对于周边均匀配筋的圆形偏心受压构件

§7.5 工字形和T形截 面偏心受压构件计算

为了节省混凝土和减轻自重，对于截面尺寸较 大的偏心受压构件，一般采用工字形、箱形和 T形截面，例如大跨径拱桥的拱肋、钢筋混凝 土刚架的立柱、斜拉桥的索塔以及钢筋混凝土 薄壁墩等，常采用这些截面型式。 试验研究和计算分析表明，工字形、箱形、T 形截面偏心受压构件的破坏形态，计算方法及 原则都与矩形截面偏心受压构件相同，可分为 大偏心受压和小偏心受压两类偏心受压构件， 仅截面的几何特征值不同。工字形截面除去其 受拉翼板，即成为具有受压翼板的T形截面， 而箱形截面也很容易化为等效工字形截面来计 算，可以说工字形截面偏心受压构件具有T形 截面和箱形截面偏心受压构件的共性。

基本计算公式为：
（7-34）
（7-35） 式中： ， 心轴至受压区边缘的距离。 适用条件是： x≤ξbh0 2a’s≤x≤h’f h'f为截面受压翼板厚度。 ， 为截面形


x < 2a's时，应按式7-12计算，即
※当h′f <x

≤(h-hf) 时，受压区高度x位于腹板
(7-38)
(7-39) （7-40）
（7-47）
式中： y's为截面形心轴至偏心压力作用一侧截面边缘的距 离。 式（7-34）～式（7-47）给出工字形截面偏心受压构件 正截面承载力计算公式 当hf=0,bf=b 时，即为T形截面承载力计算公式 当h'f=hf=0,b'f=bf=b 时，即为矩形截面承载力计算公 式。



内（图7-20）。 基本计算公式为：
图7-20 h'f <x ≤(h-hf)时的工字形截面

对于式（7-38）中钢筋的应力取值规定为： 当x≤ξbh0时，取σs=fsd 当x>ξbh0 时，取

※当(h-hf<x≤h) 时，受压区高度x进入工字形截面的受 拉或受压较小翼板内（图7-21）。 这时，显然是小偏心受压，基本计算公式为：
7.5.2截面配筋计算 工字形、箱形和T形截面的偏心受压构件中，T 形截面采用非对称配筋形式；工字形截面和箱 形截面可采用非对称配筋形式，也可以采用对 称配筋形式。 与矩形截面相似，在进行偏心受压构件的截面 设计时，一般是已知截面作用效应Md 、Nd 或 偏心距，材料强度、截面尺寸及构件的计算长 度，求截面纵筋数量。只是在计算截面的几何 特征时，应考虑截面形式的特点。在实际工程 中，工字形截面偏心受压构件一般采用对称配 筋，因此，以下仅介绍对称配筋的工字形截面 的计算方法。

对称配筋截面指的是截面对称且钢筋配置对称，
对于对称配筋的工字形和箱形截面，就是

1）截面设计 对于对称配筋截面，可由式（7-38）并且 取 ， 可得到
当 当
时，按大偏心受压计算 时，按小偏 心受压计算

（1）当 时， 若 ，中和轴位于肋板中，则 可将x代入式（7-39），求得钢筋截面面 积为
式中


7.5.1基本计算公式 工字形偏心受压构件，也有大偏心受压和小 偏心受压两种情况，取决于截面受压区高度x， 但是，与矩形截面不同之处是随受压区高度x 的不同，受压区形状不同（图7-18），因而 计算公式有所不同。
图7-18 不同受压区高度x的工字形截面


※当x≤h’f 时，受 压高度位于工字形 截面受压翼板内 （图7-19），属于 大偏心受压。 图7-19 x≤h‘f时的 工字形截面（见右 图）

若 ，中和轴位于受压翼板内，应该 重新计算受压区高度：

则所需钢筋截面为：

当 时，则可按矩形截面方法计算，即 用（7-18）来计算所需钢筋

•
• • • •
（2）当 时 必须重新计算受压区高度x，然后代入相应 公式求得 。 计算受压区高度x时，采用与相应的基本公 式联立求解 例如: 当 时，应与式（7-38）和式（739）联立求解 当 时， 应与式（7-41）和式 （7-42）联立求解，将导致关于的一元三次 方程的求解
7.6.1基本假定 试验研究，钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件 的破坏，最终表现为受压构件那样的“受拉破 坏”和“受压破坏”两种形态。对于钢筋沿圆 周边均匀布置的圆形截面，构件破坏时各根钢 筋的应变不等，应力也不尽相同。 其正截面承载力计算的基本假定是： 1.受压区混凝土极限压应变 εcu=0.0033 2.平截面假定 3.忽略Concr抗拉作用 4.理想弹塑性材料


在设计时，也可以近似采用下式求截面受压区 相对高度系数 ： 当

当

当
时，取
2）截面承载力复核 截面承载力复核与矩形截面偏心受压构件的计
算方法相同，只是计算公式不同
§7.6 圆形截面偏压 构件的承载力计算


应用于桥梁墩（台）力及基础工程中。 圆柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，其纵向筋，一 般沿圆周均匀布置。不少于6根，一般 d≥12mm，C≥25mm。 钻孔灌注桩，钢筋d≥14mm，n≥8根，净距不 宜过于80mm，C≥50mm，箍筋d≥8mm，间距 200~400mm。

i 1
si
分布的等效钢环，确定实用计算公式。

令 rs gr ，等效钢环的厚度
ts
ts 为
A
i 1
n
si
2 rs

A
i 1
n
si
r2
r r 2 g 2 g （7-54）
式中 表示纵向配筋率

5.受压区砼应力分布采用等效矩形应力圆 ，计算高 度为x=βx0，x0为实际高度，β与ξ=x0/d直线关系。 当ξ≤1，β=0.8；当1<ξ≤1.5，β=1.0670.267ξ；当ξ>1.5，按全截面均匀受压计算。

等效钢环法：如果采取逐根钢筋试算确定中性轴位 置，则存在应用麻烦。因此，对于周边均匀配筋的 圆形偏心受压构件，当纵向钢筋不少于 6根时，可以 将纵筋看成总面积为 n A ，半径为 rs 的连续均匀
(7-41)
图7-21 当(h-hf <x ≤h) 时的工字形截面
(7-42)
（7-43）

※当x>h时，则全截面混凝土受压，显然为小 偏心受压。这时，取x=h，基本公式为： (7的小偏心受压构件，还应防止远离偏心压力作用 点一侧截面边缘混凝土先压坏的可能性，即应满足：