7 受扭构件承载力
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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。
第七章 受扭构件承载力计算7.1 概述工程中的钢筋砼受扭构件有两类:● 一类是 —— 平衡扭矩:是静定结构由于荷载的直接作用所产生的扭矩,这种构件所承受的扭矩可由静力平衡条件求得,与构件的抗扭刚度无关。
如:教材图7·1a 、b 所示受檐口竖向荷载作用的挑檐梁,及受水平制动力作用的吊车梁以及平面曲梁、折线梁、螺旋楼梯等。
● 另一类是 —— 协调扭矩:是超静定结构中由于变形协调条件使截面产生的扭矩,构件所承受的扭矩与其抗扭刚度有关。
如:教材图7·2 所示现浇框架的边梁。
由于次梁在支座(边梁)处的转角产生的扭转,边梁开裂后其抗扭刚度降低,对次梁转角的约束作用减小,相应地边梁的扭矩也减小。
● 本章只讨论平衡扭转情况下的受扭构件承载力计算。
在工程结构中,直接承受扭矩、弯矩、剪力和轴向力复合作用的构件是常遇的。
但规范对弯扭、剪扭和弯剪扭构件的设计计算,是以抗弯、抗剪能力计算理论和纯扭构件的承载力计算理论为基础,采用分别计算和叠加配筋的方法进行的,故有必要先了解纯扭构件的受力性能和承载力的计算方法。
7.2 纯扭构件的受力性能7.2.1 素砼纯扭构件的受力性能素砼构件也能承受一定的扭矩。
素砼构件在扭矩T 的作用下,在构件截面中产生剪应力τ及相应的主拉应力tp σ 和主压应力cp σ(教材图7·3)。
根据微元体平衡条件可知:τστσ==cp tp ,由于砼的抗拉强度远低于它的抗压程度,因此当主拉应力达到砼的抗拉强度时,即t tp f ≥=τσ时,砼就会沿垂直于主拉应力方向裂开(教材图7·3)。
所以在纯扭矩作用下的砼构件的裂缝方向总是与构件轴线成45o的角度。
并且砼开裂时的扭矩T 也就是相当于t f =τ时的扭矩,即砼纯扭构件的受扭承载力co T 。
为了求得co T ,需要建立扭矩和剪应力之间的关系,然后根据强度条件,即砼纯扭构件的破坏条件求出受扭承载力co T 。
7.2.2 素砼纯扭构件的承载力计算(一) 、弹性分析法:用弹性分析方法计算砼纯扭构件承载力时,认为砼构件为单一匀质弹性材料。
第7章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算1.简述钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的四种破坏形态及其与设计的关系。
答:矩形截面纯扭构件的破坏形态以下四种类型:(1)少筋破坏当抗扭钢筋数量过少时,裂缝首先出现在截面长边中点处,并迅速沿45°方向向邻近两个短边的面上发展,在第四个面上出现裂缝后(压区很小),构件立即破坏。
破坏形态如图7-3(a),其破坏类似于受弯构件的少筋梁,破坏时扭转角较小(图7-4曲线1),属于脆性破坏,构件受扭极限承载力取决于混凝土抗拉强度和截面尺寸,设计中应予避免。
该类破坏模型是计算混凝土开裂扭矩的试验依据,并可按此求得抗扭钢筋数量的最小值。
(2)适筋破坏 当抗扭钢筋数量适中时,破坏形态如图7-3(b)。
混凝土开裂并退出工作,由其承担的拉力转给钢筋,钢筋的应力突增,但没有达到屈服,使构件在破坏前形成多条裂缝。
当通过主裂缝处的纵筋和箍筋达到屈服强度后,第四个面上的受压区混凝土被压碎而破坏。
适筋破坏扭转角较大(图7-4曲线2),属于延性破坏,该类破坏模型是建立构件受扭承载力设计方法的试验依据。
(3)超筋破坏当抗扭钢筋数量过多,构件破坏时抗扭纵筋和箍筋均未达到屈服,破坏是由某相邻两条45°螺旋缝间混凝土被压碎引起的。
破坏形态见图7-3(c),构件破坏时螺旋裂缝条数多而细,扭转角较小(图7-4曲线3),属于超筋脆性破坏,构件承载力主要取决于截面尺寸及混凝土抗压强度。
这类破坏称为完全超筋破坏,在设计中应避免。
该类破坏模型是计算抗扭钢筋数量最大值的试验依据。
(4)部分超筋破坏当抗扭纵筋和抗扭箍筋数量比例不当,致使混凝土压碎时,箍筋或纵筋两者之一不能达到屈服点,这种破坏属于部分超筋破坏。
虽然结构在破坏时有一定延性,设计可用,但不经济。
2.什么是配筋强度比ζ的物理意义、计算公式与合理的取值范围。
答:配筋强度比ζ的物理意义:ζ为受扭构件纵向钢筋与箍筋的配筋强度比,如图7-5,其物理意义是协调抗扭纵筋和箍筋应合理配置,充分利用抗扭钢筋的作用,使受扭构件的破坏形态呈现适筋破坏。
第7章 受扭构件承载力一、判断题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。
( F )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。
( F )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。
( F )4.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。
( F )5.《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;( F )6. 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( F )二、单选题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,( A )。
A 、纵筋和箍筋都能达到屈服;B 、仅箍筋达到屈服;C 、仅纵筋达到屈服;D 、纵筋和箍筋都不能达到屈服。
2.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( D )。
A 、不受限制;B 、 0.20.1<<ζ;C 、 0.15.0<<ζ;D 、7.16.0<<ζ。
3.《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:( D )。
A . 混凝土和钢筋均考虑相关关系;B . 混凝土和钢筋均不考虑相关关系;C . 混凝土不考虑相关关系,钢筋考虑相关关系;D . 混凝土考虑相关关系,钢筋不考虑相关关系。
4.钢筋混凝土T 形和I 形截面剪扭构件可划分为矩形块计算,此时( C )。