混凝土局部受压承载力计算方法浅析VIP免费

第20卷第5期哈尔滨师范大学自然科学学报Vo1．20，No．52O04NATURALSCmNCESJOURNALOFHARBINNORMALUNIVERSITY混凝土局部受压承载力计算方法浅析耿皓(哈尔滨商业大学)【摘要】作者根据混凝土及钢筋混凝土局部承压大量试验研究提出局压破坏形态、楔劈理论；建立局压抗裂度和承栽力计算方法、计算底面积A取值准则．关键词：楔劈；抗裂度；承栽力；Ab取值准则混凝土及钢筋混凝土局部承压是结构中基本的受力状态之一，如后张法预应力混凝土结构端锚区、柱与基础、巨型结构梁与墙、装配式结构柱接头和拱架结构铰接点等，均属于局部承压受力形式．在预应力混凝土和钢筋混凝土结构中，局压产生纵向裂缝或承载力不足而引起工程事故是屡见不鲜的．为此对混凝土及钢筋混凝土进行轴心、偏心及边角局压试验，考虑预留孔道及垫板刚度，间接配筋形式、位置及配筋大小等影响的试验．根据局压大量的试验研究：提出混凝土及钢筋混凝土局压的破坏形态；实测出局压变形的分布规律；提出局压的工作机理及楔劈强度理论；建立局压承载力和抗裂度的计算方法；建立局压计算底面积A的取值准则．1局部承压的应力分析结构在局部荷载作用下端部应力状态比较复杂．假定混凝土为各向同性的弹性体，采用有限元按平面和轴对称问题分析各种不同面积比A／A，局压区的应力状态．局压区压应力，和拉应力的分布如图1．应力曲线的特点：由于混凝土是固体材料，具有抗剪强度，致使集中力在固体体内逐步扩散．因此在靠近局压荷载的水平截面收稿日期：2004．一04—20轴线处压应力，达到最大值，压应力向两边逐渐减小，而在截面的边缘处可能出现拉应力，在高度h处的水平截面压应力：为均匀分布，h值约为截面边长尺寸．应力曲线的特点：根据平衡条件在轴线处的竖向截面上存在压、拉力相等的力偶；在截面的上部为压应力，，在截面的下部为拉应力，当面积比Ab／．4l=1．5—2．5时，拉应力or达到最大值一，其位置在较大范围内变动，大致位于1-2倍局压垫板短边宽度的高度处．h凿『lN／2—J_(一)●●I子-_-：●±!iM2图1a,b分别为局部承压区矿，应力分布2混凝土局部承压的破坏形态2．1先开裂后破坏面积比A／Al≤9时，局压区开裂荷载一般为破坏荷载50％～90％，随着荷载继续增加局压区又产生新的裂缝，荷载达到某维普资讯http://www.cqvip.com哈尔滨师范大学自然科学学报2004正一数值后垫板下混凝土冲切出楔形体，试件破坏时被劈裂成数块．2．2开裂即破坏面积比936时，局压垫板下混凝土压陷，垫板周边混凝土剪切破坏，垫板外混凝土尚未开裂；面积比更大时，垫板外混凝土还可能出现涌出破坏．钢筋混凝土局部承压破坏形态与间接配筋率大小有关，在正常配筋情况下属于延性破坏，其破坏形态为先开裂后破坏，但其开裂荷载较大，试件从开裂到破坏有更长的发展过程，裂缝多而细，破坏时应变急聚增大．3局部承压的应变场混凝土及钢筋混凝土局压应变场分为两部分：一为局压荷载与垫板下混凝土变形Ⅳ一△曲线，如图2．一一；口，j／l—I，O．⋯一——一⋯一●·-图2局部承压|『＼，一△曲线，v．△曲线分为三个阶段：o口为弹性阶段；ab为弹塑性阶段；bc为塑性阶段．Ⅳ一△曲线与混凝土全截面受压时一占曲线相似．局压区混凝土的横向变形的峰值位于高度为1—2倍垫板短边尺寸处．4局部承压的楔劈理论分析混凝土及钢筋混凝土局部承压的工作机理及强度理论有两种方法：一为套箍理论；二为楔劈理论．楔劈理论认为：根据结构端压区在局压荷载作用下的应力、和主应力迹线，如图3a，可将局压区比拟为带多根拉杆的拱结构，如图3b，对于空间问题可拟为带多根拉杆的穹顶，拉杆强度即为混凝土和间接配筋的强度．局压荷载较大时垫板下混凝土初步形成楔形体，当荷载增加到开裂荷载时，由于楔形体的弹性位移，在楔尖高度处拱拉杆内力最大，因此该处混图3a、b分别为局部承压区应力迹线和拱结构凝土首先达到拉杆强度而出现裂缝．楔形体上表面的几何形状与垫板相同，楔形体的楔尖夹角...