《混凝土结构设计原理》课程电子教案（PPT教学课件）第八章 混凝土构件受扭性能

混凝士结的基本原理 第八章混凝土构件受扭性能

第八章 混凝土构件受扭性能

、工程实例 平衡扭转-静定问题 约束扭转超静定问题 受扭构件中通常也配置纵筋和箍筋以抵御扭矩

一、工程实例 平衡扭转----静定问题 约束扭转----超静定问题 受扭构件中通常也配置纵筋和箍筋以抵御扭矩

二、纯扭构件的破坏特征 1.素混凝土纯扭构件 素混凝土纯扭构件 先在某长边中点开裂 裂缝 形成一螺旋形裂缝,一裂即坏 受压区 三边受拉,一边受压

二、纯扭构件的破坏特征 1. 素混凝土纯扭构件 Tmax 裂缝 1 1 2 2 T(T ) T(T ) 受压区 素混凝土纯扭构件 先在某长边中点开裂 形成一螺旋形裂缝，一裂即坏 三边受拉，一边受压

二、纯扭构件的破坏特征 钢筋混凝土纯扭构件 钢筋混凝土纯扭构件 开裂前钢筋中的应力很小 开裂后不立即破坏,裂缝可 以不断增加,随着钢筋用量 的不同,有不同的破坏形态

二、纯扭构件的破坏特征 1. 钢筋混凝土纯扭构件 T(T ) T(T ) 钢筋混凝土纯扭构件 开裂前钢筋中的应力很小 开裂后不立即破坏，裂缝可 以不断增加，随着钢筋用量 的不同，有不同的破坏形态

二、纯扭构件的破坏特征 钢筋混凝土纯扭构件 破坏形态 少筋破坏:适筋破坏:超筋破坏:部分超筋 裂后钢筋应力裂后钢筋应力 裂后钢筋应力 破坏 激增,构件破增加,继续开 增加,继续开 裂后钢筋应力 坏 裂,钢筋屈服, 裂,混凝土压 增加,继续开 混凝土压碎, 碎,构件破坏,裂,混凝士压 构件破坏 钢筋未屈服 碎,构件破坏 纵筋或箍筋未 屈服 设计应避出现

二、纯扭构件的破坏特征 1. 钢筋混凝土纯扭构件 破坏形态 少筋破坏： 裂后钢筋应力 激增，构件破 坏 适筋破坏： 裂后钢筋应力 增加，继续开 裂，钢筋屈服， 混凝土压碎， 构件破坏 超筋破坏： 裂后钢筋应力 增加，继续开 裂，混凝土压 碎，构件破坏， 钢筋未屈服 部分超筋 破坏： 裂后钢筋应力 增加，继续开 裂，混凝土压 碎，构件破坏， 纵筋或箍筋未 屈服 设计时应避免出现

纯扭构件的开裂扭矩 1.矩形截面纯扭构件 开裂扭矩 弹性材料 理想弹塑性材料 T=2(F1d1+F2d2)=(3h-b)f=Wf 矩形截面的抗扭塑性抵抗矩

三、纯扭构件的开裂扭矩 1. 矩形截面纯扭构件 b h max b h f t f t f t f t d2 d1 F2 F2 F1 F1 b h b/2 b/2 弹性材料 理想弹塑性材料 cr t t t h b f W f b T = F d + F d = (3 − ) = 6 2( ) 2 1 1 2 2 矩形截面的抗扭塑性抵抗矩 开裂扭矩：

纯扭构件的开裂扭矩 1.矩形截面纯扭构件 开裂扭矩: T=2(F1d1+F2d2)=(3h-b)f=W,f 混凝土材料并非理想弹塑性材料,故可取 T=0.7w f 理想弹塑性材料

三、纯扭构件的开裂扭矩 1. 矩形截面纯扭构件 d2 d1 F2 F2 F1 F1 b h b/2 b/2 理想弹塑性材料 cr t t t h b f W f b T = F d + F d = (3 − ) = 6 2( ) 2 1 1 2 2 混凝土材料并非理想弹塑性材料，故可取 cr t t T = 0.7W f 开裂扭矩：

四、矩形截面纯扭构件承载力 极限扭矩计算: 1.基本假定 计算模型:变角度空间桁架模型 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,其倾角为α 纵筋和箍筋只承受拉力,分别为桁架的弦 杆和腹杆 裂缝 r 箍筋 忽略核心混凝土的受扭作用,及钢筋的销纵筋 栓作用 F++F,=A F+F1=Aaσ F3+F3′=Ax3Os

四、矩形截面纯扭构件承载力 1. 基本假定 T F4+F4 =Ast4st F3+F3 =Ast3st F2+F2 =Ast2st F1+F1 =Ast1st s T 箍筋 纵筋 裂缝  *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，其倾角为α *纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦 杆和腹杆 *忽略核心混凝土的受扭作用，及钢筋的销 栓作用 计算模型：变角度空间桁架模型 极限扭矩计算：

四、矩形截面纯扭构件承载力 2.承载力计算分析 计算模型:变角度空间桁架模型 裂缝 筋 抗扭承载力 纵筋 定义剪力流 F++F! F+Fi=asos q F3+F3 抗扭承载力 F2+F2 g= tr T,=2A.9 A 剪力流中心线所包围的面积

四、矩形截面纯扭构件承载力 2. 承载力计算分析 t e q = t T F4+F4 =Ast4st F3+F3 =Ast3st F2+F2 =Ast2st F1+F1 =Ast1st s T 箍筋 纵筋 裂缝  h q = Tte te b Acor 定义剪力流 抗扭承载力 Tu = 2Acorq 剪力流中心线所包围的面积 抗扭承载力 计算模型：变角度空间桁架模型

矩形截面纯扭构件承载力 2.承载力计算分析 裂缝 箍筋 纵筋的拉力 纵筋 对隔离体ABCD F4+F4′Asy F +F2=ghor ctga FI=Sly 相应其它三个面的隔离体 含一完整斜裂缝的隔离体 Fr+F3=A F+F4=bor ctga F2+F2=Asf F4 +F=ghr. ctga FI Fa+E=gbor ctga

四、矩形截面纯扭构件承载力 2. 承载力计算分析 纵筋的拉力 h q = Tte te b Acor T F4+F4 =Ast4 fy F3+F3 =Ast3 fy F2+F2 =Ast2 fy F1+F1 =Ast1 fy s T 箍筋 纵筋 裂缝  A B C D Nd B D F2 d q F1  qhcor A C s  Nsvt hcorctg 对隔离体ABCD F1 + F2 = qhcorctg 相应其它三个面的隔离体 F + F4 ' = qbcorctg ' 1 F4 + F3 = qhcorctg F + F2 ' = qbcorctg ' 3