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弹性应力配筋法的探讨及应用 混凝土结构 混凝土结构 宁司结构设计博客注册设为首页帮助首页|博客群|公社|专栏|论坛|图片|商城|交友|博客联播|投稿|随机访问|订阅 用户名 注 册 密　码 忘记密码 保存密码 用户名 注 册 密　码 忘记密码 保存密码 宁司结构设计博客 复制首页个人资料日志图片视频(测)好友博客群百科 我的日志弹性应力配筋法的探讨及应用 分类:混凝土结构2007.1.21 16:38 作者：燃烧的烟灰 | 评论：2 | 阅读：1577 弹性应力配筋法的探讨及应用 石广斌1、2，吴 凯1，杨经会1 （1．国家电力公司西北勘测设计研究院，陕西西安　710065； 西安理工大学，陕西西安　710042） 摘　要：通过详细分析结构应力配筋法的过程，导出了将拉应力和应力转化为弯矩和力的三个简捷计算公式。通过计算分析指出了应力配筋法中应注意的问题及其校验方法，并结合内力配筋法例证了应力配筋法结果的可信性。 　　关键词：配筋法；FEM；配筋计算；应力计算；内力计算 1　前 言 　　虽然有限元数值计算理论已非常完善，求解手段和计算机软硬件也在不断改进升级，原先无法实现的大型数值计算，现已能够实现，但是在水工结构方面，关于用弹性有限元算出的应力配筋（这种用应力配筋的方法以下称为应力法配筋）的有关论述的文献并不多见，应用于具体工程实例的就更少，现行《水工钢筋混凝土结构设计规范》（DL／T5057－1996）也只对弹性应力配筋方法作了原则性的说明，实际操作起来，还是有一些不便之处。笔者在实际设计中恰巧遇到此类问题，经过具体详细的归纳分析，导出了易于操作的应力配筋法公式，并通过有关方法的验证，说明弹性应力配筋法，只要处理好几个问题，其结果同用结构力学法算出的内力配筋结果基本相同。 2　配筋计算公式 2．1　拉应力配筋公式 　　文献［1］的应力配筋原则之一是：当截面应力接近线性分布（如图1）时，可把应力转化为内力（弯矩、轴力），再按文献［1］中有关内力配筋计算公式计算。由静力学分析可知，图1（b）的应力转化为内力的一般公式为： 式中　N———轴力，N； M———弯矩，N·m； σn———由轴力N产生的正应力，N／m2； σm———由弯矩产生的正应力，N／m2； A———截面面积，m2； y———正应力σm对截面中性轴的距离，m。 公式（1）适用范围为截面应力不仅是线性分布，而且截面边界有具体的界定。根据式（1），针对某些既规则又有具体界定截面的结构，如水电站厂房的梁、柱、墙等，可导出计算内力N和M的公式（2）、（3）、（4）；而那些既不规则又无具体区域界定截面的结构，是不能用公式（1）～（4）把应力转化为内力的。如水电站厂房结构整体计算时，下部结构尾水管顶　　板应力配筋只能采用公式（5），因为尾水管顶板与蜗壳下部连为一体无法按材料力学计算截面惯性矩I，其应力分布如图1（a）。当然，如果这些结构单独分开计算，截面近似可认为有具体界定的截面，公式（1）、（2）、（3）、（4）也是同样适用的。 式中　σ1、σ4———正拉应力，N／m2； σ2、σ3———正压应力，N／m2； 　　 I———截面惯性矩，m4；　　 　 　 h———截面高度，m； 　　其余符号意义同前。 　　式（2）、（3）适用于截面受弯矩M、压轴力N作用的杆件，式（4）适用于截面受弯矩M、拉轴力N作用的杆件。上述公式中的应力代入值均为应力值，无正负号。 式中　T---荷载设计值，N； Tc———混凝土承担的拉力，N； fy———钢筋抗拉强度设计值，N／m2； b———截面宽度或单位宽度，m； As———配筋面积，m2； rd———钢筋混凝土结构的结构系数； A———弹性应力图形中主拉应力图形总面积，N／m； Ac———弹性应力图形中主拉应力小于混凝土轴心抗拉强度设计值ft的图形面积，N／m。 　　在应用式（5）计算时，Tc的计算和取值原则请参照文献［1］（P188－189）中的有关规定。 　　在此顺便指出，在进行大型水工建筑物如电站厂房结构强度弹性应力配筋计算时，将尾水管、蜗壳及上部结构作整体计算不如分为尾水管、蜗壳及上部结构三个独立单元计算好，主要原因来自两个方面：一是整体计算时，不仅结构复杂，建造的有限元单元网格尺寸难以达到精度要求，而且计算结果数据庞大，给配筋取应力值带来麻烦；二是结构的有些部位的外力很难准确施加