西南交大《混凝土结构设计原理》第八章课堂笔记.doc

西南交大《混凝土结构设计原理》第八章受扭构件承载力计算课堂笔记混凝土结构构件除承受弯矩、轴力、剪力外,还可能承受扭矩的作用(扭转是钢筋混凝土结构构件受力的基本形式之一,在工程中经常遇到,例如:吊车梁、雨蓬梁、平面曲梁或折梁及与其他梁整浇的现浇框架边梁、螺旋梯板等结构构件在荷载的作用下,截面上除有弯矩和剪力作用外,还有扭矩作用因此,必须研究受扭构件的承载力计算。。。。4掌握矩形截面复合受扭构件的承载力计算方法。5掌握受扭构件配筋的主要构造要求。;;;。其中变角空间桁架模型是重点也是难点一、概述按产生扭矩的原因,受扭构件可分为两类:平衡扭转:如雨蓬梁和吊车梁的扭转。约束扭转:由构件整体连续性引起的扭转,其特点是扭矩大小与构件刚度有关,如框架边梁的扭转也称协调扭转。扭矩由荷载直接引起,是维持平衡条件不可缺少的内力之一,其值可直接由荷载静力平衡求出。受扭构件必须提供足够的抗扭承载力,否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。在超静定结构,扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的,扭矩大小与构件的抗扭刚度有关。约束扭转由于受扭构件在受力过程中的非线性性质,不是定值,需要考虑内力重分布进行扭矩计算。二、纯扭构件受扭承载力计算钢筋混凝土纯扭构件很少。构件通常是受弯剪扭共同作用,属于复合受扭,但纯扭构件的受力性能是复合受扭构件计算的基础。纯扭构件计算包括开裂扭矩和受扭承载力计算,若构件扭矩大于其开裂扭矩,则应按计算配置受扭纵筋和箍筋;并应满足给构受扭构造要求。受扭构件配置钢筋不能有效地提高受扭构件的开裂扭矩,但却能较大幅度地提高受扭构件破坏时的极限扭矩值。(一)纯扭构件的试验研究均质弹性材料构件:由材料力学知:;σ与轴线成45°角。钢筋混凝土构件:开裂前同素砼构件,开裂后裂缝拉力由钢筋承担,构件形成新的抗扭机构。配筋强度比ξ受扭钢筋由箍筋和纵筋组成,构件受扭性能及其极限承载力不仅与配筋量有关,还与两部分钢筋的配筋强度比ξ有关。为了使两种钢筋都能有效地发挥抗扭作用,。≤ξ≤,受扭破坏时纵筋和箍筋基本都能达到屈服。但由于配筋量的差别,屈服的次序是有先后的:≤ξ≤,设计中通常取ξ=~。(二)纯扭构件的破坏形态适筋破坏:箍筋和纵筋配置都合适几混凝土压坏前,与临界裂缝相交的钢筋都能达到屈服,具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。少筋破坏:,一旦开裂,将导致扭转焦迅速增大,呈受拉脆性破坏特征,受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。超筋破坏:当箍筋和纵筋配置都过大,钢筋屈服前砼就压坏,为受压脆性坏,受扭承载力取决于砼的抗压强度部分超筋破坏:当受扭箍筋和受扭纵筋两者配筋相差过大时,会出现一个未达屈服、一个达到屈服的情况。适筋破坏当混凝土受扭构件按正常数量配筋时,结构在扭矩荷载作用下,砼开裂并退出工作,钢筋应力增加但没有达到屈服点:随着扭矩荷载不断增加,结构纵筋及箍筋相继达到屈服点,进而混凝土裂缝不断开展,最后由于受压区混凝土达到抗压强度而破坏,结构破坏时其变形及混凝土裂缝宽度均较大,破坏过程表现出一定的塑性特征,破坏类似于受弯构件的适筋梁,属于延性破坏即“适筋破坏”。少筋破坏当混凝土受扭构件配筋数量较少时(少筋构件),结构在扭矩荷载作用下,混凝土开裂并退出工作,混凝土承担的拉力转移给钢筋,由于结构配置纵筋及箍筋数量很少,钢筋力立即达到或超过屈服点,结构立即破坏。破坏过程急速而突然,破坏扭矩基本上等于抗裂扭矩,破坏类似于受弯构件的少筋梁,被称为“少筋破坏”,为了避免脆性破坏的发生,规范对受扭构件提出了抗扭箍筋及抗扭纵筋的下限(最小配筋率)及箍筋最大间距等严格规定。超筋破坏当混凝土受扭构件配筋数量过大或混凝土强度等级过低时(超筋构件),结构破坏时纵筋和箍筋均未达到屈服点,受压区混凝土首先达到抗压强度而破坏:结构破坏时其变形及混凝土裂缝宽度均较小,其破坏类似于受弯构件的超筋梁,属于无预兆的脆性破坏“超筋破坏”,在工程设计中应予避免,。部分超筋破坏当混凝土受扭构件的纵筋与箍筋比率相差较大时(部分超筋构件),即一种钢筋配置数量较多,另一种钢筋配置数量较少,随着扭矩荷载的不断增加配置数量较少的钢筋达到屈服点,最后受压区混凝土过到抗压强度而破坏,结构破坏时配