图55矩形截而纯扭构件剪应力分布 弹性状态剪应力分布b)塑性状态剪应力分布 但是混凝土既非弹性材料,又非理想塑性材料,而是介于二者之间的弹塑性材料。对于 低强度混凝士米说,塑性性能好 对高强度混凝士来说,其性 更接刘 弹性。当按 论计算纯扭构件的剪应力分布时,则低估了构件的抗扭开裂能力。此外,构件内除了作用有 主拉应力外,还有与主拉应力成正交方向的主压应力。在拉、压复合应力状态下,混凝土的 抗拉强度要低于单向受拉的抗拉强度,而且混凝土内的微裂缝、裂隙和局部缺陷又会引起应 力集中而降低构件的承载能力。 综上所述,矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩,只能近似地采用理想塑性材料的 剪应力图形进行计算,同时通过试验来加以校正,乘以一个折减系数0.7。于是,开裂扭矩 的计算式为 T。=0.7Wf (5-2) 式中T。一一矩形截面纯扭构件的开裂扭矩: 厂a一一混凝土抗拉强度设计值: W,一一矩形截面的抗扭塑性抵抗矩。 5.1.2矩形截面纯扭构件的破坏特征 扭矩在构件中引起的主拉应力轨迹线与构件轴线成45°角,因此理论上讲在纯扭构件 中配置抗扭钢筋的最理想方案是沿45°方向布置螺旋形箍筋,使其与主拉应力方向一致, 以期取得较好的受力效果。然而,螺旋箍筋在受力上只能适应一个方向的扭矩,而在桥梁工 程中,由于活载作用,扭矩将不断变换方向,如果扭矩改变方向,则螺旋箍筋也必须相应地 改变方向,这在构适上是复杂的。因此 ,实际工 程中通常都采用由箍筋和纵 钢筋组成的 间骨架来承担扭矩,并尽可能地在保证必要的混凝土保护层厚度下,沿截面周边布置钢筋以 增强抗扭能力。 在抗扭钢筋骨架中,箍筋的作用是直接抵抗主拉应力,限制裂缝的发展:纵筋用来平衡 构件中的纵向分力,且在斜裂缝处纵筋可产生销栓作用,抵抗部分扭矩并可抑制斜裂缝的开 展。 抗扭钢筋的配置对矩形截面构件的抗扭能力有很大的影响。图5-6为不同抗扭配筋率的 受扭构件的T-0关系试验曲线。图5-6中P,为纵筋与箍筋的配筋率之和。由图5-6可知, 抗扭钢筋越少,裂缝出现引起的钢筋的应力突变就越大,水平段相对较长。当配筋很少时, 5-3 5-3 式中 Wt 称为矩形截面的抗扭塑性抵抗矩, Wt = ( h b) b 3 − 6 2 。 ) ) 图 5-5 矩形截面纯扭构件剪应力分布 a)弹性状态剪应力分布 b)塑性状态剪应力分布 但是混凝土既非弹性材料,又非理想塑性材料,而是介于二者之间的弹塑性材料。对于 低强度混凝土来说,塑性性能好一些;对高强度混凝土来说,其性能更接近于弹性。当按理 论计算纯扭构件的剪应力分布时,则低估了构件的抗扭开裂能力。此外,构件内除了作用有 主拉应力外,还有与主拉应力成正交方向的主压应力。在拉、压复合应力状态下,混凝土的 抗拉强度要低于单向受拉的抗拉强度,而且混凝土内的微裂缝、裂隙和局部缺陷又会引起应 力集中而降低构件的承载能力。 综上所述,矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩,只能近似地采用理想塑性材料的 剪应力图形进行计算,同时通过试验来加以校正,乘以一个折减系数 0.7。于是,开裂扭矩 的计算式为 cr t td T = 0.7W f (5-2) 式中 Tcr ——矩形截面纯扭构件的开裂扭矩; td f ——混凝土抗拉强度设计值; Wt ——矩形截面的抗扭塑性抵抗矩。 5.1.2 矩形截面纯扭构件的破坏特征 扭矩在构件中引起的主拉应力轨迹线与构件轴线成 45°角,因此理论上讲在纯扭构件 中配置抗扭钢筋的最理想方案是沿 45°方向布置螺旋形箍筋,使其与主拉应力方向一致, 以期取得较好的受力效果。然而,螺旋箍筋在受力上只能适应一个方向的扭矩,而在桥梁工 程中,由于活载作用,扭矩将不断变换方向,如果扭矩改变方向,则螺旋箍筋也必须相应地 改变方向,这在构造上是复杂的。因此,实际工程中通常都采用由箍筋和纵向钢筋组成的空 间骨架来承担扭矩,并尽可能地在保证必要的混凝土保护层厚度下,沿截面周边布置钢筋以 增强抗扭能力。 在抗扭钢筋骨架中,箍筋的作用是直接抵抗主拉应力,限制裂缝的发展;纵筋用来平衡 构件中的纵向分力,且在斜裂缝处纵筋可产生销栓作用,抵抗部分扭矩并可抑制斜裂缝的开 展。 抗扭钢筋的配置对矩形截面构件的抗扭能力有很大的影响。图 5-6 为不同抗扭配筋率的 受扭构件的 T − 关系试验曲线。图 5-6 中 v 为纵筋与箍筋的配筋率之和。由图 5-6 可知, 抗扭钢筋越少,裂缝出现引起的钢筋的应力突变就越大,水平段相对较长。当配筋很少时