受扭构件扭曲截面受力性能与设计.pptx
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1、p 平衡扭矩平衡扭矩p 协调扭矩协调扭矩n 结构工程中扭转的分类结构工程中扭转的分类n 平衡扭矩平衡扭矩(equilibrium torsion)n 协调扭矩协调扭矩(compatibility torsion)T=HeHeH平衡扭矩平衡扭矩协调扭矩协调扭矩平衡扭距和协调扭距n n平衡扭距平衡扭距平衡扭距平衡扭距:由荷载作用直接引起的,可用结构的平衡条件求:由荷载作用直接引起的,可用结构的平衡条件求:由荷载作用直接引起的,可用结构的平衡条件求:由荷载作用直接引起的,可用结构的平衡条件求得。得。得。得。n n协调扭距协调扭距协调扭距协调扭距:由于超静定结构构件之间的连续性,在某些构件由于超静定结
2、构构件之间的连续性,在某些构件由于超静定结构构件之间的连续性,在某些构件由于超静定结构构件之间的连续性,在某些构件中引起的扭矩。中引起的扭矩。中引起的扭矩。中引起的扭矩。次梁梁端次梁梁端次梁梁端次梁梁端由于主梁的弹性约束作用而引起由于主梁的弹性约束作用而引起由于主梁的弹性约束作用而引起由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩的负弯矩的负弯矩的负弯矩,该负弯矩,该负弯矩,该负弯矩,该负弯矩即即即即为主梁所承受的扭矩作用为主梁所承受的扭矩作用为主梁所承受的扭矩作用为主梁所承受的扭矩作用。p 试验研究分析试验研究分析建立受扭计算模型建立受扭计算模型p 开裂扭矩的计算开裂扭矩的计算p 纯扭构件的受扭承载力
3、纯扭构件的受扭承载力n 素混凝土素混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能8.2.1试验研究分析TT45oABCDABCDn 截面上的应力分布截面上的应力分布n 三面开裂,一面受压的空间扭曲破坏面三面开裂,一面受压的空间扭曲破坏面截面上的应力分布截面上的应力分布空间扭曲破坏面空间扭曲破坏面8.2.1 试验研究分析n素混凝土纯扭构件的受扭性能素混凝土纯扭构件的受扭性能 构件长边中点首先出现沿构件长边中点首先出现沿45度方向的斜裂缝度方向的斜裂缝 延伸至顶面和底面延伸至顶面和底面 形成三面开裂、一面受压的空间斜曲面形成三面开裂、一面受压的空间斜曲面 受压压面混凝土压坏受压压面混凝土压坏 扭断破坏
4、扭断破坏 n 钢筋混凝土钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能n 受扭钢筋受扭钢筋n 受扭纵筋受扭纵筋n 受扭箍筋受扭箍筋n 破坏形态破坏形态n 少筋受扭破坏少筋受扭破坏n 当当受受扭扭箍箍筋筋与与纵纵筋筋或或其其中中之之一一配配置置过过少少时时,混混凝凝土土一一开开裂裂,受受扭扭钢钢筋筋应应力力立立即即达达到到屈屈服服强强度度,其其破破坏坏与与素素混混凝凝土土构件破坏相似,呈脆性破坏,称为构件破坏相似,呈脆性破坏,称为少筋受扭破坏。少筋受扭破坏。n 适筋受扭破坏适筋受扭破坏n 当当箍箍筋筋与与纵纵筋筋配配筋筋量量适适当当时时,主主裂裂缝缝中中的的纵纵筋筋和和箍箍筋筋应应力力先先达达到
5、到屈屈服服强强度度,主主裂裂缝缝迅迅速速开开展展,使使斜斜曲曲裂裂面面的的受受压压区区混凝土被压碎混凝土被压碎 而破坏,称为而破坏,称为适筋受扭破坏适筋受扭破坏。8.2.1试验研究分析8.2.1 试验研究分析n部分超筋受扭破坏部分超筋受扭破坏 当箍筋和纵筋中当箍筋和纵筋中一种配置合适,另一种配置过多,一种配置合适,另一种配置过多,称为称为部分超筋受扭破坏。破坏时部分超筋受扭破坏。破坏时一种钢筋未屈服,而另一种钢一种钢筋未屈服,而另一种钢筋早已屈服,筋早已屈服,构件因混凝土被压坏而破坏构件因混凝土被压坏而破坏。完全超筋受扭破坏完全超筋受扭破坏n 当两种钢筋当两种钢筋均过量时,均过量时,破坏时两种
