第六章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計算

1、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助第 6 章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計算混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助本章重點了解受扭構(gòu)件的分類和受扭構(gòu)件開裂、破壞過程 ；掌握受扭構(gòu)件的設計計算方法 ；了解公路橋涵工程與建筑工程關于受扭構(gòu)件計算的相同與不同之處 ；熟悉鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求。 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助土木工程受扭構(gòu)件的特點：一般均為彎、剪、扭構(gòu)件 。 6.1概 述6.1.1 土木工程中常見的受扭構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助6.1.2 平衡扭轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)平衡扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)由

2、荷載引起，內(nèi)扭矩為平衡外扭矩所必需，如上述各梁?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)或附加扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)由變形引起，并由變形連續(xù)條件所決定。如與次梁相連的邊框架的主梁扭轉(zhuǎn)。本章主要討論平衡扭轉(zhuǎn)計算。協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)可用構(gòu)造鋼筋或內(nèi)力重分布方法處理?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助3.無筋矩形混凝土受扭試驗 截面長邊中點附近出現(xiàn)一條45斜裂縫，迅速螺旋形向相鄰兩個面延伸三面開裂一面受壓的空間扭曲破壞面結(jié)構(gòu)立即破壞典型的脆性混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助6.1.3 抗扭鋼筋的形式抗彎 - 縱向鋼筋；抗剪 箍筋或箍筋+彎筋；抗扭

3、 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。6.1.4 受扭構(gòu)件分類純扭剪扭 土木工程中少見； 彎扭彎剪扭：土木工程中常見 ?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助6.1.4 抗扭鋼筋的數(shù)量決定了它的破壞形式抗扭構(gòu)件配筋較少抗扭構(gòu)件配筋適當抗扭構(gòu)件配筋大或砼強度低抗扭鋼筋不能提高開裂扭矩大幅提高極限扭矩混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助6.2.1 純扭構(gòu)件承載力計算6.2建筑工程中受扭構(gòu)件承載力計算理想彈塑性材料純扭構(gòu)件承載力混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助塑性狀態(tài)下能抵抗的扭矩為：6-1式中： Wt

4、截面抗扭塑性抵抗矩;對于矩形截面 h為截面長邊邊長;b為截面短邊邊長。素混凝土純扭構(gòu)件6-26-3混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助式中： s 箍筋間距; Ast1 抗扭箍筋單肢截面面積; Acor 截面核心部分面積, Acor = bcor hcor; z 抗扭縱筋與抗扭箍筋的配筋強度比值;鋼筋混凝土純扭構(gòu)件6-46-5混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助式中： Astl 全部抗扭縱筋截面面積; ucor 截面核心部分周長, ucor = 2(bcor + hcor)。6-5為了保證抗扭縱筋和抗扭箍筋都能充分被利用，要求：設計時，可先假定一個z值

5、，然后由式（6-4）求Ast1 ，再由式（6-5）求Astl 。混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助剪力的存在會降低截面的抗扭能力；同樣，扭矩的存在也會降低截面的抗剪能力。6.2.2 剪扭構(gòu)件承載力計算剪扭相關性彎型、剪扭型、扭型 在彎扭共同作用下，扭矩使沿截面周邊所有縱筋都受拉，而彎矩只使彎曲受拉區(qū)的鋼筋受拉，故在彎曲受拉區(qū)縱筋的拉應力是疊加的，從而會降低抗彎承載力。 在扭剪共同作用下，而扭矩和剪力產(chǎn)生的剪應力總會在構(gòu)件的一個側(cè)面上疊加，因此會降低抗剪承載力。TMTV拉應力疊加拉壓應力抵消剪應力抵消剪應力疊加2. 在剪扭共同作用下，為避免主壓應力方向混凝土的抗力被重復利

6、用， 用系數(shù) 來考慮在剪扭雙重作用下混凝土的承載力降低； 試驗表明：在彎矩、剪力和扭矩共同作用下，各項承載力是相互關聯(lián)的，其相互影響十分復雜。設計中通常簡化為： 1. 抗彎所需的縱筋要單獨計算，在彎曲受拉區(qū)抗彎縱筋 要與抗扭縱筋疊加；3. 近似采用抗剪和純扭計算公式分別計算抗扭箍筋與抗 剪箍筋，然后疊加?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助剪扭構(gòu)件承載力計算剪扭相關性混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助 規(guī)范經(jīng)簡化后的結(jié)果為 ：P170（1）當Tc/Tco 0.5時，即T 0.175ftWt時，可忽略扭 矩影響，按純剪構(gòu)件設計；（2）當Vc/Vco

