拉-压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
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国外桥梁 郭卫民 利用拉 压杆模型进行结构的受力分析和设计
东北公路 陈晓宝 结构混凝土拉压杆模型法配筋设计 合肥工 业大学学报 自然科学版 徐增权 钢筋混凝土薄膜元理论 建筑结构学报
王命平 钢筋混凝土结构的比拟桁架及其设计 建筑工程学院学报 自然科学版
青岛
责任编辑 傅春玲
拉-压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
基本假定 图 是建议牛腿部位的拉 压杆模型 模型 中有 根压杆 根拉杆和 个节点 利用这个模型 能分析钢筋混凝土短牛腿承受有竖向和水平集中力 作用下的力学性能 分析过程中采用了如下的基本 假定
图 假想的桁架杆件 压杆轴向受压 拉 杆轴向受拉 此外 连接拉杆和压杆的节点不承受弯 矩作用
压杆的横截面沿着杆长方向为一常量 由于纵向主筋的作用在节点区域产生拉应 变 混凝土的抗压强度将降低 混凝土压杆中的压应 力 节点区域的混凝土最大压应力取决于混凝土的 有效抗压强度 考虑混凝土的软化效应 对混凝土轴 心抗压强度进行折减而得到的强度称混凝土的有效 抗压强度
受压
混凝土 压杆
拉 压杆模型的建立
用拉 压杆模型法进行结构构件设计时 一般
先根据圣维南原理将整个结构构件划分为 区与
区 如图 所示阴影部分即为 区 并对给定结构构
件进行整体性静力分析 计算出结构构件支座反力
及截面内力 包括截面的轴力 剪力 弯矩及扭矩
从而得出 区与 区的外力 区的部分外力是由
对 区应力分析得到 这样 对 区很容易建立起
压杆模型的基本原理 同时通过一个设计实例说明拉 压杆模型的建立 设计准则 设计步骤等
关键词 拉 压杆模型 牛腿 桁架 有限元法
中图分类号
文献标识码
文章编号
对于钢筋混凝土结构构件 现行规范一般采用 以截面为分析对象的极限状态设计法 截面内力法 进行设计 首先确定外部作用在结构构件的控制截 面上产生的内力 如轴力 剪力 弯矩 扭矩或它们的 组合 然后根据不同的内力情况采用相应的理论计 算公式 或经验计算公式 进行截面配筋设计 截面 内力法用于结构构件中截面应变分布连续规则 即 符合贝努利假定的区域 国际上称之为 区 是合 理适用的 但对结构构件中截面应变分布非线性且
6.陈晓宝 结构混凝土拉压杆模型法配筋设计[期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版) 2001(02)
7.郭卫民 利用拉-压杆模型进行结构的受力分析和设计 1999(03)
8.孙传洲 顶部和底部荷载共同作用下深梁的拉压杆模型[期刊论文]-国外桥梁 2001(02) 9.周履 用软化桁架模型设计在扭矩作用下的混凝土多室箱梁桥[期刊论文]-世界桥梁 2002(03) 10.周履 压杆-拉杆模型在混凝土结构设计中的应用[期刊论文]-世界桥梁 2002(定值 其最
图
区的拉 压杆模型
大拉应力不超过钢筋的屈服强度
第期
刘华新等 拉 压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
假定拉杆完全锚固 也就是假定的拉 压杆
模型不发生钢筋的粘结滑移破坏 因此 每个节点都
能够有效地将拉杆锚固在适当的位置 因而桁架不
会发生节点破坏
注
受力钢筋 拉杆
