1、电子教案 适用专业：土木工程（路桥方向） 湖南科技大学土木工程学院路桥系舒小娟,钢筋混凝土结构设计,第五章 受扭构件承载力计算,纯扭构件破坏特征 矩形截面纯扭构件承载力 弯、剪、扭构件承载力计算 抗扭承载力公式的应用,钢筋混凝土结构设计,5.1 纯扭构件破坏特征,素混凝土纯扭构件,先在某长边中点开裂,形成一螺旋形裂缝，一裂即坏,三边受拉，一边受压,5.1.1 纯扭构件破坏特征,5.1.1 纯扭构件破坏特征,钢筋混凝土纯扭构件,开裂前钢筋中的应力很小,开裂后不立即破坏，裂缝可以不断增加，随着钢筋用量的不同，有不同的破坏形态,5.1.1 纯扭构件的破坏特征,钢筋混凝土梁破坏形态,少筋破坏： 裂后钢
2、筋应力激增，构件破坏,适筋破坏： 裂后钢筋应力增加，继续开裂，钢筋屈服，混凝土压碎，构件破坏,超筋破坏： 裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，钢筋未屈服,部分超筋破坏： 裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，纵筋或箍筋未屈服,设计时应避免出现,5.1.2 纯扭构件的开裂扭矩,弹性材料,理想弹塑性材料,矩形截面的抗扭塑性抵抗矩，亦可用砂堆比拟导出,1. 矩形截面纯扭构件,5.1.2 纯扭构件的开裂扭矩,简化成三棱柱,对T形I形截面的受扭构件，可分成若干个矩形求Tcri。再求和Tcri 。,划分矩形的原则：使Wt最大。 以T形截面为例,试验表明，挑出部分不应超过翼缘厚度的
3、3倍,2. T形、 I形截面纯扭构件,5.1.2 纯扭构件的开裂扭矩,砂堆体积 = 相应实心砂堆体积 将空心部分看作是实心而得的砂堆体积,得出Wt,3. 闭口薄壁截面,对于箱形截面，计算方法采用外矩形Wt- 内空心矩形Wt,5.2 矩形截面纯扭构件承载力,（1）箱形截面：忽略核心区混凝土的作用,（2）变角度空间桁架模型,（3）混凝土开裂后不承受拉力,（4）忽略混凝土斜杆的抗剪作用,（5）忽略纵筋和箍筋的销栓作用,5.2.1 计算基本假定,5.2.2 承载力计算分析 剪力流概念,定义剪力流,剪力流中心线所包围的面积,抗扭承载力,5.2.2 承载力计算分析 纵筋拉力分析,纵筋的拉力：对隔离体ABC
4、D,相应其它三个面的隔离体类似分析,5.2.2 承载力计算分析,纵筋的拉力,如果配筋适中，纵筋可以屈服,5.2.2 承载力计算分析 箍筋拉力分析,hcor,hcor cos,对斜裂缝下半部分的隔离体ABC，隔离体竖向外力合力为0，即箍筋合力等于侧边剪力流合力。,取斜裂缝的下半部分作为隔离体,如果配筋适中，箍筋亦可以屈服,5.2.2 承载力计算分析,纵筋与箍筋的配筋强度比,纵筋与箍筋配筋强度比,5.2.2 承载力计算分析,抗扭承载力的计算公式,反映配筋对抗扭承载力的贡献，对任意形状的薄壁构件可导出类似的公式,5.2.3 公路桥规矩形截面纯扭构件承载力计算,考虑混凝土和钢筋的共同贡献，经回归分析得
5、出实用计算公式,为保证纵、箍筋均能屈服，建议取0.61.7，当1.7 时，取=1.7，常用值的区间为1.01.2,箍筋内皮所包围的面积，取截面尺寸减去保护层厚度算得,最小抗扭钢筋配筋率,上限值防止超筋破坏,下限值按构造配抗扭钢筋,5.3 弯、剪、扭构件承载力计算,内在因素：配筋、材料，结构尺寸等。,5.3.1 弯剪扭构件破坏类型,对称配筋截面弯-扭相关曲线,外部荷载条件：扭弯比和扭剪比,1. 对称配筋下，扭矩与弯矩的拉应力叠加，使抗扭承载力降低。,2.非对称配筋下，抗扭由配筋少的一侧控制，而弯矩将在该侧产生压应力，抵消一部分扭矩产生的拉应力，故抗扭能力有所提高。,影响因素,5.3.1 弯剪扭构
6、件破坏类型,斜裂缝首先在弯曲受拉的底部开裂，再发展,破坏时，底部受拉纵筋已屈服,1. 弯型（受压区在构件的顶面）,扭弯比较小，弯矩起主导作用。,破坏类型,5.3.1 弯剪扭构件破坏类型,破坏类型,V不起控制作用，T/M较大，且AsAs时,由M引起的As的压力不足以抵消T引起的As中的拉力,由于AsAs， As 先受拉屈服，之后构件破坏,2. 扭型（受压区在构件的底面）,5.3.1 弯剪扭构件破坏类型,破坏类型,3. 弯扭型（受压区在构件的一个侧面）,M不起控制作用,V、T的共同工作使得一侧混凝土剪应力增大，一侧混凝土应力减小,剪应力大的一侧先受拉开裂，最后破坏， T很小时，仅发生剪切破坏,5.
7、3.2 弯、剪、扭构件承载力计算公式,薄壁箱梁有效壁厚折减系数。,简化计算方法：,先按弯矩、剪力和扭矩单独作用进行配筋计算，然后再把各种相应钢筋叠加进行截面设计。,考虑剪扭组合的计算公式,抗扭承载力,5.3.2 弯、剪、扭构件承载力计算公式,截面腹板抗剪宽度,考虑剪扭组合的计算公式,抗剪承载力,5.3.2 弯、剪、扭构件承载力计算公式,适用条件,5.4 抗扭承载力计算公式应用,5.3.1 基于承载力的截面设计,2. 抗弯纵筋设计：按正截面受弯要求As1,3. 计算抗剪钢筋：,（2） 按公式5-22进行抗剪箍筋计算,4. 计算抗扭腹筋及纵筋：选择一合适的配筋强度比进行计算。,（1） 计算受扭承载力降低系数,5.4.1 基于承载力的截面设计,* 对于T形截面或I形截面抗扭钢筋设计，要考虑各矩形的抗扭分担量。按受扭塑性抵抗矩 大小进行分配。,将截面分成若干个矩形,5. 叠加计算总的箍筋量和纵筋量。,5.4.2 构造要求,矩形截面或箱形截面-构造要求,纵筋沿截面均匀布置，否则亦可能出现局部超筋，对设计题可能会出现不安全的结果,箍筋带135的弯钩，当采用复合箍时，位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积,5.4.2 构造要求,T形截面或I形截面-配筋构造,纵筋沿截面均匀布置，否则亦可能出现局部超筋，对设计题可能会出现不安全的结果,箍筋需采用分区箍筋形式，不能采用钝角折弯型箍筋。,
