圆截面混凝土支护桩配筋的新算法李乾南1,熊宗海2(1.武汉科技大学中南分校,武汉430200;2.中国地质大学,武汉430074)摘要:在沿整个圆周均匀配筋与局部均匀配筋相结合的条件下,提出一种钢筋混凝土支护桩配筋的新实用方法,构建了一个函数数表,同时提出修正值公式。通地四个实例的计算表明,新方法可节省钢筋14%～31%,而仍保留仅沿整个圆周均匀配筋的优点。关键词:钢筋混凝土,支护柱,配筋中图分类号:TU473文献标识码:B文章编号:100423152(2011)04200782041引言目前,混凝土支护桩的圆截面抗弯有两种配筋方式,一是沿整个周边均匀配置纵向钢筋,二是在截面受拉区和受压区周边局部均匀配置纵向钢筋或集中纵向钢筋,其受弯承载力计算,《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)[1]作了明确规定。全圆周均匀配筋的优缺点是[2～4]:①形成刚劲钢筋笼,施工时需保证纵向钢筋直立,牢固不变位;②同一桩体,诸截面弯矩变向时,容易照顾,方便考虑;③无需另外设置纵向构造筋(一般约占纵向受力筋的15%～25%),可由纵向受力筋承担;④由于每根钢筋与中和轴的距离不等,距中和轴越近的钢筋,抗弯矩作用越小,不经济。而局部周边配筋的优缺点,恰恰与之相反,虽可节省钢筋,但施工与构造要求高,须复杂的设计。作者试图将此两种配筋结合在一起,即在截面整个周边除均匀配筋外,还在钢筋受拉屈服弧段内增加局部均匀钢筋,所增钢筋量为此段内原均匀配筋量的1～2倍,以达到扬长避短,互补完善的目的。理论上,可将《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)[5]中的(7.3.8-1)、(7.3.8-2)两式,除令N=0,Nηei=M(弯矩设计值)外,再各增加一项[6],亦即:α1fcAα(1-sin2πα2πα)+(α-αt)fyAs-nαsfyAs=0(1)M=23α1fcArsin3παπ+fyAsrssinπα+sinπαtπ+fyAsrsnsinπαsπ(2)αs=1πcos-1[-rrs+1.25(1+fy0.0033Es)1+r/rs1+rs/r(1-cosπα)](3)式中:αs为圆截面受拉钢筋屈服区面积的圆心角与2π的比值;α为圆截面受压区面积的圆心角与2π的比值;αt=1.25-2α,α>0.625时,取αt=0;r为圆截面半径,rs为纵向钢筋所在圆周半径;n为钢筋受拉屈服区内所增钢筋的倍数,一般n=1或2,其余字符意义详见规范[6]。为避免利用上述(1)、(2)和(3)式进行配筋计算时求解超越方程的麻烦,引入两个无量纲参数β、m,构建了一个函数αs(α)、β(α)和m(α)的数表,同时提供一对计算α、αs修正值的公式,以快速计算出所求数值。实例计算表明,新方法可节省钢筋14%～31%,而仍保留仅沿整个圆周均匀配筋的优点。2全α域的无量纲参数αs(α)、β(α)和m(α)的函数表引入无量纲参数,即β=fyAsα1fcA=fyAsfcmA、m=Mα1fcAr=MfcmAr,考虑一般rrs=1.16以及热轧钢筋性质[7],上述(1)、(2)和(3)式,可改写为:Φ(α,αs)=α-sin2πα2π-β(1.25-3α+nαs)(4)m=0.2122sin3πα+0.2744β[sinπα+sinπ(1.25-2α)+nsinπαs](5)收稿日期:2010210211作者简介:李乾南,男,教授级高工。©1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netΨ(α,αs)=2.080cosπα+cosπαs-0.9193(6)根据(4)、(5)和(6)式,可作出无量纲函数αs(α)、β(α)和m(α)的函数表1,供设计使用。表1αs(α)、β(α)和m(α)函数表序号ααsn=1n=2β=fyAs/fcmAm=M/fcmArβ=fyAs/fcmAm=M/fcmAr10.19290.79030.030030.052360.019480.0510120.20290.77120.035880.061700.023210.0599030.21290.75250.042560.072150.027430.0697740.22290.73440.050190.083820.032220.0806950.23290.71640.058880.096780.037630.0927260.24290.69840.068770.11120.043750.106070.25290.68070.080010.12710.050630.120480.26290.66330.092680.14460.058320.136290.27290.64560.10710.16390.067010.1534100.28290.62810.12360.18520.076720.1720110.29290.61070.14200.20840.087620.1921120.30290.59290.16320.23420.099840.2140130.31290.57510.18740.26260.11360.2377140.32290.55720.21470.29370.12910.2632150.33290.53920.24630.32830.14660.2910160.34290.52110.28300.36690.16630.3209170.35290.50260.32550.40990.18890.3536180.36290.48380.37530.45830.21450.3889190.37290.46470.43440.51...
