09第六章 钢筋混凝土受拉构件承载力计算.doc

第六章 钢筋混凝土受拉构件承载力计算构件上作用有轴向拉力时，便形成受拉构件。当轴向拉力作用线与构件截面形心轴线重合时称为轴心受拉构件。当轴向拉力作用线偏离构件截面形心轴线或构件上既作用有轴向拉力，又同时作用有弯矩时，则称为偏心受拉构件。在钢筋混凝土结构物中，真正的轴心受拉构件是很少见的。桥梁工程中常见的偏心受拉构件有桁架桥中的拉杆和系杆拱桥中的系杆等。由于混凝土的抗拉强度很低，钢筋混凝土受拉构件在拉力不大时，混凝土就会出现裂缝。因此，对受拉构件除了进行正截面承载力计算外，还需进行裂缝宽度验算（见第八章）。6-1 轴心受拉构件承载力计算轴心受拉构件破坏时，混凝土早已开裂，拉力全部由钢筋承担，其承载力计算公式为：Nd fsd As (6.1-1)式中：Nd轴向拉力设计值；fsd钢筋抗拉强度设计值；As受拉钢筋截面面积。若仅从受力角度考虑，轴心受拉构件无需配置箍筋。但是，为了形成钢筋骨架，保证纵向钢筋在截面中的正确位置，仍需配置一定数量的箍筋，间距一般不宜大于200mm。轴心受拉构件的纵向钢筋接头必须采用焊接或机械接头，不得采用搭接接头。6-2 偏心受拉构件承载力计算偏心受拉构件通常采用矩形截面，长边布置在弯矩作用方向。纵向受力钢筋分别集中布置在截面的两端。受拉较大边的钢筋以As表示，受压边或受拉较小边的钢筋以As表示。偏心受拉构件纵向钢筋的直径、间距及最小配筋率限值，与偏心受压构件相同。箍筋按构造要求布置。（一）偏心受拉构件的破坏特征偏心受拉构件受力特点和破坏特征与轴向拉力的偏心距有关。当偏心距e0 h / 2 - as，即轴向拉力作用于As和As之间时，混凝土开裂前，截面一侧受拉，另一侧可能存在一个较小的受压区，截面内力的合力如图6.2-1（a）中虚线箭头所示。在混凝土开裂后，为保持截面的力矩平衡（T es=T es），截面内已不存在受压区，整个截面裂通，两侧钢筋均受拉。在非对称配筋情况下，只有轴向拉力作用于两侧钢筋截面面积的“塑性中心”时，所有钢筋的应力才能同时达到屈服强度。否则只有受拉较大边的钢筋应力到屈服强度，而另一侧钢筋应力则达不到屈服强度。因此，只要轴向拉力作用于As和As之间，无论偏心距e0大小，构件破坏时全截面受拉，拉力全部由钢筋As和As承受，这种破坏称小偏心受拉破坏。当偏心距e0 h / 2 - as，即轴向拉力作用于As和As范围以外时，从开始受力截面即为部分受压，部分受拉。受拉区混凝土开裂后，为了保持截面的力矩平衡，截面内必须保留有受压区，直到构件破坏为止（图6.2-1（b）。这种构件的破坏特征取决于受拉钢筋As的数量。当As配置适量时，构件破坏从受拉钢筋屈服开始，然后受压钢筋应力达到屈服强度，受压区边缘混凝土的应变达到压应变极限值而破坏，这种破坏属于正常的大偏心受拉破坏。当As配置过多时，混凝土先被压碎。构件破坏时，受压钢筋应力达到屈服强度，而受拉钢筋的应力达不到屈服强度，这种破坏也属于大偏心受拉范畴，但具有一定的脆性破坏性质。设计中一般以第一种正常破坏的大偏心受拉为依据。图6.2-1 偏心受拉构件的受力特征（二）小偏心受拉构件承载力计算图6.2-2 小偏心受拉构件承载力计算图式当轴向拉力作用于钢筋As合力作用点和As合力作用点之间时，全截面受拉。构件破坏时，截面已全部裂通，拉力全部由钢筋承受，并认为钢筋As和As的应力均达到其抗拉强度设计值，其正截面承载力按下式计算： （6.2-1） （6.2-2）式中：es轴向拉力作用点至钢筋As合力作用点的距离es=h / 2 - e0 - as；es轴向拉力作用点至钢筋As合力作用点的距离es= e0+ h / 2 as；e0轴向拉力作用点至混凝土截面形心的偏心距eo =Md / Nd。当对称配筋时，离轴向拉力作用点较远一侧的钢筋As的应力达不到抗拉强度设计值。截面设计时，两侧钢筋均按As设置。即 As = As=（三）大偏心受拉构件承载力计算图6.2-3 大偏心受拉构件承载力计算图式当轴向拉力作用于钢筋As合力作用点与As合力作用点以外时，截面部分开裂，但必然仍保留部分受压区，以维持内力平衡。构件破坏时，受拉钢筋As的应力达到抗拉强度设计值fsd，受压钢筋As的应力达到抗压强度设计值fsd，受压区混凝土的应力达到轴心抗压强度设计值fcd，并取矩形应力图计算。大偏心受拉构件正截面承载力计算公式，由内力平衡条件求得（图6.2-3）：由V=0得： （6.2-4）由MAs=0得： （6.2-5）由MN=0得： （6.2-6）公式的适用条件是xhox2as若出现x2as的情况，可忽略混凝土的作用，构件承载力由下列近似公式计算Nd esfsd A