裂缝出现时,由于部分混凝土退出工作,钢筋应力明显增大,特别是扭转角开始显著增大。此时,裂缝出现前构件截面受力平衡状态被打破,带有裂缝的混凝土和钢筋共同组成一个新的受力体系以抵抗扭矩,并获得新的平衡。
裂缝出现后,构件截面的扭转刚度降低较大,当受扭钢筋用量愈少,构件截面的扭转刚度降低愈多。试验研究表明,裂缝出现后,在带有裂缝的混凝土和钢筋共同组成新的受力体系中,混凝土受压,受扭纵筋和箍筋均受拉。混凝土构件截面的开裂扭矩比相应的素混凝土构件约高10%~30%。
试验也表明,矩形截面混凝土受扭构件的初始裂缝一般发生在剪应力最大处,即截面长边的中点附近且与构件轴线约呈45°角。此后,这条初始裂缝逐渐向两边缘延伸并相继出现许多新的螺旋形裂缝。此后,在扭矩作用下,混凝土和钢筋应力不断增长,直至构件破坏,如图6.2 所示。
受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋配筋率的大小有关,大致可分为适筋破坏、部分超筋破坏、超筋破坏和少筋破坏四类。
对于纵筋和箍筋配置合理的混凝土构件,在扭矩作用下,纵筋和箍筋先到达屈服强度,然后混凝土被压碎而破坏。这种破坏与受弯构件适筋梁类似,属延性破坏。此类受扭构件称为适筋受扭构件。(www.xing528.com)
若纵筋和箍筋不匹配[1],破坏时具有一定的延性,但较适筋受扭构件破坏时的截面延性小。此类受扭构件称为部分超筋受扭构件。
若纵筋和箍筋配筋率都过高,致使纵筋和箍筋迟迟不屈服,但此时混凝土先行压碎,这种破坏与受弯构件超筋梁类似,属脆性破坏类型。设计应予避免。此类受扭构件称为超筋受扭构件。
图6.2 钢筋混凝土纯扭构件破坏实验
若纵筋和箍筋配置均过少,一旦裂缝出现,构件立即发生破坏。此时,纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段,其破坏特性类似于受弯构件少筋梁,属脆性破坏类型。设计应予避免。此类受扭构件称为少筋受扭构件。
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