水工鋼筋混凝土結構受扭承載力

受扭構構件截截面承承載力力計算算1重點與與難點點1.1純扭扭構件件（1））試驗驗研究究分析析1）無無筋矩矩形截截面在純扭扭矩作作用下下，無無筋矩矩形截截面混混凝土土構件件開裂裂前具具有與與均質質彈性性材料料類似似的性性質，，截面面長邊邊中點點剪應應力最最大，，在截截面四四角點點處剪剪應力力為零零。當當截面面長邊邊中點點附近近最大大主拉拉應變變達到到混凝凝土的的極限限拉應應變時時，構構件就就會開開裂。。隨著著扭矩矩的增增加，，裂縫縫與構構件縱縱軸線線成450角向相相鄰兩兩個面面延伸伸，最最后構構件三三面開開裂，，一面面受壓壓，形形成一一空間間扭曲曲斜裂裂面而而破壞壞。自自開裂裂至構構件破破壞的的過程程短暫暫，破破壞突突然，，屬于于脆性性破壞壞，抗抗扭承承載力力很低低。當扭矩矩很小小時，，混凝凝土未未開裂裂，鋼鋼筋拉拉應力力也很很低，，構件件受力力性能能類似似于無無筋混混凝土土截面面。隨隨著扭扭矩的的增大大，在在某薄薄弱截截面的的長邊邊中點點首先先出現(xiàn)現(xiàn)斜裂裂縫，，此時時扭矩矩稍大大于開開裂扭扭矩Tcr。斜裂縫縫出現(xiàn)現(xiàn)后，，混凝凝土卸卸載，，裂縫縫處的的主拉拉應力力主要要由鋼鋼筋承承擔，，因而而鋼筋筋應力力突然然增大大。當當構件件配筋筋適中中時，，荷載載可繼繼續(xù)增增加，，隨之之在構構件表表面形形成連連續(xù)或或不連連續(xù)的的與縱縱軸線線成約約35o～55o的螺旋旋形裂裂縫。。扭矩矩達到到一定定值時時，某某一條條螺旋旋形裂裂縫形形成主主裂縫縫，與與之相相交的的縱筋筋和箍箍筋達達到屈屈服強強度，，截面面三邊邊受拉拉，一一邊受受壓，，最后后混凝凝土被被壓碎碎而破破壞。。破裂裂面為為一空空間曲曲面。。2）鋼鋼筋混混凝土土矩形形截面面（2））截面面破壞壞的幾幾種形形態(tài)1）少少筋破破壞當縱筋筋和箍箍筋中中只要要有一一種配配置不不足時時便會會出現(xiàn)現(xiàn)此種種破壞壞。斜斜裂縫縫一旦旦出現(xiàn)現(xiàn)，其其中配配置不不足的鋼鋼筋便便會因因混凝凝土卸卸載很很快屈屈服，，使構構件突突然破破壞。。破壞壞屬于于脆性性破壞壞，類類似于于粱正正截面面承載載能力力時的的少筋筋破壞壞。設設計中中通過過規(guī)定定抗扭扭縱筋筋和箍箍筋的的最小小配筋筋率來來防止止少筋筋破壞壞；2）適適筋破破壞如前所所述，，當構構件縱縱筋和和箍筋筋都配配置適適中時時出現(xiàn)現(xiàn)此種種破壞壞。從從斜裂裂縫出出現(xiàn)到到構件件破壞壞要經(jīng)經(jīng)歷較較長的的階段段，有有較明明顯的的破壞壞預兆兆，因因而破破壞具具有一一定的的延性性。3）部部分超超筋破破壞當縱筋筋或箍箍筋其其中之之一配配置過過多時時出現(xiàn)現(xiàn)此種種破壞壞。破破壞時時混凝凝土被被壓碎碎，配配置過過多的的鋼筋筋達不不到屈屈服，，破壞壞過程程有一一定的的延性性，但但較適適筋破破壞的的延性性差。。4）超超筋破破壞當縱筋筋和箍箍筋都都配置置過多多時出出現(xiàn)此此種破破壞。。