钢筋混凝土牛腿拉压杆模型受剪承载力分析

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土牛腿拉压杆模型受剪承载力分析
解伟，王小兵，李树山，李红梅，梅苊
(华北水利水电大学土木与交通学院，河南郑州450045)
摘要：根据塑性下限原理，拉压杆模型只需满足平衡条件和屈服准则，因此多用于结构截面应变呈非线性分布
的情形。本文介绍了利用拉压杆模型进行混凝土结构“D”区承载力设计的原理，对比分析了欧洲规
范EN 1992一l一1和美国规范ACI 318—11及我国现行规范中关于拉压杆模型的计算方法。结合试验实
例，利用拉压杆模型进行了钢筋混凝土牛腿的受剪承载力计算和分析，该方法的计算结果与试验结果的符
合性较好。
关键词：牛腿；“D”区；拉压杆；受剪承载力
中图分类号：TV332；TU375 文献标识码：A 文章编号：1002—5634(2016)01—0055—05
钢筋混凝土构件的几何或荷载不连续的区域，
如集中力作用点、孑L洞周围、框架节点、支托等，通常
被称为“D”区。“D”表示不连续(Discontinue)、细
部(Detail)或者扰乱(Disturb)。钢筋混凝土牛腿是
一种典型的几何不连续结构。在抗剪计算中，这类
构件在承载力极限状态下破坏截面的应力、应变不
符合平截面假定，普通钢筋混凝土构件计算所依据
的材料力学原理及模型就不再适用。我国现行规范
(GB 50010-2010)采用三角桁架拉压杆简化模型
作为单侧牛腿(“D”区)的计算模型。欧洲规范
EN 1992—1—1¨ 和美国规范ACI 318—1 1 也有
关于“D”区的定义，并建议采用拉压杆的方法进行
计算。本文首先介绍了欧洲规范和美国规范中拉压
杆的计算步骤，并计算牛腿的受剪承载力，同时也根
据我国现行规范对混凝土牛腿进行承载能力计算，
最后对3种规范的计算值与试验值进行对比分析。
1 拉压杆模型介绍
拉压杆模型是基于塑性下限原理在实际设计计
算中的一种特定应用，适用于截面应变为非线性分
布的情形。牛腿是出现非线性应变分布的典型结
构，其拉压杆模型如图1所示，其中表示施加在牛
腿上的竖向荷载。圣维南原理也指出轴向荷载引起
的压力和挠度接近线性分布，逼近于构件上的最大
值，远离不连续性，因此不连续假设用来扩充来自荷
载或几何发生突变的部分。拉压杆模型的“D”区须
保持所施加的荷载与反作用力的平衡，以及每一节
点和每一杆件的自平衡。因此一个符合条件的拉压
杆模型，只需满足平衡条件和屈服准则，一般不考虑
固体力学中的应变协调。