本文读者也读过(10条) 1. 高兰琴.苏小卒 框架角节点承载力相关曲面的拉压杆模型分析[会议论文]-2006 2. 孙传洲.夏学军 顶部和底部荷载共同作用下深梁的拉压杆模型[期刊论文]-国外桥梁2001(2) 3. 方从启.赵建立.程书剑 预应力混凝土锚固区设计的拉─压杆模型试验研究[会议论文]-2007 4. 黄颖.张百胜.HUANG Ying.ZHANG Bai-sheng 钢筋混凝土深受弯试验梁的拉压杆模型分析[期刊论文]-山西建 筑2008,34(32) 5. 张文学.龙佩恒.李建中.Zhang Wenxue.Long Peiheng.Li Jianzhong 混凝土拉压杆模型最小拉压杆夹角取值 范围研究[期刊论文]-石家庄铁道学院学报2007,20(4) 6. 骆乔.侯建国 中美混凝土结构设计规范牛腿设计的比较[会议论文]-2006 7. 李静.蔡健 钢筋混凝土开圆孔梁的拉压杆模型分析[会议论文]-1999 8. 刘华新.邢颖.LIU Hua-xin.XING Ying 拉-压杆模型在混凝土结构教学中的应用[期刊论文]-高等建筑教育 2005,14(4) 9. 陈晓宝.王成刚.滕育梅.CHEN Xiao-bao.WANG Cheng-gang.TENG Yu-mei 结构混凝土拉压杆模型法配筋设计 [期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版)2001,24(2) 10. 刘清山.梁兴文.LIU Qing-shan.LIANG Xing-wen 抗震剪力墙小跨高比连梁受剪承载力的软化拉压杆模型解 [期刊论文]-建筑科学2008,24(7)
引证文献(5条)
1.刘晖 牛腿区域加固处理的研究[期刊论文]-山西建筑 2010(1) 2.王振力.刘华新.董傲霜.张旭 短牛腿抗剪强度的敏感性因素分析[期刊论文]-特种结构 2009(1) 3.刘华新.毕重.赵琳 应用简化的软化桁架模型设计钢筋混凝土短牛腿[期刊论文]-武汉理工大学学报（交通科学
结构材料 当混凝土用于承重结构时 其受拉区将开
裂 因而必须用一种抗拉强度高的材料来加强 例如
钢筋 钢纤维 玻璃纤维和碳纤维等 混凝土中的钢
筋数量要通过设计来确定 使其能够承担混凝土所
不能承担的拉力 应用混凝土抗压 钢筋抗拉的概
念 就形成了 拉 压杆模型 这一模型认为 混凝
土压杆和钢筋拉杆构成了桁架 可以承受所作用的
很不规则的区域 国际上称之为 区 如牛腿 桩基 承台等 以截面内力法进行设计就显得不太合理 而 规范一般采用经验方法或局部加强的构造配筋方法 来保证结构构件的安全性 也不是理想的设计方法 为了解决上述问题同时探索混凝土结构构件配筋设 计的新方法 自 世纪 年代以来 国外不少学者 在此方面进行了有益的探索 研究成果不少 拉 压 杆模型法就是其中较成熟的方法之一 现已形成用 于结构设计的完整设计原则与具体设计步骤 然而
11.周履 钢筋混凝土和预应力混凝土截面考虑混凝土软化的抗扭强度简化计算模型 1999(02) 12.ASCE-ACICommittee445 Recent Approach Estoshear Strength of Squat Walls
13.周履 结构混凝土通向协调设计的压杆-拉杆模型[期刊论文]-国外桥梁 2001(04)
压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用刘华新辽宁工学院土木建筑系辽宁锦州辽宁锦州有限元法中图分类号现行规范一般采用以截面为分析对象的极限状态设计法首先确定外部作用在结构构件的控制截面上产生的内力扭矩或它们的组合然后根据不同的内力情况采用相应的理论计算公式截面内力法用于结构构件中截面应变分布连续规则但对结构构件中截面应变分布非线性且很不规则的区域规范一般采用经验方法或局部加强的构造配筋方法来保证结构构件的安全性为了解决上述问题同时探索混凝土结构构件