土木建筑第8章受扭构件的扭曲承载力.ppt
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1、第第8章章 受扭构件的扭曲受扭构件的扭曲截面承载力截面承载力8.1 概述概述一一.工程实例:吊车梁,框架结构的边梁,如图(工程实例:吊车梁,框架结构的边梁,如图(8-1)。)。二二.扭转分类:扭转分类:1.平衡扭转平衡扭转-静定受扭构件(如吊车梁);静定受扭构件(如吊车梁); 2.协调扭转协调扭转-超静定受扭构件(如边梁),与抗扭刚超静定受扭构件(如边梁),与抗扭刚 度有关且会产生内力重分布。度有关且会产生内力重分布。8.2 纯扭构件的试验研究纯扭构件的试验研究一一. 裂缝出现前的性能(如图裂缝出现前的性能(如图8-2所示)所示)1.开裂前符合材料力学(或圣维南原理)的规律;开裂前符合材料力学
2、(或圣维南原理)的规律;2.混凝土即将开裂时,材料进入弹塑性阶段。混凝土即将开裂时,材料进入弹塑性阶段。1二二. 裂缝出现后的性能(如下图所示)裂缝出现后的性能(如下图所示)1.根据材料力学可确定主拉应力方向,当主拉应力大于混凝土抗拉根据材料力学可确定主拉应力方向,当主拉应力大于混凝土抗拉 强度时,混凝土即开裂;强度时,混凝土即开裂;2.理论上应沿主拉应力方向布置钢筋。但为施工方便,将该主拉应理论上应沿主拉应力方向布置钢筋。但为施工方便,将该主拉应 力分解为水平和竖直方向的两个分力,从而实际布置抗扭纵筋和力分解为水平和竖直方向的两个分力,从而实际布置抗扭纵筋和 抗扭箍筋。抗扭箍筋。23.受力特
3、征受力特征(1)沿截面长边中点出现裂缝,三边受拉一边受压形成空间曲面;)沿截面长边中点出现裂缝,三边受拉一边受压形成空间曲面;(2)配置受扭钢筋后,可能出现四种破坏形态:)配置受扭钢筋后,可能出现四种破坏形态:A.纵筋和箍筋合适(适筋):钢筋先受拉屈服,然后混凝土压碎;纵筋和箍筋合适(适筋):钢筋先受拉屈服,然后混凝土压碎;B.纵筋或箍筋过多(部分超筋):纵筋或箍筋不能受拉屈服,然后纵筋或箍筋过多(部分超筋):纵筋或箍筋不能受拉屈服,然后 混凝土压碎;混凝土压碎;C.纵筋和箍筋均过多(完全超筋):纵筋和箍筋均不能受拉屈服,纵筋和箍筋均过多(完全超筋):纵筋和箍筋均不能受拉屈服, 然后混凝土压碎
4、;(脆性)然后混凝土压碎;(脆性)D.纵筋和箍筋均太少(少筋筋):混凝土开裂后纵筋和箍筋立即受纵筋和箍筋均太少(少筋筋):混凝土开裂后纵筋和箍筋立即受 拉屈服,构件破坏;(脆性)拉屈服,构件破坏;(脆性)38.3 纯扭构件的截面承载力纯扭构件的截面承载力一一.开裂扭矩的计算开裂扭矩的计算1.计算原理:(计算原理:(1)根据塑性力学理论建立基本公式()根据塑性力学理论建立基本公式(8-1);); (2)考虑混凝土弹塑性性质引进混凝土抗拉强度降)考虑混凝土弹塑性性质引进混凝土抗拉强度降 低系数低系数0.7; (3)修正公式()修正公式(8-1)。)。2.计算公式:(计算公式:(8-3)二二.扭曲截
5、面受扭承载力的计算扭曲截面受扭承载力的计算1.研究理论方法(自学)研究理论方法(自学)(1)变角度空间桁模型;()变角度空间桁模型;(2)扭曲破坏面极限平衡理论。)扭曲破坏面极限平衡理论。2.模型实验和统计分析模型实验和统计分析4三三.按按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范的配筋计算方法的配筋计算方法(一)计算方法的原理:主要依据试验统计分析。(一)计算方法的原理:主要依据试验统计分析。(二)计算公式(二)计算公式1.矩形截面矩形截面(1)公式:()公式:(8-23););(2)说明:)说明:A.关于(关于(8-24),该式可变化为:),该式可变化为: 上式中的分子表示核心混凝土截面上式中的
6、分子表示核心混凝土截面 单位周长上纵向受扭钢筋拉应力的合力;分母表示单位周长上纵向受扭钢筋拉应力的合力;分母表示 单位间距内受扭箍筋拉应力的合力;因此,(单位间距内受扭箍筋拉应力的合力;因此,(8-24) 的物理意义可理解为上述的物理意义可理解为上述两个单位合力之比两个单位合力之比; B.公式(公式(8-23)中各符号的说明见书上;)中各符号的说明见书上;5 C.公式(公式(8-23)右边的两项应视为混凝土和受扭钢筋共)右边的两项应视为混凝土和受扭钢筋共 同抵抗的扭矩;同抵抗的扭矩; D.关于关于 的取值,为确保全部受扭钢筋屈服,应在的取值,为确保全部受扭钢筋屈服,应在0.6到到 1.7之间,
7、一般取之间,一般取1.0。(3)轴向压力和扭矩共同作用下的抗扭计算公式为()轴向压力和扭矩共同作用下的抗扭计算公式为(8-25),即轴),即轴 向压力能有限提高受扭构件的抗扭承载力。向压力能有限提高受扭构件的抗扭承载力。2.箱形截面箱形截面 计算公式为(计算公式为(8-26),即引进箱形截面壁厚影响系数,对矩形),即引进箱形截面壁厚影响系数,对矩形截面抗扭计算公式的第一项作了调整。截面抗扭计算公式的第一项作了调整。3.T形和形和I形截面形截面(1)计算原则:按腹板完整性原则划分为若干矩形;)计算原则:按腹板完整性原则划分为若干矩形; 6(2)计算方法:各矩形截面承担的扭矩按塑性抵抗矩进行分配。
8、)计算方法:各矩形截面承担的扭矩按塑性抵抗矩进行分配。(三)适用条件(三)适用条件1.为避免少筋,受扭纵筋和受扭箍筋必须大于各自的最小配筋率;为避免少筋,受扭纵筋和受扭箍筋必须大于各自的最小配筋率;2.为防止超筋,对构件尺寸有基本要求(以后讨论)。为防止超筋,对构件尺寸有基本要求(以后讨论)。8.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力弯剪扭构件的扭曲截面承载力一一.试验研究和破坏形态试验研究和破坏形态1.影响因素影响因素(1)荷载:扭弯比()荷载:扭弯比(T/M)和扭剪比(和扭剪比(T/Vb););(2)截面尺寸、配筋及材料强度。截面尺寸、配筋及材料强度。2.破坏形态破坏形态(1)扭弯比较小时,底边先
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- 关 键 词:
- 土木 建筑 章受扭 构件 扭曲 承载力