混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计的拉-压杆模型法

简要论述了拉-压杆模型方法的理论及一般设计过程,推导了基于中国规范的混凝土压杆有效强度计算公式,并给出了预应力及普通钢筋拉杆的强度计算公式.针对混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计,采用拉-压杆模型方法对箱形断面索塔锚固区进行分析,并建立拉-压杆模型,定量设计出预应力钢束.建立三维实体单元有限元仿真模型对索塔锚固区进行分析,其结果验证了拉-压杆模型的精度和可靠性.     

混凝土结构设计的拉-压杆模型方法——Ⅰ:模型建立

对拉-压杆模型方法进行了理论分析和试验验证.作为定义,拉-压杆模型将构件分为D区和B区.D区是构件中与力或间断处的距离等于构件高度所划定的区域.B区是构件中D区之外的其他区域.传统的混凝土结构设计是建立在平截面假定的理论基础之上,并依据圣维南原理对结构受力进行简化,而拉-压杆模型方法中,由于其应力分布复杂D 区是不符合平截面假定的,因此不能按照传统的设计方法进行配筋.通过对结构的应力描述分析了拉-压杆模型的建立机制,并结合试验验证了拉-压杆模型方法.结果显示,拉-压杆模型方法用于混凝土构件D区的设计是合理和有效的.     

拉-压杆模型在钢筋混凝土深梁设计中的应用

为完善中国<混凝土结构设计规范>(GB 50010-2002)中关于钢筋混凝土深梁的承载力设计方法,根据美国ACI 318M-05规范D区-压杆模型方法,按中国规范的设计表达式,提出了钢筋混凝土深梁承栽力的拉-压杆模型计算方法.基于所收集到的各国52个受剪破坏和29个受弯破坏的深梁试验数据,分别采用拉-压杆模型方法和中国GB 50010-2002规范深梁承载力计算方法,对试验结果进行了对比分析.结果表明,拉-压杆模型方法的计算结果比中国GB 50010-2002规范方法更准确.     

拉-压杆模型在钢筋混凝土构件设计中的应用

工程设计遇到具有复杂应力场的非弯曲构件,如缺口梁、错洞剪力墙等构件时,设计人员通常根据工程经验,以构造措施保证其抗震性能,然而对这种构造措施的依据及其适用性缺乏更深入的研究。通过对拉-压杆模型的介绍,结合我国现行规范给出适合我国规范的拉压-杆模型计算参数和设计步骤。同时以错洞剪力墙为例说明利用拉-压杆模型进行抗震设计的可行性,把结果和钢筋混凝土弹塑性有限元分析结果相比较,说明其优点及局限性。给出了若干应用拉压杆模型的设计工程实例,并对一些常用构造措施进行了讨论。     

无腹筋深梁的拉-压杆模型配筋计算

本文介绍了一种用拉-压杆模型计算钢筋混凝土无腹筋深梁配筋的方法。拉-压杆模型能真实反应深梁受力机理,本文将利用拉-压杆模型方法对无腹筋深梁进行配筋计算,并介绍了拉压杆模型的建立、杆件的应力限值等。     

混凝土箱梁桥横隔板的拉压杆模型设计方法

混凝土箱梁桥中的横隔板,在横桥向应按深梁考虑其受力,可采用拉压杆模型方法进行设计.针对不同支承条件和受载工况下的横隔板,探讨了拉压杆模型的构形原则与方法.最后,针对某横隔板的施工受力工况,按照拉压杆模型方法并依据美国ACI318 -08规范对其进行了配筋设计.     

斜拉桥预应力索塔锚固区水平向拉-压杆模型及应用研究

大跨斜拉桥混凝土索塔锚固区容易开裂,采用拉-压杆模型对锚固区水平向受力及预应力锚固体系设计进行了研究。首先,对63组索塔锚固区尺寸样本进行了无量纲参数化处理,建立了普适的水平向锚固区结构尺寸分布模型,结果表明,前壁受力复杂,应力分布需要通过拉-压杆模型计算;然后,基于几何尺寸分布模型,建立了18组典型锚固区水平向板单元有限元模型,并进行了拓扑优化和矢量化处理,提出了水平向拉-压杆理论模型及相应拉-压杆受力公式,与专用软件CAST计算值吻合良好;最后,提出了锚固区环向预应力的计算公式,已有多个足尺模型试验结果表明了所提出的预应力设计方法的合理性和有效性。     