配筋设计的新方法国外不少学者在此方面进行了有益的探索现已形成用于结构设计的完整设计原则与具体设计步骤进行结构混凝土配筋设计方面还缺乏系统的研究本文仅以牛腿为例简单介绍拉压杆模型的建立混凝土是一种抗压强度很高而抗拉强度很低的结构材料例如钢筋混凝土中的钢筋数量要通过设计来确定使其能够承担混凝土所不能承担的拉力可以承受所作用的荷载用钢箍加固他的花盆以来压杆模型来设计混凝土结构国外一些学者才提出直接根据替代原结构的拉其设计思想是直接依据有限元程序分析得到的结构内部应力分布图及应力曲线图将同一方向上主要的拉压杆交汇区以节点模拟从而建立一个替代原结构的拉根据作用在模型上的内外力平衡条件计算出模型内杆件的内力压杆模型法的具体设计准则进行压杆与节点区的混凝土应力安全验算并对拉杆进行配筋设计模型中有利用这个模型能分析钢筋混凝土短牛腿承受有竖向和水平集中力作用下的力学性能分析过程中采用了如下的基本假定连接拉杆和压杆的节点不承受弯矩作用节点区域的混凝土最大压应力取决于混凝土的有效抗压强度对混凝土轴心抗压强度进行折减而得到的强度称混凝土的有效抗压强度每个节点都能够有效地将拉杆锚固在适当的位置因而桁架不会发生节点破坏受压混凝土一般先根据圣维南原理将整个结构构件划分为并对给定结构构件进行整体性静力分析计算出结构构件支座反力及截面内力区很容易建立起标准桁架模型并按拉压杆模型分别进行设计压杆模型法设计的关键所在根据弹性有限元分析得到的应力分布图和相应截面的应力分布图来建立拉拉杆或支承面所限定的节点区使节点区应力小于容许的限值压杆由通过中心线的桁架压杆所代表拉杆则由通过钢筋重心线的桁架拉杆所代表拉杆和作用荷载或反力的交点应考虑到节点区的实际尺寸节点区的尺寸取决于承压板的尺寸确实保证拉杆有足够的锚固力并分布在足够的锚固面积上用有效压杆面积计算并校核关键截面的压杆应力压杆模型法是建立在反映钢筋混凝土结构构件内部真实
第 卷第 期 年月
辽宁工学院学报
拉 压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
刘华新 邢 颖
辽宁工学院 土木建筑系 辽宁 锦州
刘舰 魏巍
辽宁工学院
中心 辽宁 锦州
摘 要 钢筋混凝土结构构件的设计一般采用截面内力法进行受力分析 然后采用经验公式进行配筋设计 国
际上比较常用的方法是应用拉 压杆模型法进行结构构件的配筋设计 本文以钢筋混凝土短牛腿为例 阐述拉
相应截面的应力分布图来建立拉 压杆模型
根据弹性有限元分析并结合 荷载传力路
径 建立拉 压杆模型 此方法较为有效
设计步骤
依据有限元分析并结合 荷载传力路径 勾 划出 区 内的力流并定出由压杆 拉杆或支承面 所限定的节点区
确定荷载及反力面积的尺寸 使节点区应 力小于容许的限值
确定桁架模型的几何尺寸 压杆由通过中 心线的桁架压杆所代表 拉杆则由通过钢筋重心线 的桁架拉杆所代表 桁架节点位于压杆 拉杆和作用 荷载或反力的交点 在确定几何尺寸时 应考虑到节 点区的实际尺寸 当有承压板时 节点区的尺寸取决 于承压板的尺寸 以及拉杆的锚固细节
参考文献
周履 结构混凝土通向协调设计的压杆 拉杆模型 国外桥梁 周履 钢筋混凝土和预应力混凝土截面考虑混凝土软化 的抗扭强度简化计算模型 国外桥梁
周履 压杆 拉杆模型在混凝土结构设计中的应用 世界桥梁 周履 用软化桁架模型设计在扭矩作用下的混凝土多室 箱梁桥 世界桥梁 孙传洲 顶部和底部荷载共同作用下深梁的拉压杆模型
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
