第6章 受扭构件承载力计算

第6 章受压构件的截面承载力思考题6.1 轴心受压普通钢筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数? 如何确定？轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。

而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。

l s l s 《混凝土结构设计规范》采用稳定系数? 来表示长柱承载力的降低程度，即? ＝N u / N u ，N u 和N u 分别为长柱和短柱的承载力。

根据试验结果及数理统计可得? 的经验计算公式：当l0／b＝8～34 时，? ＝1.177－0.021l0／b；当l0／b＝35～50 时，? ＝0.87－0.012l0／b。

《混凝土结构设计规范》中，对于长细比l0／b 较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用对构件承载力的不利影响较大，的? 取值比按经验公式所得到的? 值还要降低一些，以保证安全。

对于长细比l0／b 小于20 的构件，考虑到过去使用经验，? 的取值略微抬高一些，以使计算用钢量不致增加过多。

6.2 简述偏心受压短柱的破坏形态。

偏心受压构件如何分类？钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。

受拉破坏形态又称大偏心受压破坏，它发生于轴向力N 的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。

随着荷载的增加，首先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显，受拉钢筋的应力达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎，构件即告破坏，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型，其特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。

6 混凝土梁承载力计算原理6。

1 概述本章介绍钢筋混凝土梁的受弯、受剪及受扭承载力计算方法。

钢筋混凝土梁是由钢筋和混凝土两种材料所组成，且混凝土本身是非弹性、非匀质材料。

抗拉强度又远小于抗压强度，因而其受力性能有很大不同。

研究钢筋混凝土构件的受力性能，很大程度上要依赖于构件加载试验。

建筑工程中梁常用的截面形式如图6—1所示。

6。

2 正截面受弯承载力6.2.1 材料的选择与一般构造1)截面尺寸为统一模板尺寸以便施工，现浇钢筋混凝土构件宜采用下列尺寸：梁宽一般为100mm、120mm、 150mm、180mm、 200mm、220mm、250和300mm，以上按b/，50mm模数递增。

梁高200～800mm，模数为50mm,800mm以上模数为100mm。

梁高与跨度只比lh/,主梁为1/8～1/12，次梁为1/15~1/20,独立梁不小于1/15(简支）和1/20（连续)；梁高与梁宽之比b 在矩形截面梁中一般为2～2。

5，在T形梁中为2.5~4.0.2)混凝土保护层厚度为了满足对受力钢筋的有效锚固及耐火、耐久性要求，钢筋的混凝土保护层应有足够的厚度.混凝土保护层最小厚度与钢筋直径,构件种类、环境条件和混凝土强度等级有关。

具体应符合下表规定.表6-1 混凝土保护层最小厚度注：(1）基础的保护层厚度不小于40mm；当无垫层时不小于70mm。

（2）处于一类环境且由工厂生产的预制构件，当混凝土强度不低于C20时，其保护层厚度可按表中规定减少5mm，但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm；处于二类环境且由工厂生产的预制构件,当表面另做水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时，保护层厚度可按表中一类环境数值取用.（3）预制钢筋混凝土受弯构件钢筋端头的保护层厚度不应小于10mm，预制肋形板主肋钢筋的保护层厚度应按梁的数值采用。

（4）板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm，梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm.（5）处于二类环境中的悬臂板，其上表面应另作水泥砂浆保护层或采取其它保护措施。

桥梁受扭构件破坏特征及承载力计算桥梁是连接两个地理位置的重要交通设施，它承载着车辆和行人的重量。

桥梁的承载力是指其能够支撑的最大荷载，而桥梁受扭构件是桥梁中的重要组成部分。

本文将介绍桥梁受扭构件的破坏特征和承载力计算方法。

一、桥梁受扭构件的破坏特征1.剪切破坏：扭转会产生剪应力，当剪应力大于材料的抗剪强度时，受扭构件会发生剪切破坏。

2.扭转破坏：在受扭构件上，扭转力作用会使其发生相对旋转，当达到一定角度时，受扭构件会失去承载能力，发生扭转破坏。

3.弯曲破坏：受扭构件在受到扭矩力矩作用时，由于材料的抗弯刚度有限，会发生弯曲破坏。

4.龙骨翻转：龙骨是支撑桥面板的主要构件，受到扭矩作用时，龙骨可能会翻转，导致桥面板的破坏。

1.线性弹性理论法：在这种计算方法中，假设受扭构件材料的应力-应变关系服从线性弹性的规律，利用弹性力学理论进行力学计算，得到受扭构件的最大承载力。

2.极限强度理论法：这种计算方法基于构件材料的极限强度，假设受扭构件在超过一定弯曲角度后失去承载能力，利用建筑结构力学知识和试验数据，根据构件的几何形状、材料性能和边界条件等因素，确定承载力。

