【大学资料】第5章 受扭构件承载力计算.ppt

第5章受扭构件承载力计算本章目录教学要求由于扭矩、弯矩和剪力的共同作用构件的截面上将产生相应的主拉应力。5.1纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.1.1矩形截面纯扭构件的开裂扭矩矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩只能近似地采用理想塑性材料的剪应力图形进行计算同时通过试验来加以校正乘以一个折减系数0.7。于是开裂扭矩的计算式为5.1.2矩形截面纯扭构件的破坏特征钢筋混凝土矩形截面受扭构件的破坏形态为：（1）少筋破坏（2）适筋破坏（3）超筋破坏（4）部分超筋破坏纵筋的数量、强度和箍筋的数量、强度的比例（简称配筋强度比以z表示）对抗扭承载力有一定的影响。将纵筋和箍筋之间数量比例用钢筋的体积比来表示则配筋强度比z的表达式为5.1.4《公路桥规》对矩形截面纯扭构件的承载力计算1）抗扭配筋的上限值2）抗扭配筋的下限值5.2在弯、剪、扭共同作用下矩形截面构件的承载力计算对于弯、扭共同作用的构件当扭弯比较小时弯矩起主导作用。裂缝首先在弯曲受拉区梁底面出现然后发展到两个侧面。顶部的受扭斜裂缝受到抑制而出现较迟也可能一直不出现。但底部的弯扭裂缝开展较大当底部钢筋应力达到屈服强度时裂缝迅速发展即形成第I类型（弯型）的破坏形态。若底部配筋很多弯、扭共同作用的构件也会发生顶部的混凝土先被压碎的破坏形式（脆性破坏）这也属第I类型的破坏形态。2)第II类型（弯扭型）受压区在构件的一个侧面(图5-11b）。当扭矩和剪力起控制作用时可能发生特别是扭剪比c(T/Vb)也较大时。3)第III类型(扭型)受压区在构件的底面(图5-11c)。当扭弯比较大而顶部钢筋明显少于底部纵筋时弯曲受压区的纵筋不足以承受被弯曲压应力抵消后余下的纵向拉力这时顶部纵筋先于底部纵筋屈服斜破坏面由顶面和两个侧面上的螺旋裂缝引起受压区仅位于底面附近从而发生底部混凝土被压碎的破坏形态。5.2.2弯剪扭构件的配筋计算方法1）受剪扭的构件承载力计算（2）剪扭构件抗扭承载力bt——意义同前；Tu——剪扭构件的抗扭承载力（N·mm）。2）抗剪扭配筋的上下限（2）抗剪扭配筋的下限剪扭构件箍筋配筋率应满足：式中的bt按公式（5-23）计算。对于式中的c值当箍筋采用R235钢筋时取0.0018；当箍筋采用HRB335钢筋时取0.0012。纵向受力钢筋配筋率应满足：Astmin——纯扭构件全部纵向钢筋最小截面面积；h——矩形截面的长边长度；b——矩形截面的短边长度；rst——纵向抗扭钢筋配筋率rst=Ast/bh；Ast——全部纵向抗扭钢筋截面积。矩形截面承受弯、剪、扭的构件符合条件：可不进行构件的抗扭承载力计算仅需按构造要求配置钢筋。式中ftd为混凝土抗拉强度设计值（MPa）其余符号意义详见式(5-25)。3）在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的配筋计算纵向受力钢筋配筋率不应小于受弯构件纵向受力钢筋最小配筋率与受剪扭构件纵向受力钢筋最小配筋率之和。配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋其截面面积不应小于按受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算出的面积与按受扭纵向钢筋最小配筋计算并分配到弯曲受拉边的面积之和。箍筋最小配筋率不应小于剪扭构件的箍筋最小配筋率。5.3T形和工字形截面受扭构件Ｔ形截面在弯矩、剪力和扭矩共同作用下构件截面设计的计算可按下列方法进行：（1）按受弯构件的正截面受弯承载力计算所需的纵向钢筋截面面积；（2）按剪、扭共同作用下的承载力计算承受剪力所需的箍筋截面面积和承受扭矩所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积。对于肋板考虑其同时承受剪力（全部剪力）和相应的分配扭矩按式（5-22）～式（5-28）计算但应将公式中的Ｔd和Wt分别改为Tdw和Wtw。对于受压翼缘和受拉翼缘不考虑其承受剪力按承受相应的分配扭矩的纯扭构件进行计算但应将Ｔd和Wt改为Tfd’、Wtf’和Tfd、Wtf同时箍筋和纵向抗扭钢筋的配筋率应满足纯扭构件的相应规范值。（3）叠加上述二者求得的纵向钢筋和箍筋截面面积即得最后所需的纵向钢筋截面面积并配置在相应的位置。5.4箱形截面受扭构件箱形截面剪扭构件的抗扭承载力计算公式为ba为箱形截面有效壁厚折减系数：当0.1b≤t2≤0.25b或0.1h≤t1≤0.25h时取ba=4t2/b或ba=4t1/h两者较小值；当t2>0.25b或t1>0.25h时取ba=1.0。5.5构造要求抗扭纵筋间距不宜大于300mm直径不应小于8mm数量至少要有4根布置在矩形截面的四个角隅处。纵筋末端应留有足够的锚固长度；架立钢筋和梁肋两侧纵向抗裂分布筋若有可靠的锚固也可以当抗扭钢筋。在抗弯钢筋一边可选用较大直径的钢筋来满足抵抗弯矩和扭矩的需要。抗扭箍筋必须做成封闭式箍筋（图5-16）