刘华新， 邢颖， 刘舰， 魏巍， LIU Hua-xin， XING Ying， LIU Jian， WEI Wei 刘华新,刘舰,魏巍,LIU Hua-xin,LIU Jian,WEI Wei(辽宁工学院,土木建筑系,辽宁,锦州 ,121001)， 邢颖,XING Ying(辽宁工学院,CAD中心,辽宁,锦州,121001)
荷载 自从 年法国园丁
用钢箍加固他
的花盆以来 工程师已经自觉地应用拉 压杆模型
来设计混凝土结构
拉 压杆模型的设计依据
世纪 年代 国外一些学者才提出直接根据
替代原结构的拉 压杆模型来完成结构各部分设计
的拉 压杆模型法 其设计思想是直接依据有限元
程序分析得到的结构内部应力分布图及应力曲线图
或荷载传力路径 分析出整个结构内部的 力流
标准桁架模型并按拉 压杆模型法进行设计 而对
区必须根据各自情况建立不同的拉 压杆模型分
别进行设计 因此 对于 区正确建立替代原结构构
件的拉 压杆模型是用拉 压杆模型法设计的关键
所在 通常根据实际条件以及建模经验来建立 区
的拉 压杆模型 一般有 种方法
根据 荷载传力路径 建立拉 压杆模型
根据弹性有限元分析得到的应力分布图和
与工程版） 2008(2)
4.陈礼和.袁明亮.赵玉新.李根鑫 小剪跨比牛腿承载性能试验研究[期刊论文]-河海大学学报（自然科学版）
2008(4) 5.马木欣 拉压杆理论及其在预应力缺陷桥梁中的应用研究[学位论文]硕士 2006
本文链接：/Periodical_lngxyxb200501011.aspx
收稿日期
基金项目 辽宁工学院教师科研启动基金项目资助
作者简介 刘华新
男 辽宁大连人 副教授 博士生
辽宁工学院学报
第卷
我国至今在应用 拉 压杆模型法 进行结构混凝土 配筋设计方面还缺乏系统的研究 本文仅以牛腿为 例简单介绍拉 压杆模型的建立 设计步骤等
拉 压杆模型的建立
混凝土是一种抗压强度很高而抗拉强度很低的
而不是求某一特定截面上的力 将同一方向上主要
的拉压杆交汇区以节点模拟 从而建立一个替代原
结构的拉 压杆模型 即通常所谓的桁架模型 并 根据作用在模型上的内外力平衡条件计算出模型内 杆件的内力 然后 按照拉 压杆模型法的具体设计 准则进行压杆与节点区的混凝土应力安全验算 从 而确定结构截面尺寸是否满足要求 并对拉杆进行 配筋设计 最后 再按一定的要求进行结构整体配 筋
辽宁工学院学报 JOURNAL OF LIAONING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2005,25(1) 5次
参考文献(13条) 1.Stephen J.Foster Evalution of Efficiency Factor Model used in Strut-and-Tie Modeling of Nonflexural Members 2.Shyh-Jiann Hwang Strength Prediction for Discontinuity Regions by Softened Strut-and-Tie Model [外文期刊] 3.K H Tan Directstrut-and-tie Model for Prestressed Deep Beams[外文期刊] 2001(09) 4.王命平 钢筋混凝土结构的比拟桁架及其设计 1995 5.徐增权 钢筋混凝土薄膜元理论 1995(05)
确定桁架中各杆件所受的力 确定拉杆钢筋所需面积 确实保证拉杆有足够的锚固力并分布在足 够的锚固面积上 以满足节点区的应力限值 用有效压杆面积计算并校核关键截面的压
杆应力
结论
拉 压杆模型法是建立在反映钢筋混凝土结构 构件内部真实传力机制的模型之上的方法 而且满 足塑性下限定理 即只要拉 压杆模型代表混凝土 结构内部真实可靠的传力机制 并且既能满足混凝 土塑性变形能力的限制 又能达到外部作用与内部 抗力的平衡 则该模型体系就能保证结构设计的合 理与安全 由此可见 按此方法设计的结构构件概念 明确 传力途径清晰 安全可靠且有理论依据的