破壞壞時混混凝土土被壓壓碎，，而縱縱筋和和箍筋筋都不不屈服服，破破壞突突然，，因，，而延延性差差，類類似于于梁正正截面面設計計時的的超筋筋破壞壞。設設計中中通過過規(guī)定定最大大配筋筋率或或限制制截面面最小小尺寸寸來避避免。。（3）矩形形截面面純扭扭構件件的抗抗裂扭扭矩矩形截截面純純扭構構件的的抗裂裂扭矩矩Tcr按下式式計算算式中0.7———考慮慮到混混凝土土非完完全塑塑性材材料的的強度度降低低系系數(shù)；；ft——混凝土土抗拉拉強度度設計計值；；Wt——截面抗抗扭抵抵抗矩矩，按按下式式計算算混凝土土材料料既非非完全全彈性性，也也不是是理想想彈塑塑性，，而是是介于于兩者者之間間的彈彈塑性性材料料。（4）純扭扭構件件抗扭扭承載載力計計算1）矩矩形截截面根據(jù)變變角度度空間間模型型或扭扭曲破破壞面面極限限平衡衡理論論，矩矩形截截面純純扭構構件抗抗扭承承載力力計算算公式式如下下式中fyv——抗扭箍箍筋抗抗拉強強度設設計值值；Ast1——抗扭箍箍筋的的單肢肢截面面面積積，s——抗扭箍箍筋的的間距距；Acor——截面核核芯部部分面面積，，即由由箍筋筋內表表面所所圍成成的截截面面面積；；bcor，hcor——分別為為核芯芯部分分短邊邊及長長邊尺尺寸；；ζ——縱向鋼鋼筋與與箍筋筋的配配筋強強度之之比；；fy——縱向鋼筋抗拉強度設計值；根據(jù)試驗，當0.5≤ζ≤2.0時，破壞時縱筋和箍筋都能達到屈服。但為了穩(wěn)妥起見，《規(guī)范》規(guī)定0.6≤ζ≤1.7。當ζ=0.2左右時，效果最佳。因此設計時通常取ζ=1.2～1.3。

Ast1——對稱布置的全部縱向鋼筋截面面積；Ucor——截面核芯部分周長。2）T形或工工字形形截面面對于T形或工工字形形截面面構件件，《《規(guī)范范》將將其劃劃分為為若干干個矩矩形截截面，，然后后按矩矩形截截面分分別進進行配配筋計計算。。矩形形截面面劃分分的原原則是是首先先保證證腹板板截面面的完完整性性，然然后再再劃分分受壓壓和受受拉翼翼緣，，如圖圖所示示。劃劃分的的矩形形截面面所承承擔的的扭矩矩，按按其受受扭抵抵抗矩矩與截截面總總受扭扭抵抗抗矩的的比值值進行行分配配。對腹板板、受受壓和和受拉拉翼緣緣部分分的矩矩形截截面抗抗扭塑塑性抵抵抗矩矩Wtw、Wtf′和Wtf分別按按下列列公式式計算算截面總的受扭塑性抵抗矩為

有效翼翼緣寬寬度應應滿足足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的條件件，且且hw/b≤6。1.2矩矩形截截面復復合受受扭構構件（1））試試驗研研究分分析及及主要要結論論在彎矩矩、剪剪力和和扭矩矩共同同作用用下，，鋼筋筋混凝凝土構構件的的受力力狀態(tài)態(tài)極為為復雜雜，構構件破破壞特特征及及其承承載力力與所所作用用的外外部荷荷載條條件和和內在在因素素有關關。其其中外部荷荷載條條件，通常常以扭扭彎比比ψ（ψ=T/M）和扭剪剪比χ（χ=T/（Vb））表示；；所謂謂內在條條件系指構構件的的截面面形狀狀、尺尺寸、、配筋筋及材材料強強度等等。