混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課件第5章受扭構(gòu)件承載力計算PPT課件.ppt

受扭構(gòu)件承載力計算 第五章 1 5 1純扭構(gòu)件的破壞特征和承載力計算 純扭構(gòu)件的T 曲線及裂縫分布 2 5 1 1矩形截面純扭構(gòu)件的開裂扭矩 3 5 1 2純扭構(gòu)件的破壞特征 抗扭鋼筋的形式 抗彎 縱向鋼筋 抗剪 箍筋或箍筋 彎筋 抗扭 箍筋 沿截面周邊均勻布置的縱筋 且箍筋與縱筋的比例要適當(dāng) 4 破壞形態(tài) 少筋破壞 特征 構(gòu)件開裂后 鋼筋沒有足夠的能力承受混凝土開裂后卸給它的那部分扭矩 構(gòu)件立即破壞 適筋破壞 特征 正常配筋的情況下 隨著外扭矩的增加 抗扭箍筋和縱筋首先達到屈服強度 然后主裂縫迅速開展 最后促使混凝土受壓面被壓碎 構(gòu)件破壞 超筋破壞 特征 抗扭鋼筋配置過多或混凝土強度過低 隨著外扭矩增加 構(gòu)件的混凝土先被壓碎 從而導(dǎo)致構(gòu)件破壞 而此時縱筋和箍筋均未屈服 5 部分超筋破壞 特征 當(dāng)抗扭箍筋或縱筋中的一種配置過多時 構(gòu)件破壞時只有部分縱筋或箍筋屈服 而另一部分抗扭鋼筋尚未達到屈服強度 這種構(gòu)件稱為部分超筋構(gòu)件 6 5 1 3純扭構(gòu)件的承載能力計算理論 基本假定 1 混凝土只承受壓力 具有螺旋形裂縫的混凝土外殼組成桁架的斜壓桿 傾角為 2 縱筋和箍筋只承受拉力 分別構(gòu)成桁架的腹桿和弦桿 3 忽略核心混凝土的抗扭作用及鋼筋的銷栓作用 1 變角度空間桁架理論 7 箱形截面?zhèn)缺诘沫h(huán)向剪力流 剪力流的大小 8 桁架桿內(nèi)力 9 由上式可知 構(gòu)件的抗扭承載力主要與鋼筋骨架的尺寸 箍筋的用量及其強度 以及縱筋與箍筋的相對用量有關(guān) 為了保證鋼筋應(yīng)力達到屈服強度前不發(fā)生混凝土壓壞 必須限制斜壓桿的平均應(yīng)力 10 2 斜彎曲平衡理論 極限承載能力 11 5 1 4 公路橋規(guī) 對純扭構(gòu)件承載能力計算 計算公式 上限條件 下限條件 箍筋最小配筋率 縱筋最小配筋率 12 5 2彎 剪 扭共同作用下矩形截面構(gòu)件承載力計算 5 2 1彎剪扭構(gòu)件破壞類型 破壞特征的影響因素 外部荷載條件 扭彎比 扭剪比 內(nèi)在因素 截面形狀 尺寸 配筋及材料強度 非對稱配筋情況的承載力特征 對稱配筋時的承載力特征 13 破壞類型 第 類型 彎型 受壓區(qū)在構(gòu)件的頂面 14 第 類型 彎扭型 受壓區(qū)在構(gòu)件的一個側(cè)面 15 第 類型 扭型 受壓區(qū)在構(gòu)件的一個側(cè)面 16 5 2 2彎剪扭構(gòu)件的配筋計算方法 橋規(guī) 計算思路 先分別按受彎構(gòu)件和剪扭構(gòu)件計算 然后疊加 只考慮彎矩作用 按受彎構(gòu)件正截面計算方法 計算所需要的鋼筋面積 鋼筋配置在受拉區(qū)的邊緣 按剪扭構(gòu)件計算 計算剪扭構(gòu)件受扭所需要的縱向鋼筋 縱向鋼筋均勻配置在截面的周邊 計算剪扭構(gòu)件受剪所需要的箍筋 與抗扭所需要的箍筋進行疊加 得到總的箍筋配置量 計算剪扭構(gòu)件受扭所需要的箍筋 17 受剪扭構(gòu)件承載力的計算 剪扭構(gòu)件抗剪承載力計算公式 剪扭構(gòu)件抗扭承載力計算公式 18 上限條件 下限條件 箍筋最小配筋率 縱筋最小配筋率 公式適用條件及最小配筋率 19 5 3T形截面和工字形截面 各分塊受扭塑性抵抗距 各分塊分配的扭矩 20 T形截面在彎矩 剪力和扭矩共同作用下的設(shè)計計算 按受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力計算所需要的縱向鋼筋截面積 