局部承压理论(试题学习)

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（图10-1）。

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1p ，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 ＜1p 。也就是说，构件的CD 面以下截面已属于全截面受压。一般把图10-2b ）中所示的ABCD 区称为局部承压区。

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，局部承压区中任何一点将产生三种应力，即x σ、y σ和τ。x σ为沿x 方向（图10-2所示试件横向）的

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

最大横向拉应力m ax x σ发生在局部承压区ABCD 的中点附近。y σ为沿y 方向的正应力。在局部承压区内，绝大部分的y σ都是压应力，OY 轴处的压应力y σ较大，其中又以O 点处为最大，即等于1p 。当/b a 值较大时，在试件A 、B 点附近，x σ和y σ都为拉应力，

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 ×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 ×450mm ×450mm ，局部承压面积（以钢垫板计）为150mm ×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。

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 f ＝16a MP ） b)局部承压试件破坏（cu f β＝60a MP ） c)局部承压破坏时表面裂缝

综合上述可知，与全面积受压相比，混凝土构件局部承压有如下特点：（1）构件表面受压面积小于构件截面积；（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抗压强度高；（3）在局部承压区的中部有横向拉应力x σ（图10-2），这种横向拉应力可使混凝土产生裂缝。

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/l A A （l A 为局部承压面积，A 为试件截面面积）以及l A 在表面上的位置有关。对于l 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/l A A ＜9），在约为50%~90%破坏荷