第10章 局部承压

Acor
1 2 = π d cor 4
局部承压区配置间接钢筋后，砼局部承压强度提高系数 局部承压区配置间接钢筋后，砼局部承压强度提高系数βcor为：
β cor =
Acor Al
(10—4) —
间接钢筋的构造要求： 间接钢筋的构造要求： （1）间接钢筋应尽可能接近承压表面布置，其距离不宜大于 ）间接钢筋应尽可能接近承压表面布置， 35mm； ； （2）间接钢筋宜选用Ⅰ级筋，直径一般 ～16mm； ）间接钢筋宜选用Ⅰ级筋，直径一般6～ ； （3）配筋范围： ）配筋范围： 核芯区满足A 核芯区重心与A 重心重合； 核芯区满足 b≥Acor≥Al，核芯区重心与 l重心重合；配 筋深度H 不小于l 筋深度 不小于 1； 网格筋网眼不大于100mm，两个方向钢筋截面积相差 ， 网格筋网眼不大于 不大于50％；层数不少于4层 层间距常用30～ ％；层数不少于 不大于 ％；层数不少于 层，层间距常用 ～80mm； ； 螺旋形钢筋不少于4圈 带喇叭管的锚具垫板， 螺旋形钢筋不少于 圈；带喇叭管的锚具垫板，板下螺 旋筋圈数不小于喇叭管长度； 旋筋圈数不小于喇叭管长度； （4）ρv≥0.5%
第十章 局部承压计算
局部承压面积
a b a b
图 10-1 局 部 承 压
a)
a a
b)
a
c)
a
A
H≈b
A
P1
B H ≈b
A
x σ
P1
（压）
B
X H ≈b
A
P1
B
X
E C
E
x σ E
（拉）
σ（压） y σ（压） y C
b
a
b
Al
b
C
b
D P
D P
b
D P
Y
Y
σ x分布 图10-2 构件端部的局部承压区 -
10—7 —
影响局部承压承载力的因素： 影响局部承压承载力的因素： 比例。以接近二次曲线关系增长； （1）Ab/Al比例。以接近二次曲线关系增长； ） （2）间接钢筋（水平钢筋网或螺旋形钢筋）的配筋率 v。β随 ）间接钢筋（水平钢筋网或螺旋形钢筋）的配筋率β 随 βv增大承载力线性关系提高； 增大承载力线性关系提高； 尺寸愈大， 愈小 愈小； （3）试件尺寸。当Ab/Al=const. 时，尺寸愈大，β愈小； ）试件尺寸。 （4）砼标号。高标号的β小； ）砼标号。高标号的 小 大于条形垫板； （5）垫板形状。正方形垫板 大于条形垫板； ）垫板形状。正方形垫板β大于条形垫板 （6）垫板刚度。刚性大的垫板 大，所以垫板不要太薄； ）垫板刚度。刚性大的垫板β大 所以垫板不要太薄； （7）垫板尺寸。增大垫板宽度、厚度可提高局部承压承载力， ）垫板尺寸。增大垫板宽度、厚度可提高局部承压承载力， 前者增加受荷面积，后者使压力分布均匀； 前者增加受荷面积，后者使压力分布均匀； （8）预留孔道将削弱砼局部受压承载力。开孔构件比不开孔 ）预留孔道将削弱砼局部受压承载力。开孔构件比不开孔β 降低13.4～15％； 降低 ～ ％； （9）间接钢筋可减小裂缝。 ）间接钢筋可减小裂缝。 （1）～（ ）为主要因素 ）～（4）
二、配置间接钢筋时的砼局部承压强度提高系数βcor 配置间接钢筋时的砼局部承压强度提高系数 1、承压区加强钢筋——间接钢筋 、承压区加强钢筋——间接钢筋 —— 1）间接钢筋作用： ）间接钢筋作用： 约束混凝土横向变形； 约束混凝土横向变形； 抑止纵向裂缝发展； 抑止纵向裂缝发展； 2）配筋方案： ）配筋方案： 方案1：层状网格钢筋； 方案 ：层状网格钢筋； 方案2：螺旋形钢筋； 方案 ：螺旋形钢筋； 方案3：层状网格钢筋+螺旋形钢筋 方案 ：层状网格钢筋 螺旋形钢筋
Aln——混凝土局部受压面积，当局部受压面有孔洞时， Aln为扣 ——混凝土局部受压面积 当局部受压面有孔洞时， 混凝土局部受压面积， 除孔洞后的面积，当受压面设有钢垫板时， 除孔洞后的面积，当受压面设有钢垫板时，局部受压面应计入在 垫板中按45°刚性角扩大的面积； 垫板中按 °刚性角扩大的面积；对于具有喇叭管并与垫板连成 整体的锚具， 可取垫板面积扣除喇叭管尾端内孔面积。 整体的锚具， Aln可取垫板面积扣除喇叭管尾端内孔面积。 不满足式（ — ）时应加大局部承压面积， 不满足式（10—5）时应加大局部承压面积，或增加间接钢筋 用量。 用量。