无论采用何种计算方法，桥梁受扭构件的承载力计算都需要考虑以下因素：1.受扭构件的几何形状和材料性能。

2.受扭构件所受的荷载类型和大小。

3.受扭构件所处的边界条件和约束。

4.受扭构件的安全系数。

通过对以上因素的综合考虑和计算，可以得到桥梁受扭构件的承载力。

在实际设计和施工中，为了保证桥梁的安全性和稳定性，通常会采用一定的安全系数，并结合实际情况进行合理的调整。

总之，桥梁受扭构件的破坏特征和承载力计算是保证桥梁安全可靠运行的重要内容。

通过合理的设计和计算，可以确保桥梁受扭构件具备足够的承载能力，满足实际的使用需求。

三、简答题（简要回答下列问题，必要时绘图加以说明。

每题8分。

）绪 论1． 什么是混凝土结构？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型？2．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？3.混凝土结构有哪些优缺点？4.简述混凝土结构设计方法的主要阶段。

第2章 钢筋和混凝土的力学性能1．软钢和硬钢的区别是什么？设计时分别采用什么值作为依据？2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？3．在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？4．简述混凝土立方体抗压强度。

5.简述混凝土轴心抗压强度。

6.混凝土的强度等级是如何确定的。

7.简述混凝土三轴受压强度的概念。

8.简述混凝土在单轴短期加载下的应力~应变关系特点。

9．什么叫混凝土徐变？混凝土徐变对结构有什么影响？10．钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？第3章 轴心受力构件承载力1.轴心受压构件设计时，如果用高强度钢筋，其设计强度应如何取值？2.轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？3.简述轴心受压构件徐变引起应力重分布？（轴心受压柱在恒定荷载的作用下会产生什么现象？对截面中纵向钢筋和混凝土的应力将产生什么影响？）4.对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求？对箍筋的直径和间距又有何构造要求？5.进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时，有哪些限制条件？为什么要作出这些限制条件？6.简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程？第4章 受弯构件正截面承载力1．受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏，经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？各个阶段是哪种极限状态的计算依据？2．钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式？其破坏特征有何不同？3．什么叫最小配筋率？它是如何确定的？在计算中作用是什么？4．单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？5.确定等效矩形应力图的原则是什么？6．什么是双筋截面？在什么情况下才采用双筋截面？7.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？8．双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要规定'2s a x ？当x ＜2a ‘s 应如何计算？9．第二类T 形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？10．计算T 形截面的最小配筋率时，为什么是用梁肋宽度b 而不用受压翼缘宽度b f ？11．单筋截面、双筋截面、T 形截面在受弯承载力方面,哪种更合理？,为什么?12．写出桥梁工程中单筋截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？比较这些公式与建筑工程中相应公式的异同。

混凝土结构设计原理试题库及其参考答案一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打‚√‛，否则打‚×‛。

每小题1分。

）第1章 钢筋和混凝土的力学性能1．混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。

（ ） 2．混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。

（ ） 3．普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。

（ ） 4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。

（ ） 5．冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。

（ ） 6．C20表示f cu =20N/mm 。

（ ）7．混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。

（ ） 8．混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。

（ ）9．混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。

（ ） 10．混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。

（ ）11．线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。

（ ）12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（ ） 13．混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。

（ ）第3章 轴心受力构件承载力1． 轴心受压构件纵向受压钢筋配臵越多越好。

（ ） 2． 轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。

（ ） 3． 实际工程中没有真正的轴心受压构件。

（ ） 4． 轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。

（ ）5． 轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2/400mm N 。

（ ）6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。

（ ）第4章 受弯构件正截面承载力1． 混凝土保护层厚度越大越好。

（ ） 2． 对于'fh x≤的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为'f b 的矩形截面梁，所以其配筋率应按0'h b A f s=ρ来计算。

（ ）3． 板中的分布钢筋布臵在受力钢筋的下面。

（ ）4． 在截面的受压区配臵一定数量的钢筋对于改善梁截面的延性是有作用的。

钢筋混凝土受扭构件承载力设计计算摘要：结合桥梁设计工作实践经验论述了受扭构件承载力的计算方法和计算公式，结合具体实例，提出了钢筋混凝土受扭构件设计及承载力的计算方法及适用范围，以供设计者参考借鉴。

