2009-异形截面钢筋混凝土偏心拉压构件(城市道桥与防洪).pdf

异形截面钢筋混凝土偏心拉压构件 承载能力分析的电算方法 阴存欣 （北京市市政工程设计研究总院，北京市 100082 ） 摘 要:寻求异形截面钢筋混凝土偏心拉压构件承载能力分析的通用方法是一个难点。本文应用基本假 定下统一的几何方程，物理方程,和不同形式的平衡方程,采用受压区高度判别大小偏心,并通过数值方法解 非线性方程,采取一定方法避免正确解的遗漏和对满足弯矩平衡不满足轴力平衡的假解的过滤,用求解得到 的涵盖完整的四个象限的Nu-Mu承载能力相关曲线图直观地对上下翼缘在偏心拉压等各种工况下的承载能 力进行校核，借鉴校核求解过程并按合理途径增加两侧配筋一并解决设计问题,编制的程序为解决异形截面 偏心受力钢筋混凝土构件配筋的设计和验算提供了方便实用的工具。 关键字:偏心拉压;异形截面;承载能力;电算方法 0 引言 普通钢筋混凝土结构仍是目前结构设计中的常见结构, 比如钢筋混凝土连续板，连续梁， 闭合框架,拱桥,该类结构中的截面以及预应力结构中的钢筋混凝土墩柱等构件,又通常表现 位偏心受力的特点。从构件的截面形式上看,除了常用的矩形,T 形，倒 T 形，L 形，工形等 外,还有带变高度的悬臂和夹掖的箱形等异形截面。由于过去这方面的研究资料很少,异形截 面的配筋设计和验算存在较大难点,主要表现在:异形截面大小偏心的分界不能再套用矩形截 面受压区高度x 是否大于0.3 倍梁高的标准,也就不能套用那些事先假定受拉钢筋屈服和受压 钢筋屈服应力状态进行试算的设计公式，规范中针对矩形,工形等特殊形式制定出的承载能 力公式不再适用；文献[1]中针对异形截面的承载能力设计给出了一种很好的方法, 用三个平 衡方程求解钢筋基数倍数,中性轴与X,Y 轴的截矩共三个未知数,但是该方法的适用条件是事 先要知道各个配筋分布点的位置，即受拉钢筋与受压钢筋的相关关系，而许多情况下事先并 不知道受拉和受压钢筋的比例关系。由于该类问题是非线性问题,本文在统一的力学方程基 础上通过计算机数值方法来求解,并将编制的程序应用于工程实例计算和分析。 1 承载极限状态下的基本假定和方程 1.1 统一的基本假定,几何方程和物理方程 承载能力极限状态的表现为,受压侧混凝土达到极限压应变或者全截面受拉构件的受拉 1 较大侧钢筋 As 屈服。承载能力极限状态和正常使用应力计算状态不同，基本假定也不完全 不同，由于极限状态时混凝土材料的非线性特性,最大压应变对应的不是最大压应力,规范中 对受压区混凝土的应力图进行了简化，受压区则简化为从截面等效中和轴到受压边缘按混凝 土受压强度 fcd 的均匀应力分布。在受拉区忽略混凝土的抗拉作用。 几何方程则遵从平截面假定, 由受压区高度x换算的实际受压区高度xn和混凝土极限压 应变ε 得到整个截面沿梁高的应变分布。对于剪力滞比较明显的截面平截面假定具有一定 cu 的近似性,所以要考虑其有效宽度的影响。 钢筋的物理方程或应力应变本构关系曲线则简化为理想弹塑性的特征,在弹性阶段遵循 胡克定律,根据钢筋拉压应变决定钢筋的拉压应力。 E h x f (σ /ε f 1),β − − ≤σ ≤ （1） si cu S 0 i sd si sd E / , h• x f −σ ≤ε f β σ ≤