局部承压理论

1

下截面已属于全截面受压。一般把图 10-2b ）中所示的

N

图10-2构件端部的局部承受压区

a ）局部承压区

b ）横向正应力分布示意

c ）截面纵向正应力分布示意

局部承压区的应力状态较为复杂。当近似按平面应力问题分析时，局部承压区中任

正应力，在局部承压区的 AOBGFE 部分，x 为压应力，在其余部分为拉应力［图10-2b ） xmax 发生在局部承压区 ABCD

的中点附近。 y 为沿y 方向的正应力。

y 都是压应力，OY

轴处的压应力 y 较大，其中又以 0

点处为最大，即等于p 1。当b/a 值较大时，在试件A 、B 点附近，x 和y 都为拉应力,

局部承压

局部承压是指在构件的表面上，仅有部分面积承受压力的受力状态 10-1 )。

4

A

（

图

•)

图10-1 全部受压和局部承压

a ）全截面受压

b ）局部承压 如图

10-2所示，设构件截面积为

A ，正方形截面的宽度

为

b 。

在构件端面AB 中心部分 的较小面积A l （宽度为a ）上作用有压力 N ，其平均压应力为

P i ，此应力从构件端面向构

件内逐步扩散到一个较大的截面面积上。分析表明，在离端面距离 H 约等于b 处的横截面

CD 上，压应力基本上已均匀分布，其压应力集度为 P V

P i 。 也就是说，构件的 CD 面以 b

r

If

丄C

n

11

L ns

L _& ____ □

ABCD 区称为局部承压区。

•>

何一点将产生三种应力，即

x 为沿x 方向（图10-2所示试件横向）的

最大横向拉应力

在局部承压区内，绝大部分的

但其值都不大。

局部受压区内混凝土的抗压强度情况，可用图

10-3所示承压面积相同（150mm X

150mm ），而试件外形尺寸不同的混凝土轴心受压试验的抗压强度对比来说明，其中局 部承压试件尺寸为 450mm X 450mm X 450mm ,局部承压面积（以钢垫板计）为 150mm X 150mm 。试验结果表明，局部承压试件的抗压强度远高于同样承压面积的棱柱体抗压 强度（全截面受压），这主要是垫板下直接受压的混凝土的横向变形，不仅受钢垫板与 试件表面之间摩擦力的约束， 而且更主要的是受试件外围混凝土的约束，中间部分混凝

土纵向受压引起的横向扩张， 使外围混凝土受拉，其反作用力又使中间混凝土侧向受压， 限制了纵向裂缝的开展，因而其强度比棱柱体抗压强度大很多。

与全面积受压相比， 混凝土构件局部承压有如下特点： （1）构件表面受

（2）局部承压面积部分的混凝土抗压强度， 比全面积受压时混凝土

凝土产生裂缝。

局部承压是混凝土和钢筋混凝土结构中常见的受力形式之一。 例如：桥梁墩（台）帽直

接承受由支座垫板传来的局部集中荷载；

拱或刚架的铰接支承点； 后张法预应力混凝土构件

端部锚固区等。在工程实践中，因局部承压区混凝土开裂或局部承压能力不足而引起的事故 也屡有发生，因此，局部承压的计算是工程设计中必须予以注意的问题之一。

10.1局部承压的破坏形态和破坏机理

对于混凝土局部承压的破坏形态， 国内外进行了大量的研究。 研究表明，混凝土局部承 压的破坏形态主要与 A l /

A （ A |为局部承压面积，A 为试件截面面积）以及 A 在表面上的

位置有关。对于 A 对称布置于构件端面上的轴心局部承压，其破坏形态主要有三种，即

1）先开裂后破坏

当试件截面积与局部承压面积比较接近时（一般 Al A < 9），在约为50%~90%破坏荷

载时，试件某一侧面首先出现纵向裂缝。

随着荷载增加，裂缝逐渐延伸，其它侧面也相继出

b)

图10-3 局部承压试件破坏图（尺寸单位:

mm)

a ）全截面受压构件破坏（ CU

=16 MP a ） b ）局部承压试件破坏（ 仁=60 MP a

） C ）局部承压破坏时表面裂缝

综合上述可知，

压面积小于构件截面积;

抗压强度高；（3）在局部承压区的中部有横向拉应力 x （图

10-2）,这种横向拉应力可使混

8

I

现类似裂缝。最后承压面下的混凝土被冲切出一个楔形体［图 块而发生劈裂破坏。

2） —开裂即破坏

当试件截面积与局部承压面积相比较大时（一般 9V A/ A V 36）,试件一开裂就破

坏，破坏很突然，裂缝从顶面向下发展，裂缝宽度上大下小，局部承压面积外围混凝土 被劈成数块，而局部承压面下的混凝土被冲剪成一个楔形体［图

3）局部混凝土下陷

当试件的截面积与局部承压面积相比很大（一般 A/A >36）时，在试件整体破坏 前，局部承压面下的混凝土先局部下陷，沿局部承压面四周的混凝土出现剪切破坏，但 此时外围混凝土尚未劈裂，荷载还可以继续增加，直至外围混凝土被劈成数块而最终破 坏。

在实际工程中，前两种破坏形态较多。在局部承压试验中，试验荷载是通过局部承 压钢垫板作用在试件上， 这是与实际工程中局部承压作用形式是一致的。局部承压板与

混凝土接触面间有摩擦阻力，在破坏时，承压垫板下将出现楔形体。当 破坏是由于这个楔形体下陷而破坏，但这时试件并未劈裂；当 因楔形体的滑移使试件劈裂破坏；当 A/A V 9时，横向拉应力先使试件表面形成裂缝,

然后形成楔形体，最后，试件由楔形体劈裂而破坏。

图10-4 局部承压的破坏形态

a ）当 A/ A <9 时

b ）当 9< A/ A <36 时

关于混凝土局部承压的工作机理， 国内外学者提出过许多看法， 主要有两种理论，分别

为

1）套箍理论

这个理论认为，局部承压区的混凝土可看作是承受侧压力作用的混凝土芯块。 当局部荷

载作用增大时，受挤压的混凝土向外膨胀，而周围混凝土起着套箍作用而阻止其横向膨胀， 因此，挤

压区混凝土处于三向受压状态，

提高了芯块混凝土的抗压强度。

当周围混凝土环向

拉应力达到抗拉极限强度时，试件即告破坏，其受力模型如图

10-4a ）:,试件被劈成数

10-4b ）］。

A/A >36 时, 9V A/ A V 36时，试件 山Hill

10-5所示。