§3 局部承压区的计算
一、局部承压区承载力计算（“桥规”5.7.2条） 局部承压区承载力计算（ 桥规” 条 配置间接钢筋时
γ 0 Fld ≤ 0.9(η s β f cd + k ρ v β cor fsd ) Al n
β cor =
Acor Al
（10—5） — ）
βcor——配置间接钢筋时局部抗压承载力提高系数，当Acor＞Ab ——配置间接钢筋时局部抗压承载力提高系数 配置间接钢筋时局部抗压承载力提高系数， 应取A 时，应取 cor=Ab ； k——间接钢筋影响系数，按表10—1取值； ——间接钢筋影响系数，按表 — 取值 取值； ——间接钢筋影响系数 Acor——方格网或螺旋型间接钢筋内表面范围内的混凝土核芯面 ——方格网或螺旋型间接钢筋内表面范围内的混凝土核芯面 其重心应与A 的重心重合，计算时按同心、对称原则取值； 积，其重心应与 l的重心重合，计算时按同心、对称原则取值； ηs——混凝土局部承压修正系数，C50及以下混凝土，取ηs=1.0； ——混凝土局部承压修正系数 混凝土局部承压修正系数， 及以下混凝土， 及以下混凝土 ； C50～C80混凝土，取ηs=1.0～0.76，中间按直线插入取值； 混凝土， ～ 混凝土 ～ ，中间按直线插入取值；
虚框内为底面积A 虚框内为底面积 b L2 2、间接钢筋体积配筋率 v计算 、间接钢筋体积配筋率ρ （1）网格筋 ）
n1、As1—— 方格网沿 1方向的钢筋 方格网沿l 根数、单根钢筋的截面面积； 根数、单根钢筋的截面面积； n2、As2—— 方格网沿 2方向的钢筋 方格网沿l 根数、单根钢筋的截面面积； 根数、单根钢筋的截面面积； s ——方格网间接钢筋的层距。 ——方格网间接钢筋的层距 方格网间接钢筋的层距。 l1 指短边方向，l2指长边方向 指短边方向， 网格筋外围钢筋轴线包围的范围—— 网格筋外围钢筋轴线包围的范围—— 核芯区A 核芯区 cor Acor＝ l1×l2
图10—4 局部承压的破坏形态 —
D
d
σr
f
t
σr
d D
图10—5 套箍理论的局部承压受力模型 —
Nc
Nc
Nc
D
H=b
D=T
k1H H=b
D
D=T
k1H H=b
τ
σ
τ
σ
T Nc/2
b
T
T T
Nc/2
Nc/2
b
Nc/2 b)
b
a)
Baidu Nhomakorabeac)
多根拉杆拱结构模型
部分拉杆拱断 裂后的拱结构
拱结构破坏
图10-6 剪切理论的局部承受压力模型 -
混凝土局部承压强度提高系数β §2 混凝土局部承压强度提高系数
一、砼局部承压强度提高系数β 砼局部承压强度提高系数
A β= b A l
（10—1） — ）
β——混凝土局部承压强度提高系数； ——混凝土局部承压强度提高系数； ——混凝土局部承压强度提高系数 Ab——局部受压时的计算底面积，可按图 —7确定； ——局部受压时的计算底面积 可按图10— 确定 局部受压时的计算底面积， 确定； Al ——混凝土局部受压面积，当局部受压面有孔洞时， Al为 ——混凝土局部受压面积 当局部受压面有孔洞时， 混凝土局部受压面积， 不扣除孔洞的面积。当受压面设有钢垫板时， 不扣除孔洞的面积。当受压面设有钢垫板时，局部受 压面应计入在垫板中按45°刚性角扩大的面积。 压面应计入在垫板中按 °刚性角扩大的面积。 Ab——在Al基础上，按“同心、对称”原则放大。各边外扩距 ——在 基础上， 同心、对称”原则放大。 离不超过A 的短边尺寸b或直径 或直径a（对圆形承压板）， ），并 离不超过 l的短边尺寸 或直径 （对圆形承压板），并 不超出构件截面范围。 不超出构件截面范围。