6、钢筋破坏时两种钢筋均未屈服,均未屈服,混混凝土被压碎,为脆性破坏,称为超筋受扭破坏。凝土被压碎,为脆性破坏,称为超筋受扭破坏。n 钢筋混凝土钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能n 适筋受扭的破坏过程的特点适筋受扭的破坏过程的特点n 斜裂缝角不等于斜裂缝角不等于45度度n 受扭钢筋均能屈服受扭钢筋均能屈服n 有临界斜裂缝有临界斜裂缝n 钢筋先屈服,混凝土后压坏钢筋先屈服,混凝土后压坏n 属于塑性破坏属于塑性破坏fyfyfyvfyv临界斜裂缝临界斜裂缝纵筋与纵筋与箍筋箍筋均能够达到屈服均能够达到屈服钢筋混凝土受扭构件的裂缝钢筋混凝土受扭构件的裂缝8.2.1试验研究分析8.2.2 纯扭构件
7、的开裂扭矩n n弹性受扭构件的受力特点弹性受扭构件的受力特点弹性受扭构件的受力特点弹性受扭构件的受力特点 变形不符合平截面假定;变形不符合平截面假定;变形不符合平截面假定;变形不符合平截面假定;截面上剪应力分布为曲线;截面上剪应力分布为曲线;截面上剪应力分布为曲线;截面上剪应力分布为曲线;四角处的剪应力为零;四角处的剪应力为零;四角处的剪应力为零;四角处的剪应力为零;最大剪应力在截面长边的中点。最大剪应力在截面长边的中点。最大剪应力在截面长边的中点。最大剪应力在截面长边的中点。n n开裂扭距开裂扭距开裂扭距开裂扭距 混凝土开裂前表现出受拉塑性;混凝土开裂前表现出受拉塑性;混凝土开裂前表现出受拉
8、塑性;混凝土开裂前表现出受拉塑性;假定混凝土开裂前为理想塑性材料(截面上各点的剪应力均达假定混凝土开裂前为理想塑性材料(截面上各点的剪应力均达假定混凝土开裂前为理想塑性材料(截面上各点的剪应力均达假定混凝土开裂前为理想塑性材料(截面上各点的剪应力均达到混凝土的抗拉强度后构件才开裂);到混凝土的抗拉强度后构件才开裂);到混凝土的抗拉强度后构件才开裂);到混凝土的抗拉强度后构件才开裂);假定剪应力走向与弹性分析结果相同。假定剪应力走向与弹性分析结果相同。假定剪应力走向与弹性分析结果相同。假定剪应力走向与弹性分析结果相同。hbn 矩形截面矩形截面纯扭构件纯扭构件n 开裂扭矩的计算开裂扭矩的计算n 开
9、裂时混凝土的拉应变很小,因此,钢筋的应力也很小,开裂时混凝土的拉应变很小,因此,钢筋的应力也很小,对提高开裂荷载作用不大,在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋对提高开裂荷载作用不大,在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响。的影响。n 开裂前截面剪应力的分布开裂前截面剪应力的分布45o45o45oh-bbb/2b/2截面剪应力分布简化模式截面剪应力分布简化模式8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩n 矩形截面纯扭构件矩形截面纯扭构件n 开裂扭矩开裂扭矩Tcr的计算的计算8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩h-bbb/2b/2n 矩形截面纯扭构件矩形截面纯扭构件n 规范规范中开裂扭矩中开裂扭矩Tcr的取值的取值 其中系
10、数其中系数0.70.7综合反映了混凝土塑性发挥的程度和双轴应力下混凝土综合反映了混凝土塑性发挥的程度和双轴应力下混凝土强度降低的影响。强度降低的影响。n 修正系数取值的几个原因修正系数取值的几个原因p 混凝土并非理想塑性;混凝土并非理想塑性;p 在拉压复合应力作用下,混凝土的抗拉强度低于单向受拉时的在拉压复合应力作用下,混凝土的抗拉强度低于单向受拉时的抗拉强度;抗拉强度;p 对于素混凝土,取值对于素混凝土,取值0.870.97;p 对于钢筋混凝土,取值对于钢筋混凝土,取值0.861.06。8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩hbhfbfhbhfbfhfn T形和形和I形形截面截面纯扭构件纯扭构件n
