混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理中受扭性能

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理中受扭性能第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一、工程實例

平衡扭轉(zhuǎn)----靜定問題約束扭轉(zhuǎn)----超靜定問題受扭構(gòu)件中通常也配置縱筋和箍筋以抵御扭矩第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、純扭構(gòu)件的破壞特征

1.素混凝土純扭構(gòu)件

Tmax裂縫

1

1

2

2T(

T)T(

T)受壓區(qū)素混凝土純扭構(gòu)件先在某長邊中點開裂形成一螺旋形裂縫，一裂即壞三邊受拉，一邊受壓第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、純扭構(gòu)件的破壞特征

1.鋼筋混凝土純扭構(gòu)件T(

T)T(

T)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)第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、純扭構(gòu)件的破壞特征

1.鋼筋混凝土純扭構(gòu)件破壞形態(tài)少筋破壞：裂后鋼筋應(yīng)力激增，構(gòu)件破壞適筋破壞：裂后鋼筋應(yīng)力增加，繼續(xù)開裂，鋼筋屈服，混凝土壓碎，構(gòu)件破壞超筋破壞：裂后鋼筋應(yīng)力增加，繼續(xù)開裂，混凝土壓碎，構(gòu)件破壞，鋼筋未屈服部分超筋破壞：裂后鋼筋應(yīng)力增加，繼續(xù)開裂，混凝土壓碎，構(gòu)件破壞，縱筋或箍筋未屈服設(shè)計時應(yīng)避免出現(xiàn)第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月三、純扭構(gòu)件的開裂扭矩

1.矩形截面純扭構(gòu)件bh

maxbhftftftftd2d1F2F2F1F1bhb/2b/2彈性材料理想彈塑性材料矩形截面的抗扭塑性抵抗矩亦可用砂堆比擬導(dǎo)出第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月三、純扭構(gòu)件的開裂扭矩

1.矩形截面純扭構(gòu)件d2d1F2F2F1F1bhb/2b/2理想彈塑性材料混凝土材料并非理想彈塑性材料，故可取第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月三、純扭構(gòu)件的開裂扭矩

2.T形、I形截面純扭構(gòu)件bf’bhhf’1’3’2’132

用1‘2’3‘填補123簡化成三棱柱對T形I形截面的受扭構(gòu)件，可分成若干個矩形求Tcri。再求和Tcri。劃分矩形的原則：使Wt最大。以T形截面為例同理試驗表明，挑出部分不應(yīng)超過翼緣厚度的3倍第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月三、純扭構(gòu)件的開裂扭矩

3.閉口薄壁純扭構(gòu)件砂堆體積=相應(yīng)實心砂堆體積–將空心部分看作是實心而得的砂堆體積得出Wt第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、矩形截面純扭構(gòu)件承載力

1.基本假定TF4+F4

=Ast4

stF3+F3

=Ast3

stF2+F2

=Ast2

stF1+F1

=Ast1

sts

T箍筋縱筋裂縫

*箱形截面：忽略核心區(qū)混凝土的作用*空間桁架*混凝土開裂后不承受拉力*忽略混凝土斜桿的抗剪作用*忽略縱筋和箍筋的銷栓作用第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、矩形截面純扭構(gòu)件承載力

2.承載力計算分析TF4+F4

=Ast4

stF3+F3

=Ast3

stF2+F2

=Ast2

stF1+F1

=Ast1

sts

T箍筋縱筋裂縫

hq=

TtetebAcor定義剪力流抗扭承載力剪力流中心線所包圍的面積抗扭承載力第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、矩形截面純扭構(gòu)件承載力

2.承載力計算分析縱筋的拉力hq=

TtetebAcorTF4+F4

=Ast4fyF3+F3

=Ast3fyF2+F2

=Ast2fyF1+F1

=Ast1fys

T箍筋縱筋裂縫

ABCDhcorhcorcos

NdBDF2

dqF1

qhcorACs

Nsvthcorctg

含一完整斜裂縫的隔離體對隔離體ABCD相應(yīng)其它三個面的隔離體第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、矩形截面純扭構(gòu)件承載力

2.承載力計算分析縱筋的拉力hq=

TtetebAcorTF4+F4

=Ast4fyF3+F3

=Ast3fyF2+F2

=Ast2fyF1+F1

=Ast1fys

T箍筋縱筋裂縫

ABCDhcorhcorcos

NdBDF2

dqF1

qhcorACs

Nsvthcorctg

含一完整斜裂縫的隔離體如果配筋適中，縱筋可以屈服第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、矩形截面純扭構(gòu)件承載力

2.承載力計算分析箍筋的拉力hq=

TtetebAcorTF4+F4

=Ast4fyF3+F3

=Ast3fyF2+F2

=Ast2fyF1+F1

=Ast1fys

T箍筋縱筋裂縫

ABCDhcorhcorcos

NdBDF2

dqF1

qhcorACs

Nsvthcorctg

對斜裂縫上半部分的隔離體ACD取斜裂縫的上半部分作為隔離體如果配筋適中，箍筋亦可以屈服第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、矩形截面純扭構(gòu)件承載力

2.承載力計算分析縱筋與箍筋的配筋強度比hq=

TtetebAcorTF4+F4

=Ast4fyF3+F3

=Ast3fyF2+F2

=Ast2fyF1+F1

=Ast1fys

T箍筋縱筋裂縫

ABCDhcorhcorcos

NdBDF2

dqF1

qhcorACs

Nsvthcorctg

縱筋與箍筋配筋強度比消去q第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、矩形截面純扭構(gòu)件承載力