东北公路 陈晓宝 结构混凝土拉压杆模型法配筋设计 合肥工 业大学学报 自然科学版 徐增权 钢筋混凝土薄膜元理论 建筑结构学报
王命平 钢筋混凝土结构的比拟桁架及其设计 建筑工程学院学报 自然科学版
青岛
责任编辑 傅春玲
拉-压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
基本假定 图 是建议牛腿部位的拉 压杆模型 模型 中有 根压杆 根拉杆和 个节点 利用这个模型 能分析钢筋混凝土短牛腿承受有竖向和水平集中力 作用下的力学性能 分析过程中采用了如下的基本 假定
图 假想的桁架杆件 压杆轴向受压 拉 杆轴向受拉 此外 连接拉杆和压杆的节点不承受弯 矩作用
压杆的横截面沿着杆长方向为一常量 由于纵向主筋的作用在节点区域产生拉应 变 混凝土的抗压强度将降低 混凝土压杆中的压应 力 节点区域的混凝土最大压应力取决于混凝土的 有效抗压强度 考虑混凝土的软化效应 对混凝土轴 心抗压强度进行折减而得到的强度称混凝土的有效 抗压强度
受压
混凝土 压杆
拉 压杆模型的建立
用拉 压杆模型法进行结构构件设计时 一般
先根据圣维南原理将整个结构构件划分为 区与
区 如图 所示阴影部分即为 区 并对给定结构构
件进行整体性静力分析 计算出结构构件支座反力
及截面内力 包括截面的轴力 剪力 弯矩及扭矩
从而得出 区与 区的外力 区的部分外力是由
对 区应力分析得到 这样 对 区很容易建立起
压杆模型的基本原理 同时通过一个设计实例说明拉 压杆模型的建立 设计准则 设计步骤等
关键词 拉 压杆模型 牛腿 桁架 有限元法
中图分类号
文献标识码
文章编号
对于钢筋混凝土结构构件 现行规范一般采用 以截面为分析对象的极限状态设计法 截面内力法 进行设计 首先确定外部作用在结构构件的控制截 面上产生的内力 如轴力 剪力 弯矩 扭矩或它们的 组合 然后根据不同的内力情况采用相应的理论计 算公式 或经验计算公式 进行截面配筋设计 截面 内力法用于结构构件中截面应变分布连续规则 即 符合贝努利假定的区域 国际上称之为 区 是合 理适用的 但对结构构件中截面应变分布非线性且
6.陈晓宝 结构混凝土拉压杆模型法配筋设计[期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版) 2001(02)
7.郭卫民 利用拉-压杆模型进行结构的受力分析和设计 1999(03)
8.孙传洲 顶部和底部荷载共同作用下深梁的拉压杆模型[期刊论文]-国外桥梁 2001(02) 9.周履 用软化桁架模型设计在扭矩作用下的混凝土多室箱梁桥[期刊论文]-世界桥梁 2002(03) 10.周履 压杆-拉杆模型在混凝土结构设计中的应用[期刊论文]-世界桥梁 2002(定值 其最
图
区的拉 压杆模型
大拉应力不超过钢筋的屈服强度
第期
刘华新等 拉 压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
假定拉杆完全锚固 也就是假定的拉 压杆
模型不发生钢筋的粘结滑移破坏 因此 每个节点都
能够有效地将拉杆锚固在适当的位置 因而桁架不
会发生节点破坏
注
受力钢筋 拉杆