11、为简化计算,可将为简化计算,可将T形和形和I形截面分成若干个矩形截面形截面分成若干个矩形截面n 整截面的整截面的Wt为各分块矩形为各分块矩形Wt之和:之和:n 分块原则是:首先满足较宽矩形部分的完整性分块原则是:首先满足较宽矩形部分的完整性n Wt的计算方法的计算方法 8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩n nT T形、形、形、形、I I形截面纯扭构件形截面纯扭构件形截面纯扭构件形截面纯扭构件8.2.2 纯扭构件的开裂扭矩n n箱型截面纯扭构件箱型截面纯扭构件箱型截面纯扭构件箱型截面纯扭构件 截面受扭塑性抵抗矩应按整体截面计算截面受扭塑性抵抗矩应按整体截面计算 开裂扭距
12、n n开裂扭矩计算开裂扭矩计算开裂扭矩计算开裂扭矩计算n n受扭塑性抵抗矩受扭塑性抵抗矩受扭塑性抵抗矩受扭塑性抵抗矩 矩形截面矩形截面矩形截面矩形截面 T T、I I形截面形截面形截面形截面 箱型截面箱型截面箱型截面箱型截面 n 纯扭构件力学模型的发展纯扭构件力学模型的发展n 1929年年,德德 国国 人人 Rausch.E在在 其其 博博 士士 论论 文文 “Design of Reinforced Concrete in Torsion”中首先提出了中首先提出了空间桁架模型。空间桁架模型。n 1945年年,瑞瑞典典人人H.Nylander提提出出了了视视混混凝凝土土为为理理想想塑塑性性材材
13、料的料的塑性理论计算方法塑性理论计算方法。n 1958年,前苏联人提出了年,前苏联人提出了扭面平衡法。扭面平衡法。n 1968年年,Lampert,P.与与 Thurlimann,B.在在论论文文“Torsion Tests on Reinforced Concrete Beams”中提出了中提出了变角空间桁架模型。变角空间桁架模型。8.2.3 纯扭构件的受扭承载力n 空间桁架模型与变角空间桁架模型空间桁架模型与变角空间桁架模型n 钢钢筋筋混混凝凝土土实实心心构构件件与与空空心心构构件件极极限限扭扭矩矩基基本本相相同同,因因而而可简化为箱形截面。可简化为箱形截面。n 空空间间桁桁架架模模型型认
14、认为为混混凝凝土土沿沿450的的斜斜杆杆,变变角角空空间间桁桁架架模模型认为此角是变化的。型认为此角是变化的。8.2.3 纯扭构件的受扭承载力n n变角空间桁架模型变角空间桁架模型变角空间桁架模型变角空间桁架模型 抗扭纵筋为空间桁架的抗扭纵筋为空间桁架的抗扭纵筋为空间桁架的抗扭纵筋为空间桁架的弦杆弦杆弦杆弦杆;抗扭箍筋为空间桁架的抗扭箍筋为空间桁架的抗扭箍筋为空间桁架的抗扭箍筋为空间桁架的腹杆腹杆腹杆腹杆;裂缝间的混凝土为空间桁架的裂缝间的混凝土为空间桁架的裂缝间的混凝土为空间桁架的裂缝间的混凝土为空间桁架的斜压杆斜压杆斜压杆斜压杆。n 变角空间桁架模型变角空间桁架模型ssbcorhcor8.
15、2.3 纯扭构件的受扭承载力hcorVhChChVhVbCbn 变角空间桁架模型变角空间桁架模型8.2.3 纯扭构件的受扭承载力截面核心区截面核心区部分的周长部分的周长受扭纵筋与受扭箍筋的配受扭纵筋与受扭箍筋的配筋强度比筋强度比构件受扭承载力构件受扭承载力核心区的面积核心区的面积8.2.3 纯扭构件的受扭承载力n n变角空间桁架模型变角空间桁架模型变角空间桁架模型变角空间桁架模型n n 沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋强度与沿构件长度沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋强度与沿构件长度沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋强度与沿构件长度沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋强度与沿构件长度方向单位长
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- 关 键 词:
- 构件 扭曲 截面 性能 设计
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