2.承載力計算分析抗扭承載力的計算公式hq=

TtetebAcorTF4+F4

=Ast4fyF3+F3

=Ast3fyF2+F2

=Ast2fyF1+F1

=Ast1fys

T箍筋縱筋裂縫

ABCDhcorhcorcos

NdBDF2

dqF1

qhcorACs

Nsvthcorctg

反映配筋對抗扭承載力的貢獻，對任意形狀的薄壁構(gòu)件可導(dǎo)出類似的公式消去

第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、實用抗扭承載力計算公式

1.矩形截面考慮混凝土和鋼筋的共同貢獻，經(jīng)回歸分析得出實用計算公式為保證縱、箍筋均能屈服，建議取0.6~1.7，當(dāng)

>1.7時，取

=1.7，常用值的區(qū)間為1.0~1.3箍筋內(nèi)皮所包圍的面積，取截面尺寸減去保護層厚度算得第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、實用抗扭承載力計算公式

1.矩形截面防止少筋破壞防止超筋破壞線性插值第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、實用抗扭承載力計算公式

2.T形、I形截面將截面分成若干個矩形截面，求Tui注意翼緣抗扭抵抗矩的計算第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、實用抗扭承載力計算公式

3.箱形截面htwbhtwbwhwtw’tw’第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、抗扭承載力計算公式應(yīng)用

1.基于承載力的截面設(shè)計矩形截面或箱形截面----設(shè)計步驟第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、抗扭承載力計算公式應(yīng)用

1.基于承載力的截面設(shè)計矩形截面或箱形截面----構(gòu)造要求Ast//3Ast//3Ast//3135o10d縱筋沿截面均勻布置，否則亦可能出現(xiàn)局部超筋，對設(shè)計題可能會出現(xiàn)不安全的結(jié)果箍筋帶135°的彎鉤，當(dāng)采用復(fù)合箍時，位于內(nèi)部的箍筋不應(yīng)計入受扭箍筋的面積第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、抗扭承載力計算公式應(yīng)用

1.基于承載力的截面設(shè)計T形截面或I形截面----設(shè)計步驟將截面分成若干個矩形第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、抗扭承載力計算公式應(yīng)用

1.基于承載力的截面設(shè)計T形截面或I形截面----配筋構(gòu)造第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、抗扭承載力計算公式應(yīng)用

2.既有構(gòu)件截面承載力矩形截面或箱形截面按縱筋均勻布置的原則，確定抗扭縱筋的截面積不滿足其中的一項Ast//3Ast//3Ast//3htwbhtwbwhwtw’tw’第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、抗扭承載力計算公式應(yīng)用

2.既有構(gòu)件截面承載力T形截面或I形截面步驟和矩形截面類似，不予贅述！第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月七、彎剪扭構(gòu)件的破壞特征VMTV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)展破壞時，底部受拉縱筋已屈服第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月七、彎剪扭構(gòu)件的破壞特征VMTV不起控制作用，T/M較大，且As’<As時由M引起的As’的壓力不足以抵消T引起的As’中的拉力由于As’<As，As’先受拉屈服，之后構(gòu)件破壞第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月七、彎剪扭構(gòu)件的破壞特征VMTM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29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月八、彎扭作用時截面的承載力VMTh0bhAs’Asr=1r=2r=3彎扭構(gòu)件的抗扭承載力純扭構(gòu)件的抗扭承載力彎扭構(gòu)件的抗彎承載力純彎構(gòu)件的抗彎承載力As’受拉屈服As受拉屈服第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月八、彎扭作用時截面的承載力h0bhAs’Asr=1r=2r=3實用的承載力計算方法確定彎扭鋼筋后，分別計算其抗彎和抗扭承載力，不考慮彎、扭的相關(guān)作用第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月九、剪扭作用時截面的承載力V引起的剪應(yīng)力T引起的剪應(yīng)力只考慮Vc、Tc的相關(guān)性，不考慮Vs、Ts的相關(guān)性得出公式后再用試驗驗證第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月九、剪扭作用時截面的承載力扭剪構(gòu)件混凝土對抗扭承載力的貢獻V引起的剪應(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扭剪構(gòu)件混凝土對抗剪承載力的貢獻純剪構(gòu)件混凝土對抗剪承載力的貢獻第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月九、剪扭作用時截面的承載力

t1.51.00.50.51.01.5扭剪構(gòu)件受扭承載力降低系數(shù)第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月九、剪扭作用時截面的承載力

t1.51.00.50.51.01.5扭矩對抗剪承載力無影響剪力對抗扭承載力無影響第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十、彎剪扭構(gòu)件實用計算公式

1.均布荷載下的矩形截面及T形、I形截面構(gòu)件彎和扭分開計算抗彎鋼筋布置在構(gòu)件的受拉區(qū)，抗扭縱筋沿截面均勻布置剪和扭考慮混凝土部分的相關(guān)關(guān)系第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十、彎剪扭構(gòu)件實用計算公式

2.集中荷載為主的矩形截面獨立構(gòu)件其他和上一節(jié)相同第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十一、彎剪扭構(gòu)件承載力公式應(yīng)用

1.基于承載力的截面設(shè)計矩形截面或箱形截面為例----步驟一：扭剪鋼筋分別按照扭、剪公式計算相應(yīng)配筋第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十一、彎剪扭構(gòu)件承載力公式應(yīng)用

1.基于承載力的截面設(shè)計矩形截面或箱形截面為例----步驟二：受彎鋼筋按照單筋