混凝土结构设计原理课件第5章受扭构件承载力计算PPT课件.ppt

受扭构件承载力计算 第五章 1 5 1纯扭构件的破坏特征和承载力计算 纯扭构件的T 曲线及裂缝分布 2 5 1 1矩形截面纯扭构件的开裂扭矩 3 5 1 2纯扭构件的破坏特征 抗扭钢筋的形式 抗弯 纵向钢筋 抗剪 箍筋或箍筋 弯筋 抗扭 箍筋 沿截面周边均匀布置的纵筋 且箍筋与纵筋的比例要适当 4 破坏形态 少筋破坏 特征 构件开裂后 钢筋没有足够的能力承受混凝土开裂后卸给它的那部分扭矩 构件立即破坏 适筋破坏 特征 正常配筋的情况下 随着外扭矩的增加 抗扭箍筋和纵筋首先达到屈服强度 然后主裂缝迅速开展 最后促使混凝土受压面被压碎 构件破坏 超筋破坏 特征 抗扭钢筋配置过多或混凝土强度过低 随着外扭矩增加 构件的混凝土先被压碎 从而导致构件破坏 而此时纵筋和箍筋均未屈服 5 部分超筋破坏 特征 当抗扭箍筋或纵筋中的一种配置过多时 构件破坏时只有部分纵筋或箍筋屈服 而另一部分抗扭钢筋尚未达到屈服强度 这种构件称为部分超筋构件 6 5 1 3纯扭构件的承载能力计算理论 基本假定 1 混凝土只承受压力 具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成桁架的斜压杆 倾角为 2 纵筋和箍筋只承受拉力 分别构成桁架的腹杆和弦杆 3 忽略核心混凝土的抗扭作用及钢筋的销栓作用 1 变角度空间桁架理论 7 箱形截面侧壁的环向剪力流 剪力流的大小 8 桁架杆内力 9 由上式可知 构件的抗扭承载力主要与钢筋骨架的尺寸 箍筋的用量及其强度 以及纵筋与箍筋的相对用量有关 为了保证钢筋应力达到屈服强度前不发生混凝土压坏 必须限制斜压杆的平均应力 10 2 斜弯曲平衡理论 极限承载能力 11 5 1 4 公路桥规 对纯扭构件承载能力计算 计算公式 上限条件 下限条件 箍筋最小配筋率 纵筋最小配筋率 12 5 2弯 剪 扭共同作用下矩形截面构件承载力计算 5 2 1弯剪扭构件破坏类型 破坏特征的影响因素 外部荷载条件 扭弯比 扭剪比 内在因素 截面形状 尺寸 配筋及材料强度 非对称配筋情况的承载力特征 对称配筋时的承载力特征 13 破坏类型 第 类型 弯型 受压区在构件的顶面 14 第 类型 弯扭型 受压区在构件的一个侧面 15 第 类型 扭型 受压区在构件的一个侧面 16 5 2 2弯剪扭构件的配筋计算方法 桥规 计算思路 先分别按受弯构件和剪扭构件计算 然后叠加 只考虑弯矩作用 按受弯构件正截面计算方法 计算所需要的钢筋面积 钢筋配置在受拉区的边缘 按剪扭构件计算 计算剪扭构件受扭所需要的纵向钢筋 纵向钢筋均匀配置在截面的周边 计算剪扭构件受剪所需要的箍筋 与抗扭所需要的箍筋进行叠加 得到总的箍筋配置量 计算剪扭构件受扭所需要的箍筋 17 受剪扭构件承载力的计算 剪扭构件抗剪承载力计算公式 剪扭构件抗扭承载力计算公式 18 上限条件 下限条件 箍筋最小配筋率 纵筋最小配筋率 公式适用条件及最小配筋率 19 5 3T形截面和工字形截面 各分块受扭塑性抵抗距 各分块分配的扭矩 20 T形截面在弯矩 剪力和扭矩共同作用下的设计计算 按受弯构件的正截面受弯承载力计算所需要的纵向钢筋截面积 按剪 