第八章受拉构件的截面承载力 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
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第八章受扭构件 第八章受扭构件 8.1概述 受扭构件也是一种基本构件 两类受扭构件： 平衡扭转 约束扭转 8.1概述 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
第八章 受扭构件 8.1 概 述 第八章 受扭构件 8.1 概 述 受扭构件也是一种基本构件 两类受扭构件： 平衡扭转 约束扭转 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章受扭构件 平衡扭转 ◆构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出 ◆受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭 矩相平衡而引起破坏。 8.1概述 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
第八章 受扭构件 8.1 概 述 ◆ 构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出 ◆ 受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭 矩相平衡而引起破坏。 平衡扭转 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章受扭构件 边梁抗扭刚度大 约束扭转 边梁抗扭刚度小 在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的， 扭矩大小与受扭够的抗扭刚度有关，称为约束扭转。 对于约束扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭 矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内 力重分布进行扭矩计算。 8.1概述 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
约束扭转 边梁抗扭刚度大 边梁抗扭刚度小 在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的， 扭矩大小与受扭够的抗扭刚度有关，称为约束扭转。 对于约束扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭 矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内 力重分布进行扭矩计算。 第八章 受扭构件 8.1 概 述 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章 受扭构件 8.2纯扭构件 一、 开裂前的应力状态 裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力与弹性扭转理论基本 吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低，可忽略钢筋的影响。 矩形截面受扭构件在扭矩T作用下截面上的剪应力分布情况， 最大剪应力rm发生在截面长边中点 T T max ab2h W e 8.2开裂扭矩 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
第八章 受扭构件 8.2 开裂扭矩 8.2 纯扭构件 一、开裂前的应力状态 裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力与弹性扭转理论基本 吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低，可忽略钢筋的影响。 矩形截面受扭构件在扭矩T作用下截面上的剪应力分布情况， 最大剪应力tmax发生在截面长边中点 tmax Wte T b h T = = max 2 a t T PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章 受扭构件 ◆由材料力学知，构件侧面的主拉应力o和主压应力o相等 ◆主拉应力和主压应力迹线沿构件表面成螺旋型。 ◆当主拉应力达到混凝土抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位 形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。 ◆对于素混凝土构件，开裂会迅速导致构件破坏，破坏面呈一 空间扭曲曲面。 5。 T max ab"h w e 82开裂扭矩 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
第八章 受扭构件 8.2 开裂扭矩 T ◆ 由材料力学知，构件侧面的主拉应力stp和主压应力scp相等 ◆ 主拉应力和主压应力迹线沿构件表面成螺旋型。 ◆ 当主拉应力达到混凝土抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位 形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。 ◆ 对于素混凝土构件，开裂会迅速导致构件破坏，破坏面呈一 空间扭曲曲面。 tmax Wte T b h T = = max 2 a t PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章受扭构件 二、矩形截面开裂扭矩 按塑性理论，对理想弹塑性材料，截 按弹性理论，当主拉 面上某一点达到强度时并不立即破 应力gp=tmaf时 坏，而是保持极限应力继续变形，扭 矩仍可继续增加，直到截面上各点应 I max 力均达到极限强度，才达到极限承载 45 力。 此时截面上的剪应力分布 如图所示分为四个区，取 极限剪应力为f,分别计 算各区合力及其对截面形 心的力偶之和，可求得塑 性总极限扭矩为， b2 n=6(3h-b)= 82开裂扭矩 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
二、矩形截面开裂扭矩 tmax 按弹性理论，当主拉 应力stp = tmax = f t时 t te f W T t max = = cr e tWte T = f , 按塑性理论，对理想弹塑性材料，截 面上某一点达到强度时并不立即破 坏，而是保持极限应力继续变形，扭 矩仍可继续增加，直到截面上各点应 力均达到极限强度，才达到极限承载 力。 cr p t tWt h b f b T = f (3 - ) = 6 2 , ft ft f 45° t 此时截面上的剪应力分布 如图所示分为四个区，取 极限剪应力为f t，分别计 算各区合力及其对截面形 心的力偶之和，可求得塑 性总极限扭矩为， 第八章 受扭构件 8.2 开裂扭矩 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章受扭构件 ◆混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介 于两者之间的弹塑性材料， ◆达到开裂极限状态时截面的应力分布介于弹性和理想弹 塑性之间，因此开裂扭矩也是介于T和T之间。 ◆为简便实用，可按塑性应力分布计算，并引入修正降低 系数以考虑应力非完全塑性分布的影响。 ◆根据实验结果，修正系数在0.870.97之间，《规范》为 偏于安全起见，取07。于是，开裂扭矩的计算公式 为， T=0.7fW, W=6(3h-b) 截面受扭塑性抵抗矩 6 82开裂扭距 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
◆ 混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介 于两者之间的弹塑性材料， ◆ 达到开裂极限状态时截面的应力分布介于弹性和理想弹 塑性之间，因此开裂扭矩也是介于Tcr,e和Tcr,p之间。 ◆ 为简便实用，可按塑性应力分布计算，并引入修正降低 系数以考虑应力非完全塑性分布的影响。 ◆ 根据实验结果，修正系数在0.87~0.97之间，《规范》为 偏于安全起见，取 0.7。于是，开裂扭矩的计算公式 为， cr tWt T = 0.7 f (3 ) 6 2 h b b Wt = - 截面受扭塑性抵抗矩 第八章 受扭构件 8.2 开裂扭距 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章受扭构件 箱形截面 ◆封闭的箱形截面，其抵抗扭矩的作 用与同样尺寸的实心截面基本相同。 ◆实际工程中，当截面尺寸较大时， 往往采用箱形截面，以减轻结构自 重，如桥梁中常采用的箱形截面梁。 ◆为避免壁厚过薄对受力产生不利影 h 响，规定壁厚t≥b/7,且h、t≤6 b 62 8.2开裂扭距 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com
第八章 受扭构件 8.2 开裂扭距 箱形截面 bw bh hw h tw ◆ 封闭的箱形截面，其抵抗扭矩的作 用与同样尺寸的实心截面基本相同。 ◆ 实际工程中，当截面尺寸较大时， 往往采用箱形截面，以减轻结构自 重，如桥梁中常采用的箱形截面梁。 ◆ 为避免壁厚过薄对受力产生不利影 响，规定壁厚tw≥bh /7，且hw /tw≤6 (3 ) 6 (3 ) 6 2 2 w w w h h t h b b h b b W = - - - PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章受扭构件 带翼缘截面 b 入本 图 t 6 简化剪应力分布分区 剪应力分布分区 82开裂扭距 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
第八章 受扭构件 8.2 开裂扭距 带翼缘截面 b bf ' h hf ' 剪应力分布分区 ≈ 简化剪应力分布分区 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com