1、,第5章 受扭构件承载力计算,5.1概述,弯梁桥和斜梁（板）桥是高等公路和城市道路常用的桥梁。弯梁、斜梁（板）, 即使不考虑活荷载，仅在恒载作用下，梁的截面除了产生弯矩 、剪力外，还产生扭矩T （如图）。,5.1概述,由于扭矩的作用，构件的截面将产生剪应力及相应的主拉应力。为了来提高混凝土构件的抗扭能力因此，必须配置相应的钢筋（纵筋和箍筋）。 在实际工程中，纯扭构件并不常见，较多出现的是弯矩、扭矩和剪力共同作用的构件。由于弯、扭、剪共同作用的相互影响，受力状况非常复杂。 先从纯受扭构件受力进行研究因此，本章的介绍将从纯扭构件开始。,5.1.1纯受扭构件的开裂弯矩,5.1.1纯受扭构件的开裂弯矩
2、,5.1.1纯受扭构件的开裂弯矩,考虑混凝土材料是一种弹塑性材料，进行0.7的折减系数,5.1.2纯受扭构件的破坏特征,1）抗扭钢筋（箍筋和纵向钢筋） （1）通常都采用由箍筋和纵向钢筋组成的空间骨架来承担扭矩。 （2）箍筋：直接抵抗主拉应力 ，限制裂缝的发展 （3）纵向钢筋：平衡构件中的纵向分力，在斜裂缝处，纵筋可产生销栓作用，抑制斜裂缝发展。,5.1.2纯受扭构件的破坏特征,2）纯受扭构件的破坏特征 （1）少筋梁破坏（脆性） （2）适筋梁破坏(塑性) （3）超筋梁破坏（脆性） （4）部分超筋梁破坏（表现出一定的脆性）,5.1.2纯受扭构件的破坏特征,3）影响纯受扭构件的承载力的因素 （1）截
3、面尺寸、截面形式（T梁、箱梁）、及混凝土强度 （2）抗扭钢筋配筋率及钢筋强度 （3）箍筋和纵向钢筋的之间的关系 当箍筋用最相对较少时，构件抗扭承载能力就由箍筋控制，这时再多配纵筋也不能起到提高抗扭承载能力的作用。反之，当纵筋很少时，多配箍筋也将不能充分发挥作用。,5.1.2纯受扭构件的破坏特征,配筋强度比 ：纵筋的数最、强度和箍筋的数最、强度的比值。保证纵筋和箍筋同时屈服，配筋强度比应限制在一定范围内。,5.1.3纯受扭构件的承载力计算理论,1）变角度空间桁架模型（公式推到过程了解） 基本假定： （1）混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝； （2）纵筋和箍筋只承受拉力； （3）忽略核心混凝土和钢筋
4、销栓作用。,5.1.3纯受扭构件的承载力计算理论,2）斜弯破坏理论（公式推到过程了解） 基本假定： 破坏时纵向钢筋和箍筋均达到屈服； 受压区高度近似取二倍保护层厚度； 混凝土抗扭不计，只考虑钢筋； 纵向钢筋沿构件核心对称、均匀布置，箍筋沿轴线等间距布置 。,5.1.3纯受扭构件的承载力计算理论,公路桥规中对受扭构件的承载力计算是基于变角度空间桁架模型。混凝土抗扭采用开裂扭矩并考虑0.5的折减， 钢筋考虑0.6的折减。,5.1.3纯受扭构件的承载力计算理论,适用条件： 1）抗扭配筋上限值（最小抗扭截面尺寸）1）抗扭配筋下限值（最小抗扭钢筋配筋率） （1）抗扭箍筋最小配筋率 （2）纵向抗扭钢筋最小