关键词：桥梁工程桥梁构件混凝土受扭构件承载力设计内力计算桥梁工程中扭转构件其受力的基本形式之一，钢筋混凝土结构中常见的构件形式，例如现浇框架边梁或折梁等结构构件都是受扭构件。

受扭构件根据截面上存在的内力情况可分为纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭等多种受力情况。

在实际工程中，纯扭、剪扭、弯扭的受力情况较少，弯剪扭的受力情况则较普遍。

因此，在桥梁结构设计工作中构件的内力计算至关重要。

1 钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的设计与计算（1）开裂扭矩的计算：纯扭构件的扭曲截面承载力计算中，首先需要计算构件的开裂扭矩。

如果扭矩大于构件的开裂扭矩，则还要按计算配置受扭纵筋和箍筋，以满足构件的承载力要求。

否则，应按构造要求配置受扭钢筋。

在《公路钢筋混凝土及应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中规定，钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的开裂扭矩可用公式计算：2 钢筋混凝土弯、剪、扭构件的配筋设计与计算在《公路钢筋混凝土及应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中规定，弯、剪、扭构件的配筋计算，也采取叠加计算的截面设计简化方法。

（1）受剪扭的构件承载力计算：现行设计规范中规定，钢筋混凝土剪扭构件的承载能力，一般按受扭和受剪构件分别计算承载能力，然后再它们叠加起来。

但是，剪、扭共同作用的构件，剪力和扭矩对混凝土和箍筋的承载能力均有一定影响。

如果采取简单地叠加，对箍筋和混凝土尤其是混凝土是偏于不安全的。

构件在剪扭的共同作用下，其截面的某一受压区内承受剪切和扭转应力的双重作用，这不仅会降低构件内混凝土的抗剪和抗扭能力，而且分别小于单独受剪和受扭时相应的承载能力。

由于受扭钢筋混凝土构件的受力情况比较复杂，所以对箍筋所承担的承载能力采取简单叠加，混凝土的抗扭和抗剪承载能力考虑其相互影响，在混凝土的抗扭承载能力计算式中，应引入剪扭构件混凝土承载能力的降低系数。

钢筋混凝土受扭构件承载力计算1．钢筋混凝土构件受扭状态可以分为哪两大类？何谓平衡扭转和协调扭转？答：钢筋混凝土构件受扭状态可以分为两大类，平衡扭转和协调扭转。

平衡扭转是指其扭矩依据构件扭矩平衡关系，由荷载直接确定且与构件的扭转刚度无关的受扭状态；例如支承悬臂板的梁及吊车梁等承受的扭矩既为平衡扭转。

对于平衡扭转，构件必须具有足够的受扭承载力，否则将因不能与作用扭矩平衡而引起破坏。

协调扭转是指作用在构件上的扭矩由平衡关系与变形协调条件共同确定的受扭状态；例如框架中的边梁，受到次梁负弯矩的作用，在边梁上引起的扭转。

对于协调扭矩，在受力过程中，因为混凝土和钢筋的非线性性能，尤其是混凝土的开裂和钢筋的屈服，会引起内力重分布。

2．钢筋混凝土构件在纯扭作用下的破坏状态随配筋状况的不同大致可分为哪四种类型？各有何破坏特点？答：钢筋混凝土构件在纯扭作用下的破坏状态随配筋状况的不同大致可分为适筋破坏、部分超筋破坏、超筋破坏、少筋破坏四种类型。

它们的何破坏特点如下：（1）适筋破坏正常配筋条件下的钢筋混凝土构件，在外扭矩的作用下，纵筋和箍筋首先达到屈服强度，然后混凝土压碎而破坏。

这种破坏与受弯构件的适筋梁类似，属延性破坏，此类受扭构件称为适筋构件；（2）部分超筋破坏当纵筋和箍筋配筋比率相差较大，破坏时仅配筋率较小的纵筋或箍筋达到屈服强度，而另一种钢筋不屈服，此类构件破坏时，亦具有一定的延性，但比适筋构件的延性小，此类构件称为部分超配筋构件；这类构件应在设计中予以避免。

（3）超筋破坏当纵筋和箍筋配筋率都过高，会发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度，而混凝土先行压坏的现象，这种现象类似于受弯构件的超筋脆性破坏，这种受扭构件称为超配筋构件；这类构件应在设计中予以避免。

（4）少筋破坏当纵筋和箍筋配置均过少，一旦裂缝出现，构件会立即发生破坏，此时纵筋和箍筋应力不仅能达到屈服强度而且可能进入强化阶段，配筋只能稍稍延缓构件的破坏，其破坏性质与素混凝土矩形截面构件相似，破坏过程急速而突然，破坏扭矩基本上等于开裂扭矩。

