鋼筋混凝土受扭構件簡介

2021-03-04 09:58:15 字數 2318 閱讀 8574

2.鋼筋混凝土純扭構件

試驗表明,配置受扭鋼筋對提高受扭構件抗裂效能的作用不大,當混凝土開裂後,可由鋼筋繼續承擔拉力,因而能使構件的受扭承載力大大提高。如前所述,扭矩在勻質彈性材料構件中引起的主拉應力方向與構件軸線成45°。因此,最合理的配筋方式是在構件靠近表面處設定呈45°走向的螺旋形鋼筋。

但這種配筋方式不便於施工,且當扭矩改變方向後則將完全失去效用。在實際工程中,一般是採用由靠近構件表面設定的橫向箍筋和沿構件周邊均勻對稱布置的縱向鋼筋共同組成的抗扭鋼筋骨架(圖 5.1.

3)。它恰好與構件中受彎鋼筋和受剪鋼筋的配置方向相協調。

圖 5.1.3 受扭構件的受力效能

(a)抗扭鋼筋骨架;(b)受扭構件的裂縫;(c)受扭構件的空間桁架模型

配置了適量受扭鋼筋的構件,在裂縫出現以後不會立即破壞。隨著外扭矩的不斷增大,在構件表面逐漸形成多條大致沿45°方向呈螺旋形發展的裂縫(圖 5.1.

3 b)。在裂縫處,原來由混凝土承擔的主拉應力主要改由與裂縫相交的鋼筋來承擔。多條螺旋形裂縫形成後的鋼筋混凝土構件可以看成圖5.

1.3c所示的空間桁架,其中縱向鋼筋相當於受拉弦杆,箍筋相當於受拉豎向腹杆,而裂縫之間接近構件表面一定厚度的混凝土則形成承擔斜向壓力的斜腹杆。隨著其中一條裂縫所穿越的縱筋和箍筋達到屈服時,該裂縫不斷加寬,直到最後形成三面開裂一邊受壓的空間扭曲破壞面,進而受壓邊混凝土被壓碎,構件破壞(圖5.

1.4)。整個破壞過程具有一定延性和較明顯的預兆,類似受彎構件適筋破壞。

當受扭箍筋和縱筋配置過少時,構件的受扭承載力與素混凝土沒有實質差別,破壞過程迅速而突然,類似於受彎構件的少筋破壞,稱為少筋受扭構件。如果箍筋和縱筋配置過多,鋼筋未達到屈服強度,構件即由於斜裂縫間混凝土被壓碎而破壞,這種破壞與受彎構件的超筋梁類似,稱為超筋受扭構件。少筋受扭構件和超筋受扭構件均屬脆性破壞,設計中應予避免。

需要注意的是,由於受扭鋼筋是由縱筋和箍筋兩部分組成,兩種配筋的比例對破壞強度也有影響。當其中某一種鋼筋配置過多時,會使這種鋼筋在構件破壞時不能達到屈服強度,這種構件稱為部分超筋構件。部分超筋構件的延性比適筋構件差,且不經濟。

3.鋼筋混凝土彎、剪、扭構件

當構件處於彎、剪、扭共同作用的復合應力狀態時,其受力情況比較複雜。試驗表明,扭矩與彎矩或剪力同時作用於構件時,一種承載力會因另一種內力的存在而降低,例如受彎承載力會因扭矩的存在而降低,受剪承載力也會因扭矩的存在而降低,反之亦然,這種現象稱為承載力之間的相關性。

彎扭相關性,是因為扭矩的作用使縱筋產生拉應力,加重了受彎構件縱向受拉鋼筋的負擔,使其應力提前達到屈服,因而降低了受彎承載能力。剪扭相關性,則是因為兩者的剪應力在構件乙個側面上是疊加的。圖 5.

1.5、圖5.1.

6分別為彎扭和剪扭承載力相關曲線。圖中表示彎矩為零時純扭構件的受扭承載力,表示扭矩為零時構件的受彎承載力,表示剪力為零時構件混凝土的受扭承載力,表示扭矩為零時構件混凝土的受剪承載力。

圖 5.1.5彎扭承載力相關曲線圖5.1.6有腹筋構件剪扭承載力相關曲線

彎剪扭復合受扭構件由於其三種內力的比值及配筋情況的不同影響,有三種典型的破壞形態。

(1)彎型破壞。當剪力很小、彎矩和扭矩的比值較大,底部鋼筋多於頂部鋼筋時,構件破壞開始於底面及兩側的混凝土開裂,底部鋼筋屈服,然後頂部混凝土壓碎。這類破壞主要因彎矩引起,所以稱彎型破壞(圖 5.

1.7a)。

(2)扭型破壞。當剪力很小,彎矩和扭矩的比值較大,且上部鋼筋較少時,構件破壞開始於構件頂面及兩側面的混凝土開裂,頂部鋼筋因受扭而先屈服,最後底部混凝土壓碎。此類破壞主要因扭矩引起,所以稱為扭型破壞(圖 5.

1.7b)。

(3)剪扭破壞。當彎矩很小,剪力和扭矩較大時,構件破壞開始於截面長邊的一側開裂和該側的受扭縱筋和受扭、受剪箍筋屈服,最後另一長邊壓區混凝土壓碎。此類主要因剪力和扭矩引起的破壞稱為剪扭破壞(圖 5.

1.7c)。

此外,若扭矩很小,而彎矩和剪力作用明顯時,構件可能發生類是於剪壓型的破壞。

5.1.2受扭構件的配筋構造要求

1.受扭縱筋

受扭縱筋應沿構件截面周邊均勻對稱布置。矩形截面的四角以及t形和ι形截面各分塊矩形的四角,均必須設定受扭縱筋。受扭縱筋的間距不應大於 200mm,也不應大於梁截面短邊長度(圖 5.

1.8)。

受扭縱向鋼筋的接頭和錨固要求均應按受拉鋼筋的相應要求考慮。架立筋和樑側構造縱筋也可利用作為受扭縱筋。

2.受扭箍筋

在受扭構件中,箍筋在整個周長上均承受力。因此,受扭箍筋必須做成封閉式,且應沿截面周邊布置,這樣可保持構件受力後,箍筋不至於被拉開,可以很好地約束縱向鋼筋。為了能將箍筋的端部錨固在截面的核心部份,當鋼筋骨架採用綁紮骨架時,應將箍筋末端彎折135°,彎鉤端頭平直段長度不應小於10d(d為箍筋直徑)。

受扭箍筋的間距s及直徑d 均應滿足第3章中受彎構件的最大箍筋間距**ax及最小箍筋直徑的要求。

鋼筋混凝土受彎構件試驗試驗報告

班級姓名序號 中國礦業大學建工學院 二零一一年九月 鋼筋混凝土受彎構件試驗報告 一 實驗目的 二 實驗測試內容 三 試驗測試布置圖 四 實驗材料各項引數實測值 五 實驗記錄資料 表1 適筋梁測試資料記錄表 撓度記錄表 應變記錄表 表2 超筋梁測試資料記錄表 撓度記錄表 應變記錄表 六 繪製圖形 包括...

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