扭共同作用下的承载能力计算承受剪力所需要的箍筋截面面积和承受扭矩所需要的纵向钢筋截面面积和箍筋截面积 对于肋板 考虑同时承受剪力 全部 和相应的分配扭矩 对于翼板 不考虑其承受剪力 按承受相应的分配扭矩的纯扭构件计算 叠加上述二者求得的纵向钢筋和箍筋截面面积 并配置在相应的位置 21 5 4箱形截面受扭构件 当箱形梁的壁厚与相应的计量方向宽度之比 t2 b 1 4或t1 h 1 4时 其抗扭承载力可按具有相同外形尺寸的带翼板的矩形截面进行计算 22 当箱形梁的壁厚与相应的计量方向宽度之比 1 10 t2 b 1 4或1 10 t1 h 1 4时 其抗扭承载力可按下式计算 23 5 5构造要求 在保证必要的保护层的前提下 箍筋与纵向钢筋应尽可能地布置在构件周边的表面处 以增强抗扭效果 纵向钢筋应布置在箍筋的内侧 以限制其外鼓 抗扭纵筋间距不宜大于300mm 直径不应小于8mm 数量至少4根 箍筋必须做成封闭式箍筋 箍筋角端做成135 弯钩 锚固长度不小于10d 箍筋的间距不宜大于梁高的1 2及400mm 同时不宜大于抗剪箍筋的最大间距 直径不小于8mm 且不小于1 4主钢筋直径 24 补例 钢筋混凝土矩形截面构件的截面如图所示 截面短边尺寸b 200mm 长边尺寸h 400mm 扭矩组合设计值Td 6 2KN m 采用C30混凝土 箍筋用R235级钢筋 类环境条件 安全等级为二级 试进行截面的配筋计算 25 解 1 有关参数的确定 查相关表格 设箍筋内表皮至构件表面距离为30mm 26 2 截面适用条件检查 截面尺寸符合要求 但需要通过计算配置抗扭钢筋 27 3 截面抗扭钢筋的设计计算 28 4 钢筋配置 箍筋间距取Sv 120mm 则 箍筋的最小配筋率验算 29 抗扭纵向钢筋计算 30 5 钢筋布置图 31 补例 钢筋混凝土T形截面构件的截面如图所示 弯矩组合设计值Md 54KN m 剪力组合设计值Vd 60KN m 扭矩组合设计值Td 10 8KN m 采用C30混凝土 箍筋用R235级钢筋 纵向钢筋用HRB335级钢筋 类环境条件 安全等级为二级 试进行截面的配筋计算 32 解 1 有关参数的确定 T形截面受扭塑性抵抗矩 查相关表格 33 T形截面各矩形分块的扭矩组合设计值 34 2 截面适用条件检查 截面尺寸符合要求 但需要通过计算配置抗扭钢筋 35 3 抗弯纵筋的计算 故属于第一类T形截面 现用查表法进行配筋计算 截面抵抗矩系数 查表得 纵向钢筋的面积 最小配筋率 36 4 肋板抗剪和抗扭钢筋 剪扭构件抗扭承载力降低系数 取 37 抗剪箍筋 假定只设置箍筋 假定构件为简支梁 即可取 1 1 0 3 1 1 剪扭构件抗剪箍筋配筋率为 选用双肢箍筋 n 2 则可得到 38 抗扭箍筋和纵筋 假设箍筋内表皮至构件表面距离为30mm 抗扭箍筋为 截面所需抗扭纵筋为 39 抗剪和抗扭配箍率为 配箍率与纵向钢筋配筋率检查 最小配箍率 40 剪扭构件纵向钢筋的配筋率为 剪扭构件纵向钢筋的最小配筋率 41 5 受压翼板配筋计算 抗扭箍筋 抗扭纵筋 42 抗扭箍筋的配箍率为 抗扭纵向钢筋的配筋率为 43 6 钢筋配置 肋板受拉区配置纵向钢筋 现选用3 16 603mm2 肋板受压区配置钢筋 现选用2 10 157mm2 44 沿肋板高配置的纵向钢筋 现选用