7、0.5時，即V 0.35ftbh0時，可忽略剪 力影響，按純扭構(gòu)件設計；（3）當T0.175ftWt和V 0.35ftbh0時，要考慮剪扭的相 關性?？紤]剪扭相關性的計算6-76-8混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助式中： t 剪扭構(gòu)件中混凝土受扭承載力降低系數(shù)：6-9當 t 0.5時，取t0.5；當 t 1.7 時，取z1.7 。剪扭構(gòu)件一般剪扭構(gòu)件6-226-23式中： 箱形截面壁厚系數(shù)， 當 1.0 時，取 1.0 ; Wt 箱形截面壁厚, 其值不應小于bh/7?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助式中： t 按式（6-11）計算；Wt 應以

8、 ft代替。集中力作用下的獨立剪扭構(gòu)件：6-246-25彎剪扭構(gòu)件 像矩形、T形和I形截面一樣，彎矩按純彎構(gòu)件計 算剪力和扭矩按剪扭構(gòu)件計算?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助壓彎剪扭構(gòu)件受扭構(gòu)件公式使用條件及構(gòu)造要求為了防止超筋,要求截面尺寸滿足6-266-276-28當hw/b4時,6-29當hw/b6時,混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助為了防止少筋,要求：6-30 受剪及受扭箍筋要滿足：6-31 受扭縱筋要滿足：混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助可按構(gòu)造配置抗扭縱筋和箍筋的條件6-32 縱筋的配筋率應不小于受彎時的

9、最小配筋率和受扭時最小配筋率之和。構(gòu)造要求受扭箍筋應采用封閉式箍筋，做法見下圖。受扭鋼筋應對稱設置于截面周邊，角點處應有縱筋。（1）當或時：可忽略剪力影響，按受彎構(gòu)件正截面受彎承載力和純扭構(gòu)件的受扭承載力分別進行計算。（2）當時：可忽略扭矩影響，按受彎構(gòu)件正截面受彎和斜截面受剪承載力分別進行計算。矩形截面彎剪扭共同作用下構(gòu)件的承載力可按以下步驟進行計算： （3）按抗彎承載力單獨計算所需的受彎縱向鋼筋截面面積及（4）按抗剪承載力單獨計算所需要的抗剪箍筋或(5) 按抗扭承載力計算抗扭需要的箍筋(6) 按抗扭縱筋與箍筋的配筋強度比 z 確定抗扭縱筋 設計中可假定z =1.2(7)按照疊加原則計算抗彎

10、和抗扭需要的縱筋總用量+=+抗彎縱筋抗扭縱筋縱筋總量 應當指出，抗彎縱筋中的受壓鋼筋 As是受壓的，而抗扭縱筋Astl是受拉的，應該互相抵消。但構(gòu)件在使用中要承受各種可能的內(nèi)力組合，有時彎矩會較小，有時扭矩也會很小，為安全起見，還是采用疊加。當設計者有充分依據(jù)時，考慮這種抵消是合理的。(8)按照疊加原則計算抗剪和抗扭的箍筋總用量+=+抗剪箍筋抗扭箍筋箍筋總量1截面限制條件：防止混凝土沿主壓應力方向被壓壞，即防止超配筋。當時， 當時， 當時， 按線性內(nèi)插法確定 2. 防止少筋脆性破壞：即要滿足抗扭箍筋和抗剪箍筋的最小配筋率。(9)驗算適用條件混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫

11、 助6.3.1 矩形和箱形截面純扭構(gòu)件6.3公路橋梁工程中受扭構(gòu)件承載力計算6-33混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助6.3.2 矩形和箱形截面剪扭和彎剪扭構(gòu)件剪扭構(gòu)件fsv 箍筋的抗拉強度設計值；z 抗扭縱筋與箍筋的配筋強度比， 0.6z 1.7。按公式（6-33）計算的箱形截面構(gòu)件應滿足 t20.1b和t10.1h的條件。不考慮剪扭相關性，剪力和扭矩分別計算，抗扭按下公式計算6-34混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助6.3.3 矩形和箱形截面受扭構(gòu)件截面尺寸應滿 足的條件彎剪扭構(gòu)件 彎矩按純彎計算，剪力和扭矩也分別計算再疊加。 式中剪扭構(gòu)件混凝土抗扭承載力降低系數(shù)當t1.0時,取t=1.0。6-356-36混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第 6 章主 頁目 錄上一章下一章幫 助6.3.4 可不進行構(gòu)件抗扭承載力計算的條件 6-376.3.5 配筋條件箍筋的配筋率 剪扭構(gòu)件 式中，當采