混凝土结构非规则区STM设计理论

针对我国目前因在设计混凝土结构D区时尚无完善的理论依据,进而造成了很多混凝土D区开裂等工程问题,引入拉-压杆理论进行混凝土D区的配筋设计,提出拉-压杆模型的选取原则,并以一深梁为例按照拉-压杆理论进行了设计,总结出拉-压杆理论的设计步骤,可为类似工程提供参考。     

钢筋混凝土牛腿结构拉压杆模型及配筋设计

美国混凝土结构规范(ACI 318-08)将拉压杆模型设计方法作为规范性附录,用于指导混凝土结构D区的设计。首先介绍拉压杆模型构成,分析按中国规范（GB 50010-2010）的设计参数（荷载、混凝土强度、钢筋强度）设计时,压杆、拉杆及节点区内力的计算,提供了设计步骤。按照中国规范参数,对牛腿结构进行拉压杆模型设计,对比分析了按建议方法进行设计时与按ACI 318-08规范设计时安全度的差别。算例分析表明,按建议的拉压杆方法进行牛腿结构设计,力学概念清晰,计算简便,与中国规范规定设计方法的安全度水平相当,可用于钢筋混凝土牛腿结构的设计。     

两桩厚承台的承载力设计

根据两桩厚承台的受力特点和破坏模式,以拉压杆模型为基础,探讨了模型建立的原则和方法,提出了两桩厚承台按拉压杆模型设计的方法并给出了相应的计算公式,选取6个两桩厚承台室内试验结果并分别采用各国规范设计方法及拉压杆模型设计方法进行比较验证.结果表明:各方法用于两桩厚承台设计均安全可靠,但采用拉压杆模型的承台设计方法符合厚承台的受力机理,用该方法算得的承台承载力与试验值吻合较好.     

基于软化拉-压杆模型的钢筋混凝土框架节点受剪分析

软化拉.压杆模型是基于经典桁架模型理论而发展起来的一种模型,主要用于混凝土结构中应力紊乱区的受剪设计.以包含钢筋混凝土变梁中节点在内的各类框架节点为研究对象,建立框架节点等效核心区在剪、压复合荷载作用下的计算模型,应用软化拉.压杆模型对节点等效核心区进行受力分析,推导框架节点的受剪承载力计算公式,并通过国内外110个钢...     

2个移动荷载下深梁设计的压杆-拉杆模型

为使深梁的设计建立于合理的理论基础之上,采用压杆-拉杆模型的设计方法对2个间距一定的移动荷载下的钢筋混凝土深梁进行设计。建立了2个移动荷载下深梁拓扑结构变化的压杆-拉杆模型,给出了拉杆拉力、压杆压应力的计算公式,并用一个实例验证了该方法的合理性。结果表明:当荷载移动到深梁接近跨中的某一位置时,拉杆承受的拉力最大,应以此确定需要的纵向受拉钢筋面积;当荷载移动到深梁接近于支座时,混凝土压杆的压应力最大,应通过压应力得出深梁的截面尺寸及混凝土的抗压强度。     

钢-聚氨酯组合剪力墙抗剪承载力研究

以等效拉-压杆简化模型模拟钢-聚氨酯组合剪力墙在水平位移荷载作用下的受力机理,受拉区以钢板受拉条带作为拉杆的简化基础,受压区以组合压杆形式模拟结构面外变形对结构承载力的影响。利用该简化模型推导新型组合剪力墙抗剪承载力的计算公式,所以实体模型的抗剪承载力即为简化模型中拉杆与组合压杆的承载力之和。经过对弹簧刚度k的参数分析,得到k与结构水平位移之间的线性表达式,最终计算的荷载-位移曲线与有限元模拟曲线吻合的较好。说明简化模型适用于该新型组合剪力墙,并且也验证了理论计算的正确性。     