混凝土结构设计原理试题库及其参考答案一、判断题（请在你认为对的陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“×”。

每小题1分。

）第6章受扭构件承载力1．钢筋混凝土构件在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算时，其所需要的箍筋由受弯构件斜截面承载力计算所得的箍筋与纯剪构件承载力计算所得箍筋叠加，且两种公式中均不考虑剪扭的互相影响。

（）2．《混凝土结构设计规范》对于剪扭构件承载力计算采用的计算模式是混凝土和钢筋均考虑相关关系。

（）3.在钢筋混凝土受扭构件设计时，《混凝土结构设计规范》规定，受扭纵筋和箍筋的配筋强度比应不受限制。

（）第8章钢筋混凝土构件的变形和裂缝1．受弯构件的裂缝会一直发展，直到构件的破坏。

（）2．钢筋混凝土受弯构件两条裂缝之间的平均裂缝间距为1.0倍的粘结应力传递长度。

（）3．裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致混凝土与钢筋之间产生相对滑移的结果。

（）4．《混凝土结构设计规范》定义的裂缝宽度是指构件外表面上混凝土的裂缝宽度。

（）5．当计算最大裂缝宽度超过允许值不大时，可以通过增长保护层厚度的方法来解决。

（）6．受弯构件截面弯曲刚度随着荷载增大而减小。

（）7．受弯构件截面弯曲刚度随着时间的增长而减小。

（）8．钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中荷载、材料强度都取设计值。

（）第9章预应力混凝土构件1．在浇灌混凝土之前张拉钢筋的方法称为先张法。

（）2．预应力混凝土结构可以避免构件裂缝的过早出现。

（）3．预应力混凝土构件制作后可以取下反复使用的称为锚具。

（）σ张拉控制应力的拟定是越大越好。

（）4．con5．预应力钢筋应力松弛与张拉控制应力的大小有关，张拉控制应力越大，松弛越小；（）6．混凝土预压前发生的预应力损失称为第一批预应力损失组合。

（）7．张拉控制应力只与张拉方法有关系。

（）二、单选题（请把对的选项的字母代号填入题中括号内，每题2分。

）第6章受扭构件承载力1．钢筋混凝土受扭构件中受扭纵筋和箍筋的配筋强度比7.16.0<<ζ说明，当构件破坏时，（）。

混凝土结构设计原理试题库及其参考答案一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“×”。

每小题1分。

）第6章受扭构件承载力1．钢筋混凝土构件在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算时，其所需要的箍筋由受弯构件斜截面承载力计算所得的箍筋与纯剪构件承载力计算所得箍筋叠加，且两种公式中均不考虑剪扭的相互影响。

（）2．《混凝土结构设计规范》对于剪扭构件承载力计算采用的计算模式是混凝土和钢筋均考虑相关关系。

（）3.在钢筋混凝土受扭构件设计时，《混凝土结构设计规范》要求，受扭纵筋和箍筋的配筋强度比应不受限制。

（）第8章钢筋混凝土构件的变形和裂缝1．受弯构件的裂缝会一直发展，直到构件的破坏。

（）2．钢筋混凝土受弯构件两条裂缝之间的平均裂缝间距为1.0倍的粘结应力传递长度。

（）3．裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致混凝土与钢筋之间产生相对滑移的结果。

（）4．《混凝土结构设计规范》定义的裂缝宽度是指构件外表面上混凝土的裂缝宽度。

（）5．当计算最大裂缝宽度超过允许值不大时，可以通过增加保护层厚度的方法来解决。

（）6．受弯构件截面弯曲刚度随着荷载增大而减小。

（）7．受弯构件截面弯曲刚度随着时间的增加而减小。

（）8．钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中荷载、材料强度都取设计值。

（）第9章预应力混凝土构件1．在浇灌混凝土之前张拉钢筋的方法称为先张法。

（）2．预应力混凝土结构可以避免构件裂缝的过早出现。

（）3．预应力混凝土构件制作后可以取下重复使用的称为锚具。

（） 张拉控制应力的确定是越大越好。

（）4．con5．预应力钢筋应力松弛与张拉控制应力的大小有关，张拉控制应力越大，松弛越小；（）6．混凝土预压前发生的预应力损失称为第一批预应力损失组合。

（）7．张拉控制应力只与张拉方法有关系。

（）二、单选题（请把正确选项的字母代号填入题中括号内，每题2分。

）第6章受扭构件承载力1．钢筋混凝土受扭构件中受扭纵筋和箍筋的配筋强度比7.1<ζ说明，当6.0<构件破坏时，（）。