本文读者也读过(10条) 1. 高兰琴.苏小卒 框架角节点承载力相关曲面的拉压杆模型分析[会议论文]-2006 2. 孙传洲.夏学军 顶部和底部荷载共同作用下深梁的拉压杆模型[期刊论文]-国外桥梁2001(2) 3. 方从启.赵建立.程书剑 预应力混凝土锚固区设计的拉─压杆模型试验研究[会议论文]-2007 4. 黄颖.张百胜.HUANG Ying.ZHANG Bai-sheng 钢筋混凝土深受弯试验梁的拉压杆模型分析[期刊论文]-山西建 筑2008,34(32) 5. 张文学.龙佩恒.李建中.Zhang Wenxue.Long Peiheng.Li Jianzhong 混凝土拉压杆模型最小拉压杆夹角取值 范围研究[期刊论文]-石家庄铁道学院学报2007,20(4) 6. 骆乔.侯建国 中美混凝土结构设计规范牛腿设计的比较[会议论文]-2006 7. 李静.蔡健 钢筋混凝土开圆孔梁的拉压杆模型分析[会议论文]-1999 8. 刘华新.邢颖.LIU Hua-xin.XING Ying 拉-压杆模型在混凝土结构教学中的应用[期刊论文]-高等建筑教育 2005,14(4) 9. 陈晓宝.王成刚.滕育梅.CHEN Xiao-bao.WANG Cheng-gang.TENG Yu-mei 结构混凝土拉压杆模型法配筋设计 [期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版)2001,24(2) 10. 刘清山.梁兴文.LIU Qing-shan.LIANG Xing-wen 抗震剪力墙小跨高比连梁受剪承载力的软化拉压杆模型解 [期刊论文]-建筑科学2008,24(7)
引证文献(5条)
1.刘晖 牛腿区域加固处理的研究[期刊论文]-山西建筑 2010(1) 2.王振力.刘华新.董傲霜.张旭 短牛腿抗剪强度的敏感性因素分析[期刊论文]-特种结构 2009(1) 3.刘华新.毕重.赵琳 应用简化的软化桁架模型设计钢筋混凝土短牛腿[期刊论文]-武汉理工大学学报（交通科学
结构材料 当混凝土用于承重结构时 其受拉区将开
裂 因而必须用一种抗拉强度高的材料来加强 例如
钢筋 钢纤维 玻璃纤维和碳纤维等 混凝土中的钢
筋数量要通过设计来确定 使其能够承担混凝土所
不能承担的拉力 应用混凝土抗压 钢筋抗拉的概
念 就形成了 拉 压杆模型 这一模型认为 混凝
土压杆和钢筋拉杆构成了桁架 可以承受所作用的
很不规则的区域 国际上称之为 区 如牛腿 桩基 承台等 以截面内力法进行设计就显得不太合理 而 规范一般采用经验方法或局部加强的构造配筋方法 来保证结构构件的安全性 也不是理想的设计方法 为了解决上述问题同时探索混凝土结构构件配筋设 计的新方法 自 世纪 年代以来 国外不少学者 在此方面进行了有益的探索 研究成果不少 拉 压 杆模型法就是其中较成熟的方法之一 现已形成用 于结构设计的完整设计原则与具体设计步骤 然而
11.周履 钢筋混凝土和预应力混凝土截面考虑混凝土软化的抗扭强度简化计算模型 1999(02) 12.ASCE-ACICommittee445 Recent Approach Estoshear Strength of Squat Walls
13.周履 结构混凝土通向协调设计的压杆-拉杆模型[期刊论文]-国外桥梁 2001(04)
压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用刘华新辽宁工学院土木建筑系辽宁锦州辽宁锦州有限元法中图分类号现行规范一般采用以截面为分析对象的极限状态设计法首先确定外部作用在结构构件的控制截面上产生的内力扭矩或它们的组合然后根据不同的内力情况采用相应的理论计算公式截面内力法用于结构构件中截面应变分布连续规则但对结构构件中截面应变分布非线性且很不规则的区域规范一般采用经验方法或局部加强的构造配筋方法来保证结构构件的安全性为了解决上述问题同时探索混凝土结构构件配筋设计的新方法国外不少学者在此方面进行了有益的探索现已形成用于结构设计的完整设计原则与具体设计步骤进行结构混凝土配筋设计方面还缺乏系统的研