Aln、 Al——混凝土局部受压面积，当局部受压面有孔洞时， ——混凝土局部受压面积 当局部受压面有孔洞时， 混凝土局部受压面积， Aln为扣除孔洞后的面积， Al为不扣除孔洞的面积。当受压面设 为扣除孔洞后的面积， 为不扣除孔洞的面积。 有钢垫板时，局部受压面应计入在垫板中按45° 有钢垫板时，局部受压面应计入在垫板中按 °刚性角扩大的 面积；对于具有喇叭管并与垫板连成整体的锚具， 面积；对于具有喇叭管并与垫板连成整体的锚具， Aln可取垫板 面积扣除喇叭管尾端内孔面积。 面积扣除喇叭管尾端内孔面积。 满足了（ — ） ——就避免出现纵向裂缝 满足了（10—6）式——就避免出现纵向裂缝 不满足（10—6）式时，应加大构件端部截面尺寸，或调整局 不满足（ — ）式时，应加大构件端部截面尺寸， 部承压面积，或提高砼强度等级，或调整锚具位置。 部承压面积，或提高砼强度等级，或调整锚具位置。
L1
n1 As1l1 + n2 As2 l2 (10—2) — ρv = Acor s
（2）螺旋形钢筋 ）
虚线内为底面积A 虚线内为底面积 b (10—3) —
4Ass1 l1 ρv = d cor s
Ass1——单根螺旋形间接钢筋的截面面积； ——单根螺旋形间接钢筋的截面面积 单根螺旋形间接钢筋的截面面积； dcor——螺旋形间接钢筋内表面范围内混凝 ——螺旋形间接钢筋内表面范围内混凝 土核芯面积的直径； 土核芯面积的直径； s ——螺旋型间接钢筋的层距。 ——螺旋型间接钢筋的层距 螺旋型间接钢筋的层距。 螺旋箍筋内皮包围的范围——核芯区A 螺旋箍筋内皮包围的范围——核芯区 cor ——核芯区
试验机压板
450
450
150
150
Al
150
450
450
1 -1
a)
b)
c)
图10—3 局部承压试件破坏 —
450
150mm×150mm 钢垫板
1
1
A
破坏形态：先开裂后破坏；一开裂即破坏； 破坏形态：先开裂后破坏；一开裂即破坏；局部混凝土下陷
a a
H
a) A/Al＜9
H
b) 9＜A/Al＜36 ＜
补充：圬工结构局部承压承载力按下式计算（ 补充：圬工结构局部承压承载力按下式计算（“公路圬工桥涵 设计规范” 设计规范”）：
γ 0 N d ≤ 0.9β Al fcd β=
Ab Al
二、局部承压区抗裂性计算（“桥规”5.7.1条） 局部承压区抗裂性计算（ 桥规” 条 配置间接钢筋的砼结构，其局部承压区尺寸应满足下列要求： 配置间接钢筋的砼结构，其局部承压区尺寸应满足下列要求：
压应力扩散
σ y分布
A
1
压
A 1
1
1
T
M
C
2
C
2
拉
2 2
p
p
σx分布
τ分布 分布
压
A
A
P
x
受拉区： 受拉区：范围不大但应力很 高，所以间接钢筋尽可能靠 顶边布置 受压区
拉
受拉区：中间最大， 受拉区：中间最大，离开轴 线递减
A b
A
y
σx分布
根据局部承压区应力分析，存在以下应力： 根据局部承压区应力分析，存在以下应力： 纵向正应力σ 纵向正应力 y 剪应力τ 剪应力 横向拉压应力σ 横向拉压应力 x 剪应力τ 横向压应力σ 都不大，横向拉应力σ 必须考虑。 剪应力 、横向压应力 x都不大，横向拉应力 x必须考虑。 当拉应力超过f 将出现纵向裂缝，导致局部受压破坏。 当拉应力超过 t 时，将出现纵向裂缝，导致局部受压破坏。 计算项目：抗压承载力、 计算项目：抗压承载力、抗裂计算
γ 0 Fld ≤ 1.3η s β f cd Al n
（10—6） — ）
β=
Ab Al
Fld——局部承压面积上的局部压力设计值，对后张法构件的锚 ——局部承压面积上的局部压力设计值 局部承压面积上的局部压力设计值， 头局压区，应取1.2倍张拉时的最大压力 头局压区，应取 倍张拉时的最大压力 ； fcd——混凝土轴心抗压强度设计值，对后张法预应力混凝土构 ——混凝土轴心抗压强度设计值， 混凝土轴心抗压强度设计值 应根据张拉时混凝土立方体抗压强度f 值确定； 件，应根据张拉时混凝土立方体抗压强度 ’cd值确定； ηs——混凝土局部承压修正系数，C50及以下混凝土，取ηs=1.0； ——混凝土局部承压修正系数 混凝土局部承压修正系数， 及以下混凝土， 及以下混凝土 ； C50～C80混凝土，取ηs=1.0～0.76，中间按直线插入取值； 混凝土， ～ 混凝土 ～ ，中间按直线插入取值； β——混凝土局部承压强度提高系数； ——混凝土局部承压强度提高系数； ——混凝土局部承压强度提高系数