拉压杆模型在桥墩盖梁中的应用

对拉压杆模型的基本理论以及它在桥墩盖梁系统中的应用进行了论述和说明,通过实际桥墩设计数据进行讨论研究,并利用有限元软件ABAQUS对盖梁模型进行应力应变分析验证。将拉压杆模型和传统平截面模型进行比较后得出,在类似桥墩盖梁这类深梁结构中,使用拉压杆模型设计所需的钢筋用量较少。     

拉压杆模型方法在预应力混凝土锚固区配筋中的应用

拉压杆模型方法(STM)可用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计,并且已经被 FIP、AASHTO 等规范所采纳。但是在国家现行混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)中,并未见到将这种方法应用于预应力混凝土结构设计。在 GB 50010-2002中,关于后张预应力混凝土构件端部锚固区配筋仅是从构造上做出了规定,并不是一种理想的设计方法。在介绍拉压杆模型理论的基础上,给出了能够用于后张预应力混凝土构件端部锚固区配筋设计的拉压杆模型,提出了相应的配筋设计方法,对规范提出合理的修改建议。     

钢筋混凝土简支深梁压杆-拉杆模型试验对比分析

深受弯构件的拉压杆模型已经得到了广泛的认可。为研究混凝土深梁设计中采用的压杆-拉杆模型,进行了简支深梁集中荷载下的模型静载试验。试验设计依据为《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深梁的相关规定及美国《混凝土结构建筑规范》(ACI318M-05)中压杆-拉杆模型设计的相关规定,试验参数为剪跨比、配筋方式等。试验结果表明,深梁混凝土抗压强度软化系数β与剪跨比和分布钢筋配筋率有关;水平分布筋对于承载力的贡献大于竖向分布钢筋。根据试验结果比较,中国规范对于小剪跨比(λ≤1)深梁的设计有较大的安全储备,美国规范深梁设计中所采用的压杆-拉杆模型较为经济合理。     

按我国规范的压杆-拉杆设计方法

本文介绍了近年来得到广泛重视并在一些混凝土结构设计规范中得到应用的压杆-拉杆模型,以及美国混凝土结构规范(ACI 318-05)中的压杆-拉杆模型设计方法。根据对混凝土结构压杆-拉杆模型的分析,提供了按我国混凝土结构规范的设计参数(荷载、混凝土强度、钢筋强度)时,采用压杆-拉杆模型进行设计的方法,并给出了按本文方法进行设计时与按ACI 318-05规范设计时安全度的对比分析,最后给出了按我国参数进行设计的示例。     

基于软化拉压杆模型的双面叠合剪力墙水平连接节点承载力分析

针对双面叠合剪力墙水平连接节点,进行了循环剪切荷载作用下的试验研究.结果 表明在灌浆层内出现了对角斜裂缝,水平连接节点破坏时伴随着对角裂缝附近混凝土的压溃,可以通过软化拉压杆模型来解释这一现象.根据软化拉压杆模型对双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪机理进行分析,根据试验结果对软化拉压杆模型中斜压杆的有效宽度进行了分析,建立了基于软化拉压杆模型的双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪承载力计算公式.     

基于拉-压杆模型的框架结构平移托换梁受剪承载力研究

在16个框架结构平移托换节点试验研究基础上,根据托换梁的裂缝开展规律及破坏特点,并结合有限元分析结果,将托换梁的荷载等效为两点集中荷载,建立托换梁的拉-压杆模型。针对托换梁剪跨比较小的情况,在斜压杆的主压应力中考虑拉杆传来的应力分量。依据Kupfer-Gerstle的双向拉压应力关系考虑混凝土的软化效应,推导了托换梁的受剪承载力计算式,并与试验结果进行了对比。结果表明：不考虑拉杆分量的拉压杆模型的计算结果与试验值的相对误差均值为38.9%,考虑拉杆应力分量的拉-压杆模型的计算结果与试验值的相对误差均值为26.9%。     

花瓶墩的拉压杆模型设计方法研究

本文先对花瓶墩进行有限元实体分析,获取微观应力流传力机理,接着建立带参数的宏观拉压杆模型,进而结合最小余能原理,唯一确定拉压杆模型,最后依据内外力平衡条件计算出模型各杆件的内力,配筋验算和混凝土应力验算。这种拉压杆模型设计方法能解决花瓶墩扩头横向配筋问题。