究本文仅以牛腿为例简单介绍拉压杆模型的建立混凝土是一种抗压强度很高而抗拉强度很低的结构材料例如钢筋混凝土中的钢筋数量要通过设计来确定使其能够承担混凝土所不能承担的拉力可以承受所作用的荷载用钢箍加固他的花盆以来压杆模型来设计混凝土结构国外一些学者才提出直接根据替代原结构的拉其设计思想是直接依据有限元程序分析得到的结构内部应力分布图及应力曲线图将同一方向上主要的拉压杆交汇区以节点模拟从而建立一个替代原结构的拉根据作用在模型上的内外力平衡条件计算出模型内杆件的内力压杆模型法的具体设计准则进行压杆与节点区的混凝土应力安全验算并对拉杆进行配筋设计模型中有利用这个模型能分析钢筋混凝土短牛腿承受有竖向和水平集中力作用下的力学性能分析过程中采用了如下的基本假定连接拉杆和压杆的节点不承受弯矩作用节点区域的混凝土最大压应力取决于混凝土的有效抗压强度对混凝土轴心抗压强度进行折减而得到的强度称混凝土的有效抗压强度每个节点都能够有效地将拉杆锚固在适当的位置因而桁架不会发生节点破坏受压混凝土一般先根据圣维南原理将整个结构构件划分为并对给定结构构件进行整体性静力分析计算出结构构件支座反力及截面内力区很容易建立起标准桁架模型并按拉压杆模型分别进行设计压杆模型法设计的关键所在根据弹性有限元分析得到的应力分布图和相应截面的应力分布图来建立拉拉杆或支承面所限定的节点区使节点区应力小于容许的限值压杆由通过中心线的桁架压杆所代表拉杆则由通过钢筋重心线的桁架拉杆所代表拉杆和作用荷载或反力的交点应考虑到节点区的实际尺寸节点区的尺寸取决于承压板的尺寸确实保证拉杆有足够的锚固力并分布在足够的锚固面积上用有效压杆面积计算并校核关键截面的压杆应力压杆模型法是建立在反映钢筋混凝土结构构件内部真实
第 卷第 期 年月
辽宁工学院学报
拉 压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
刘华新 邢 颖
辽宁工学院 土木建筑系 辽宁 锦州
刘舰 魏巍
辽宁工学院
中心 辽宁 锦州
摘 要 钢筋混凝土结构构件的设计一般采用截面内力法进行受力分析 然后采用经验公式进行配筋设计 国
际上比较常用的方法是应用拉 压杆模型法进行结构构件的配筋设计 本文以钢筋混凝土短牛腿为例 阐述拉
相应截面的应力分布图来建立拉 压杆模型
根据弹性有限元分析并结合 荷载传力路
径 建立拉 压杆模型 此方法较为有效
设计步骤
依据有限元分析并结合 荷载传力路径 勾 划出 区 内的力流并定出由压杆 拉杆或支承面 所限定的节点区
确定荷载及反力面积的尺寸 使节点区应 力小于容许的限值
确定桁架模型的几何尺寸 压杆由通过中 心线的桁架压杆所代表 拉杆则由通过钢筋重心线 的桁架拉杆所代表 桁架节点位于压杆 拉杆和作用 荷载或反力的交点 在确定几何尺寸时 应考虑到节 点区的实际尺寸 当有承压板时 节点区的尺寸取决 于承压板的尺寸 以及拉杆的锚固细节
参考文献
周履 结构混凝土通向协调设计的压杆 拉杆模型 国外桥梁 周履 钢筋混凝土和预应力混凝土截面考虑混凝土软化 的抗扭强度简化计算模型 国外桥梁
周履 压杆 拉杆模型在混凝土结构设计中的应用 世界桥梁 周履 用软化桁架模型设计在扭矩作用下的混凝土多室 箱梁桥 世界桥梁 孙传洲 顶部和底部荷载共同作用下深梁的拉压杆模型
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
刘华新， 邢颖， 刘舰， 魏巍， LIU Hua-xin， XING Ying， LIU Jian， WEI Wei 刘华新,刘舰,魏巍,LIU Hua-xin,LIU Jian,WEI Wei(辽宁工学院,土木建筑系,辽宁,锦州 ,121001)， 邢颖,XING Ying(辽宁工学院,CAD中心,辽宁,锦州,121001)
