑滿足旋：★縱向屋受力燥鋼筋鄭配筋四率應林滿足榨：●矩形律截面催承受蹲彎、棋剪、贊扭的位構件鍋，當任符合芳條件：≥≥≤(k渾N/霸mm2)§5間.3在彎村、剪倍、扭惰共同朋作用慈下矩朽形截獻面構頂件的蹈承載左力計藝算3、在孫彎矩軌、剪紐奉力和武扭矩味共同挎作用臥下的津配筋忘計算對于牙在彎垮矩、蛋剪力搜和扭轟矩共銳同作賽用下漢的構摔件，圈其縱鋸向鋼濁筋和茂箍筋達應按肚下列宵規(guī)定德計算晶并分重別進呈行配館置。●抗彎頑縱向旨鋼筋愧應按篩受彎竭構件已正截芳面承鴿載力哄計算店所需納的鋼偷筋截哀面面夜積，質配置喘在受夏拉區(qū)刃邊緣塑；●按剪預扭構與件計們算縱蜘向鋼拆筋和悄箍筋撿。§5保.3在彎子、剪嘆、扭渴共同錢作用磨下矩鐵形截衰面構醋件的沿承載倡力計熱算§5帖.4持T形和I形截洋面受永扭構戲件T形、I形截飄面可楊以看份作是雕由簡斜單矩移形截尊面所尸組成型的復乏雜截畜面（活圖5-俘3），訂在計耳算其賊抗裂窮扭矩響、抗曬扭極而限承腫載力本時，忙可將蠟截面撈劃分爬為幾郵個矩裝形截添面，魚并將狀扭矩Td按各殼個矩兇形分劇塊的該抗扭攝塑性績抵抗特矩按凝比例卸分配斧給各稠個矩芬形分陪塊，吧以求跨得各陣個矩侵形分被塊所萌承擔膚的扭男矩。圖5-藝3箱形把截面朽構件圖5-盾3箱形脫截面緩構件對于彼Ｔ形識截面屢在彎剪偵扭矩共同妥作用背下構像件截面短設計的計鎖算可拉按下惰列方漸法進助行：●按受犬彎構密件的藥正截巾面受忠彎承婆載旋力計亦算所覽需的閥縱向芽鋼筋繩截面并面積趣；●按剪銷、扭們共同女作用壤下的誤承載孔力計抄算承房誠受剪意力所慚需的帳箍筋贈截面固面積顆和承掏受扭攏矩所成需的來縱向徹鋼筋信截面系面積胃和箍家筋截車面面進積?！癔B加評上述銅二者墻求得斥的縱姨向鋼打筋和穗箍筋約截面扇面積耳，即蜜得最蘭后所鐮需的培縱向貍鋼筋蓄截面掉面積統(tǒng)并配葉置在孩相應正的位即置?！?重.5箱形氣截面巷受扭懸構件提問碎：箱魂形截戲面梁磨的力還學特競點？在橋需梁工謊程中勝，除橫了矩茅形、T形截呈面外存，由歌于箱維形截佩面具有抗外扭剛萍度大、能抬承受禽異號駱彎矩螺且底全部平線整美芒觀等餅優(yōu)點量，因兵此在圖連續(xù)硬梁橋渡、曲淹線梁熱橋和爺城市胸高架拋橋中踢得以妻廣泛推采用熄。●當箱蔬形梁妻壁厚撲與相妨應計澇量方秩向的綱寬度廳之比頑為：沒≥1/鑰4或但≥1/益4時，瞞其抗育扭承山載力喚可按歸具有趙相同餐外形白尺寸菌的帶擴翼緣聰的矩摔形截豎面進向行計炊算。（即程將箱升形截更面作雀為矩返形截巧面來兆處理狀，整嚼修構伯件為T形截者面）●當1/塞10麥≤＜1/年4或1/荷10呼≤晶≤1守/4時，脖在進暢行承局載力稿計算贈時，輔可近孔似地脊將構建件截廳面的倉抗力邀乘以一個懂折減存系數匠。箱形例截面蛙剪扭設構件猛的抗缺扭承璃載力夢計算煎公式叼為≤=★★在箱陵梁橋適中t2/b＜1/諒10或t1/h＜1/秘10的情星況也趟是存使在的怠。在甩確定剪其壁溜厚時斥，應持送慎重賞態(tài)度充，尤臭其是棵在支旅點截籠面處薄底板堤厚度霞更不緒宜太澡薄。在必綿要的臺時候饅可考續(xù)慮在爹局部增進行舌加厚論或采瘦取其駁它可務行的湯構造吉措施填，以構防止咐發(fā)生絞脆性澤壓碎太。§5顯.5箱形鈔截面框受扭辰構件§5殃.6構造肢要求●箍筋與縱筋均應淚盡可箏能地萬布置階在構蠅件周灘邊的池表面盈處，扎以增命大抗眉扭效膛果；●抗扭遼縱筋間距艇不宜蜂大于30嗽0m曉m，數托量至需少要迷有4根，嫌布置移在矩駛形截洽面的蛾四個丹角隅抗處，糕其直菠徑不駕應小貸于8m顯m；縱娛筋末蟻端應要留有雁足夠拔的錨左固長虛度；●抗扭喜箍筋必須城做成爬封閉油式箍蘿筋；●對于起由若鄙干個脈矩形遷截面題組成攪的復著雜截歐面，襪必須妹將各猜個矩韻形截阿面的沿抗扭李鋼筋奸配成籠狀泄骨架，且酸