钢筋混凝土拉压杆模型的探讨

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1、钢筋混凝土拉压杆模型的探讨姓名：倪淑娜学号：0920020180摘要：拉压杆模型适用于钢筋混凝土结构中不符合平截面假定区域的设计。本文针对D区范围、拉压杆模型的基本组成、杆件位置、杆件间夹角等问题做简单介绍。然后通过对跨中集中荷载作用下深梁的两种拉压杆模型的比较来说明合理选择模型的准则。最后简单介绍美国ACI318M-05规范对于拉压杆模型设计的有关规定。关键词：钢筋混凝土、平截面假定，拉-压杆模型，深梁DISCUSSIONABOUTTHERCSTRUT-AND-TIEMODELAbstract:Thestrut-and-tiemodelmethodisregardedasoneofeffe

2、ctivemethodstodesigntheregionswherethestraindistributionissignificantlynonlinear.Inthispaper,therangeofD-regions,theelementsofthemodel,thepositionsofelements'andtheanglesbetweentheelementsareintroduced.Thentwostrut-and-tiemodelsforadeepbeamunderonemidspanconcentratedloadarecomparedaccordingtothecri

3、terionofoptimization.Atlast,thestrut-and-tiemodelmethodinACI318M-05ispresented.Keywords:reinforcedconcrete；bernoullihypothesisofplanestraindistribution；strut-and-tiemodel；deepbeam1.前言钢筋混凝土构件很多截面的计算都是基于平截面假定，如一般梁的正截面承载力；但实际上很多情况下，截面在荷载作用下并不符合平截面假定，如深梁受弯，根据弹性力学理论[2]进行计算分析可以得出深梁在弹性阶段的跨屮正截面的应变分布如图1所示，很

4、显然己不符合平截面假定了。此外预应力锚固端、牛腿以及小剪跨比的连梁等也都不符合平截面假定。美国ACI318M-05规范屮将钢筋混凝土构件屮符合平截面假定的区域称为伯努利区(BernoulliRegion),简称“B区”，而将不符合T截面假定的区域称为不连续区域(DiscontinuityRegion),简称“D区”，如深梁整体都属于D区。D区受力较复杂，为结构配筋带来了困难，长期以来都靠构造配筋来解决。为了解决D区的设计问题，人们引入了拉压杆模型，该模型建立在结构真实的应力分布基础上，代表了力的作用机制，满足塑性下限定理，因此是一种合理安全的设计方法。拉压杆模型运用初期，主要用于钢筋混凝土深

5、梁、牛腿和缺口梁的配筋设计，随着拉压杆模型运用范围越来越广，用到了开洞深梁、高桩承台、开洞剪力墙、开洞缺口梁、变截面混凝土梁等的配筋设计。本文主要通过对拉压杆模型的介绍来说明其在解决D区设计问题的合理性。图1深梁截面的应变分布Fig.lCross-sectionalStrainDistributionofDeepBeam2.拉压杆模型的建立2.1D区范围的确定由于B区内力较易求出，一般只对D区进行拉压杆模型建立，因此首先要确定结构D区[3]范围。根据圣维南原理，D区的范围是从构件截面几何尺寸突变处（图2a）或集中力P加载点处（图2b[3]）向外扩展一个截面高度h的距离，之所以规定一个截面高度

6、h的距离是为了1避免D区受力对B区的影响。确定D区范围后就可以对结构进行区域划分，并对构件进行静力分析，计算出结构的外力和内力，从而求出构件D区的外力和边界荷载。（а）（b）2D区范围Fig.2D-regionRange2.2拉压杆模型的基本组成在对结构进行分区以后，对B区采用常规的设计方法，而对于D区则要建立拉压杆模型进行分析。拉压杆模型由结点区、压杆、拉杆三部分组成，其承载力也由这三部分的承载力构成。按该方法进行设计，就是对结点区、压杆、拉杆进行设计。拉压杆模型中的结点是压杆轴线、拉杆轴线和荷载作用线的交点，结点区简单地说就是结点周闱的一块混凝土区域,它的功能就是将力传到支座或B区。根据

7、其受力性质可分为C-C-C结点、C-C-T结点、C-T-T[б]结点和T-T-T结点四种类型，如图3所示。压杆是结构内部的承压构件，压杆的形状可以是柱状或者瓶状，一些学者建议水平压杆使用柱状结构，斜压杆使用瓶状结构。拉杆是拉压杆模型中的受拉构件，是由钢筋（包括预应力或非预应力钢筋）和包裹在钢筋上的混凝土组成。在设计中，忽略受拉区混凝土的抗拉承载力。假定混凝土不受力不等于受拉区混凝土没有任何作用，它可以减少拉杆