單元14 鋼筋混凝土受扭構件承載力計算 |
【學習目標】 1、會進行純扭構件設計計算，能準確繪制和識讀其結構施工圖； 2、能夠看懂雨蓬的結構施工圖，并且可以指導工人鋼筋下料； 【知識點】 矩形截面純扭構件承載力計算；矩形截面彎剪扭構件承載力計算；受扭構件的構造要求。 |
【工作任務】 項目 板式雨篷設計 １、繪制識讀雨蓬結構施工圖 ２、指導工人進行雨蓬的鋼筋下料施工 |
【教學設計】 本單元的教學內容是受扭構件。本單元教學圍繞2個工作任務展開。教學分6個步驟完成，工地現場參觀，認識受扭構件——教師教學（按知識點分別依次教學）——學生識讀工地受扭構件圖紙(提出問題，教師解答)——現場檢驗工人加工的鋼筋是否合格——學生分小組討論，交流心得——教師、工程師針對發現問題和學生交流心得 14.1 鋼筋混凝土受扭構件 圖14.1 受扭構件 (a)吊車梁 (b)邊梁 圖14.2鋼筋混凝土受扭構件 (a)雨蓬梁 (b)折線梁 (c)框架邊梁 (d)吊車梁 |
如圖14.1，14.2受扭構件 靜定受扭構件（平衡扭轉）： 超靜定受扭構件（約束扭轉）： 兩類受扭構件：平衡扭轉和約束扭轉 構件中的扭矩可以直接由荷載靜力平衡求出，與構件剛度無關，如圖所示支承懸臂板的梁、偏心荷載作用下的梁（箱形梁、吊車梁），稱為平衡扭轉。對于平衡扭轉，受扭構件必須提供足夠的抗扭承載力，否則不能與作用扭矩相平衡而引起破壞。 在超靜定結構，若扭矩是由相鄰構件的變形受到約束而產生的，扭矩大小與受扭構件的抗扭剛度有關，稱為約束扭轉。對于約束扭轉，由于受扭構件在受力過程中的非線性性質，扭矩大小與構件受力階段的剛度比有關，不是定值，需要考慮內力重分布進行扭矩計算。 |
【實訓練習】參觀黃岡附近的一些框架結構施工工地，分析、認知那些構件是受扭構件及屬于哪類受扭構件。 14.2矩形截面鋼筋混凝土純扭構件承載力計算 14.2．1 純扭構件的試驗研究 |
圖14.3 扭矩-扭轉角曲線 圖14.4鋼筋混凝土受扭試件的破壞開轉圖 圖14.5純扭構件開裂后的性能 |
1、開裂前的應力狀態 |
裂縫出現前，鋼筋混凝土純扭構件的受力與彈性扭轉理論基本吻合。由于開裂前受扭鋼筋的應力很低，分析時可忽略鋼筋的影響。矩形截面受扭構件在扭矩T作用下截面上的剪應力分布情況，最大剪應力tmax發生在截面長邊中點 由材料力學知，構件側面產生主拉應力stp和主壓應力scp，stp = scp = tmax。主拉應力和主壓應力跡線沿構件表面成螺旋型。當主拉應力達到混凝土的抗拉強度時，在構件中某個薄弱部位形成裂縫，裂縫沿主壓應力跡線迅速延伸。對于素混凝土構件，開裂會迅速導致構件破壞，破壞面呈一空間扭曲曲面。 由前述主拉應力方向可見，受扭構件最有效的配筋應形式是沿主拉應力跡線成螺旋形布置。但螺旋形配筋施工復雜，且不能適應變號扭矩的作用。因此，實際受扭構件的配筋是采用箍筋與抗扭縱筋形成的空間配筋方式。 |
2、裂縫出現后的性能 |
開裂前，T-q 關系基本呈直線關系。開裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，構件的抗扭剛度明顯降低，T-q 關系曲線上出現一不大的水平段。對配筋適量的構件，開裂后受扭鋼筋將承擔扭矩產生的拉應力，荷載可以繼續增大，T-q 關系沿斜線上升，續增大，T-q 關系沿斜線上升，裂縫不斷向構件內部和沿主壓應力跡線發展延伸，在構件表面裂縫呈螺旋狀。當接近極限扭矩時，在構件長邊上有一條裂縫發展成為臨界裂縫，并向短邊延伸，與這條空間裂縫相交的箍筋和縱筋達到屈服，T-q 關系曲線趨于水平。最后在另一個長邊上的混凝土受壓破壞，達到極限扭矩。 |
1）、破壞特征 按照配筋率的不同，受扭構件的破壞形態也可分為適筋破壞、少筋破壞和超筋破壞。 ◆ 對于箍筋和縱筋配置都合適的情況，與臨界（斜）裂縫相交的鋼筋都能先達到屈服，然后混凝土壓壞，與受彎適筋梁的破壞類似，具有一定的延性。破壞時的極限扭矩與配筋量有關。 |
本文發布于:2023-06-07 03:16:11，感謝您對本站的認可！
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