5、配筋率,5.2 在弯、剪、扭共同作用下矩形截面的承载力计算,1）弯、剪、扭共同作用下影响构件的承载力的因素： （1）构件内在因素 （2）外部荷载因素,5.2 在弯、剪、扭共同作用下矩形截面的承载力计算,（1）构件内在因素： 1）截面尺寸、截面形式（T梁、箱梁）、及混凝土强度 2）抗扭钢筋配筋率及钢筋强度 3）箍筋和纵向钢筋的之间的关系,5.2 在弯、剪、扭共同作用下矩形截面的承载力计算,（2）外部荷载因素： 1）扭弯比 扭矩和弯矩的比值 2）扭剪比 扭矩和剪力相对大小比值,5.2.1 在弯、剪、扭共同作用下破坏形态,在弯、剪、扭共同作用下，随着扭弯比或扭剪比的不同及配筋情况 ，主要发生以下几种
6、破坏类型 ： l ）第I 类型（弯型）受压区在构件的顶面 弯矩起主导作用，裂缝首先在梁底面弯曲受拉区出现，然后发展到两个侧面 ，破坏时，底部钢筋达到屈服。,5.2.1 在弯、剪、扭共同作用下破坏形态,2 ）第类型（扭剪型）受压区在构件的一个侧面 当扭矩和剪力起控制作用时，梁的其中一侧剪力与扭距产生的拉应力方向一致（裂缝首先出现在一侧；破坏时，钢筋屈服也是先发生在这一侧），另一次侧剪力与扭矩产生的拉应力方向相反。,5.2.1 在弯、剪、扭共同作用下破坏形态,3）第 类型（扭型）受压区在构件的底面 顶部钢筋明显少于底部纵筋时，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几的螺旋裂缝引起。,
7、5.2.2 弯剪扭构件配筋计算方法,设计计算总原则：对于弯剪扭共同作用构件的配筋计算，采取先按弯矩、剪力和扭矩各自“单独”作用进行配筋计算，然后再把各种相应配筋进行叠加的设计方法。,5.2.2 弯剪扭构件配筋计算方法,对剪扭共同作用下，构件的抗剪和抗扭能力分别小于单独受剪和受扭时相应的承载能力。 出于设计安全和合理的考虑，进行相应的折减。 抗扭计算时，“抗扭降低系数 ”抗剪设计时，折减系数,5.2.2 弯剪扭构件配筋计算方法,剪扭构件的抗剪计算公式剪扭构件的抗扭计算公式,5.2.2 弯剪扭构件配筋计算方法,适用条件： 1）抗剪扭配筋上限（最小截面尺寸）2）抗剪扭配筋下限（最小配筋率）： 1.箍
8、筋最小配筋率 2.纵向钢筋最小配筋率,5.2.2 弯剪扭构件配筋计算方法,3）弯剪扭构件，只须按构造配置，不需要计算的条件：,5.2.3 弯剪扭构件配筋计算步骤,1）计算步骤： （ l ）验算截面尺寸；是否满足最小截面尺寸，是否可以按构造配置抗扭钢筋。,5.2.3 弯剪扭构件配筋计算步骤,1）计算步骤： （ 2 ）抗弯纵向钢筋应按受弯构件正截面抗弯承载能力计算所需的钢筋截面面积，配置在受拉区边缘。 （3）按剪扭构件计算纵向钢筋和箍筋： 1.计算抗扭承载力降低系数,5.2.3 弯剪扭构件配筋计算步骤,2.计算抗剪箍筋配筋率： 整理可得,未知数:,5.2.3 弯剪扭构件配筋计算步骤,3.计算抗扭箍筋配筋率,整理公式求：,5.2.3 弯剪扭构件配筋计算步骤,4.计算总的箍筋配置选定箍筋间距，例如,5.2.3 弯剪扭构件配筋计算步骤,5.计算抗扭纵筋,5.2.3 弯剪扭构件配筋计算步骤,6复核配筋率,课后作业,将P123，例题5-1，将弯矩改为100kN.m;剪力改为100kN;扭矩改为11kN.m。 参考本例题重新完整的算一遍。,