按剪 扭共同作用下的承載能力計算承受剪力所需要的箍筋截面面積和承受扭矩所需要的縱向鋼筋截面面積和箍筋截面積 對于肋板 考慮同時承受剪力 全部 和相應(yīng)的分配扭矩 對于翼板 不考慮其承受剪力 按承受相應(yīng)的分配扭矩的純扭構(gòu)件計算 疊加上述二者求得的縱向鋼筋和箍筋截面面積 并配置在相應(yīng)的位置 21 5 4箱形截面受扭構(gòu)件 當(dāng)箱形梁的壁厚與相應(yīng)的計量方向?qū)挾戎?t2 b 1 4或t1 h 1 4時 其抗扭承載力可按具有相同外形尺寸的帶翼板的矩形截面進行計算 22 當(dāng)箱形梁的壁厚與相應(yīng)的計量方向?qū)挾戎?1 10 t2 b 1 4或1 10 t1 h 1 4時 其抗扭承載力可按下式計算 23 5 5構(gòu)造要求 在保證必要的保護層的前提下 箍筋與縱向鋼筋應(yīng)盡可能地布置在構(gòu)件周邊的表面處 以增強抗扭效果 縱向鋼筋應(yīng)布置在箍筋的內(nèi)側(cè) 以限制其外鼓 抗扭縱筋間距不宜大于300mm 直徑不應(yīng)小于8mm 數(shù)量至少4根 箍筋必須做成封閉式箍筋 箍筋角端做成135 彎鉤 錨固長度不小于10d 箍筋的間距不宜大于梁高的1 2及400mm 同時不宜大于抗剪箍筋的最大間距 直徑不小于8mm 且不小于1 4主鋼筋直徑 24 補例 鋼筋混凝土矩形截面構(gòu)件的截面如圖所示 截面短邊尺寸b 200mm 長邊尺寸h 400mm 扭矩組合設(shè)計值Td 6 2KN m 采用C30混凝土 箍筋用R235級鋼筋 類環(huán)境條件 安全等級為二級 試進行截面的配筋計算 25 解 1 有關(guān)參數(shù)的確定 查相關(guān)表格 設(shè)箍筋內(nèi)表皮至構(gòu)件表面距離為30mm 26 2 截面適用條件檢查 截面尺寸符合要求 但需要通過計算配置抗扭鋼筋 27 3 截面抗扭鋼筋的設(shè)計計算 28 4 鋼筋配置 箍筋間距取Sv 120mm 則 箍筋的最小配筋率驗算 29 抗扭縱向鋼筋計算 30 5 鋼筋布置圖 31 補例 鋼筋混凝土T形截面構(gòu)件的截面如圖所示 彎矩組合設(shè)計值Md 54KN m 剪力組合設(shè)計值Vd 60KN m 扭矩組合設(shè)計值Td 10 8KN m 采用C30混凝土 箍筋用R235級鋼筋 縱向鋼筋用HRB335級鋼筋 類環(huán)境條件 安全等級為二級 試進行截面的配筋計算 32 解 1 有關(guān)參數(shù)的確定 T形截面受扭塑性抵抗矩 查相關(guān)表格 33 T形截面各矩形分塊的扭矩組合設(shè)計值 34 2 截面適用條件檢查 截面尺寸符合要求 但需要通過計算配置抗扭鋼筋 35 3 抗彎縱筋的計算 故屬于第一類T形截面 現(xiàn)用查表法進行配筋計算 截面抵抗矩系數(shù) 查表得 縱向鋼筋的面積 最小配筋率 36 4 肋板抗剪和抗扭鋼筋 剪扭構(gòu)件抗扭承載力降低系數(shù) 取 37 抗剪箍筋 假定只設(shè)置箍筋 假定構(gòu)件為簡支梁 即可取 1 1 0 3 1 1 剪扭構(gòu)件抗剪箍筋配筋率為 選用雙肢箍筋 n 2 則可得到 38 抗扭箍筋和縱筋 假設(shè)箍筋內(nèi)表皮至構(gòu)件表面距離為30mm 抗扭箍筋為 截面所需抗扭縱筋為 39 抗剪和抗扭配箍率為 配箍率與縱向鋼筋配筋率檢查 最小配箍率 40 剪扭構(gòu)件縱向鋼筋的配筋率為 剪扭構(gòu)件縱向鋼筋的最小配筋率 41 5 受壓翼板配筋計算 抗扭箍筋 抗扭縱筋 42 抗扭箍筋的配箍率為 抗扭縱向鋼筋的配筋率為 43 6 鋼筋配置 肋板受拉區(qū)配置縱向鋼筋 現(xiàn)選用3 16 603mm2 肋板受壓區(qū)配置鋼筋 現(xiàn)選用2 10 157mm2 44 沿肋板高配置的縱向鋼筋 現(xiàn)選用