荷载 自从 年法国园丁
用钢箍加固他
的花盆以来 工程师已经自觉地应用拉 压杆模型
来设计混凝土结构
拉 压杆模型的设计依据
世纪 年代 国外一些学者才提出直接根据
替代原结构的拉 压杆模型来完成结构各部分设计
的拉 压杆模型法 其设计思想是直接依据有限元
程序分析得到的结构内部应力分布图及应力曲线图
或荷载传力路径 分析出整个结构内部的 力流
标准桁架模型并按拉 压杆模型法进行设计 而对
区必须根据各自情况建立不同的拉 压杆模型分
别进行设计 因此 对于 区正确建立替代原结构构
件的拉 压杆模型是用拉 压杆模型法设计的关键
所在 通常根据实际条件以及建模经验来建立 区
的拉 压杆模型 一般有 种方法
根据 荷载传力路径 建立拉 压杆模型
根据弹性有限元分析得到的应力分布图和
与工程版） 2008(2)
4.陈礼和.袁明亮.赵玉新.李根鑫 小剪跨比牛腿承载性能试验研究[期刊论文]-河海大学学报（自然科学版）
2008(4) 5.马木欣 拉压杆理论及其在预应力缺陷桥梁中的应用研究[学位论文]硕士 2006
本文链接：/Periodical_lngxyxb200501011.aspx
收稿日期
基金项目 辽宁工学院教师科研启动基金项目资助
作者简介 刘华新
男 辽宁大连人 副教授 博士生
辽宁工学院学报
第卷
我国至今在应用 拉 压杆模型法 进行结构混凝土 配筋设计方面还缺乏系统的研究 本文仅以牛腿为 例简单介绍拉 压杆模型的建立 设计步骤等
拉 压杆模型的建立
混凝土是一种抗压强度很高而抗拉强度很低的
而不是求某一特定截面上的力 将同一方向上主要
的拉压杆交汇区以节点模拟 从而建立一个替代原
结构的拉 压杆模型 即通常所谓的桁架模型 并 根据作用在模型上的内外力平衡条件计算出模型内 杆件的内力 然后 按照拉 压杆模型法的具体设计 准则进行压杆与节点区的混凝土应力安全验算 从 而确定结构截面尺寸是否满足要求 并对拉杆进行 配筋设计 最后 再按一定的要求进行结构整体配 筋
辽宁工学院学报 JOURNAL OF LIAONING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2005,25(1) 5次
参考文献(13条) 1.Stephen J.Foster Evalution of Efficiency Factor Model used in Strut-and-Tie Modeling of Nonflexural Members 2.Shyh-Jiann Hwang Strength Prediction for Discontinuity Regions by Softened Strut-and-Tie Model [外文期刊] 3.K H Tan Directstrut-and-tie Model for Prestressed Deep Beams[外文期刊] 2001(09) 4.王命平 钢筋混凝土结构的比拟桁架及其设计 1995 5.徐增权 钢筋混凝土薄膜元理论 1995(05)
确定桁架中各杆件所受的力 确定拉杆钢筋所需面积 确实保证拉杆有足够的锚固力并分布在足 够的锚固面积上 以满足节点区的应力限值 用有效压杆面积计算并校核关键截面的压
杆应力
结论
拉 压杆模型法是建立在反映钢筋混凝土结构 构件内部真实传力机制的模型之上的方法 而且满 足塑性下限定理 即只要拉 压杆模型代表混凝土 结构内部真实可靠的传力机制 并且既能满足混凝 土塑性变形能力的限制 又能达到外部作用与内部 抗力的平衡 则该模型体系就能保证结构设计的合 理与安全 由此可见 按此方法设计的结构构件概念 明确 传力途径清晰 安全可靠且有理论依据的