根根據(jù)外外部條條件和和內部部條件件的不不同，，構件件可能能出現(xiàn)現(xiàn)以下下幾種種破壞壞形態(tài)態(tài)。1）彎彎型破破壞在配筋筋適當當?shù)臈l條件下下，扭扭彎比比較小小時，，裂縫縫首先先在構構件彎彎曲受受拉的的底面面出現(xiàn)現(xiàn)，然然后向向兩側側面發(fā)發(fā)展，，破壞壞時底底面和和兩側側面開開裂，，形成成螺旋旋形扭扭曲破破壞面面，與與之相相交的的縱筋筋及箍箍筋都都達到到受拉拉屈服服強度度，最最后使使處于于彎曲曲受壓壓的頂頂面壓壓碎而而破壞壞。2））扭扭型型破破壞壞當扭扭彎彎比比和和扭扭剪剪比比都都比比較較大大且且構構件件頂頂部部縱縱筋筋少少于于底底部部縱縱筋筋時時，，盡盡管管彎彎矩矩作作用用使使頂頂部部縱縱筋筋受受壓壓，，但但由由于于頂頂部部縱縱筋筋少少于于底底部部縱縱筋筋，，在在構構件件頂頂部部由由扭扭矩矩產(chǎn)產(chǎn)生生的的拉拉應應力力超超過過彎彎矩矩所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的壓壓應應力力，，使使頂頂部部首首先先開開裂裂，，裂裂縫縫向向兩兩側側延延伸伸，，破破壞壞時時頂頂部部及及兩兩側側面面開開裂裂，，形形成成螺螺旋旋形形扭扭曲曲破破壞壞面面，，與與之之相相交交的的鋼鋼筋筋達達到到其其抗抗拉拉屈屈服服強強度度，，最最后后使使構構件件底底面面受受壓壓而而破破壞壞。。3））剪剪扭扭型型破破壞壞當剪剪力力和和扭扭矩矩都都較較大大時時，，由由于于剪剪力力與與扭扭矩矩所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的剪剪應應力力的的相相互互迭迭加加，，首首先先在在其其中中一一個個側側面面出出現(xiàn)現(xiàn)裂裂縫縫，，然然后后向向頂頂面面和和底底面面擴擴展展，，使使該該側側面面、、頂頂面面和和底底面面形形成成扭扭曲曲破破壞壞面面，，與與之之相相交交的的縱縱筋筋與與箍箍筋筋都都達達到到其其抗抗拉拉屈屈服服強強度度，，最最后后使使另另一一側側面面被被壓壓碎碎而而破破壞壞。。式中中βt———剪扭扭構構件件混混凝凝土土受受扭扭承承載載力力降降低低系系數(shù)數(shù),0.5≤βt≤1.0。???.一般般復復合合受受扭扭構構件件在用用以以上上各各式式進進行行計計算算時時，，當當βt<0.5時，，不不考考慮慮扭扭矩矩對對混混凝凝土土受受剪剪承承載載力力的的影影響響，，即即取取βt=0.5，當βt>1.0時，，不不考考剪剪力力對對混混凝凝土土受受扭扭承承載載力力的的影影響響，，即即取取βt=1.0。由此此可可知知混混凝凝土土抗抗剪剪與與抗抗扭扭相相關關曲曲線線由由三三條條直直線線所所組組成成。。受扭扭承承載載力力公公式式仍仍采采用用式式（2））截截面面尺尺寸寸限限制制及及最最小小配配筋筋率率1））截截面面尺尺寸寸限限制制條條件件為了了避避免免超超筋筋破破壞壞，，構構件件截截面面尺尺寸寸應應滿滿足足下下式式要要求求2））構構造造配配筋筋問問題題①構構造造配配筋筋的的界界限限：：當當滿滿足足下下式式要要求求時時，，箍箍筋筋和和抗抗扭扭縱縱筋