应力图形配筋法是非杆系混凝土结构最基本的配筋方法，其中混凝土承担拉力的取值对钢筋用 量影响较大。现行《水工混凝土结构设计规范》对混凝土承担拉力的规定缺乏依据，也较为保守，文中选择上闸首 结构底板为对象 ，对 混凝土所能承担拉力的取值进行研究 。首 先对不 同厚 度底板进行应力 图形配筋 ，然后 采用钢 筋混凝土非线性有 限元 方法 ，分析 了开裂后结构 裂缝 截面钢筋承担 的拉 力与混凝土承担拉 力之 间的关系 ，根据裂 缝面钢筋承担拉力应小于应力图形配筋时需要钢筋承担的拉力，且两者尽可能接近的原则，给出了混凝土承担拉 力最大取值的建议，算例表明按该建议配筋能满足承载力的要求。 【关键词】 非杆系混凝土结构 ；应力图形法配筋；钢筋混凝土有限元法计算；系数修正；承载力复核 【中图分类号】 TU375 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2014)11—0034—04 0 引言在水利 和土木 工程 中存在大量 的非杆 系结构 ，如 大坝孔 口、蜗壳、船闸与闸首底板、基础底板等。此类 结构 的形 体 复杂 ，不能 由结构力 学求解 内力 ，只能 由 试验和有限元 等数 值计 算方法 求得应力 分布 ，采用 应 力图形法配 筋设 计 或确 定 非线 性有 限元 校核计 算 所 需的钢筋用 量… ，因而应力 图形 法是非杆 系结构最 基 本的配筋方 法。 应力图 形法 是 工 程 上 常 用 的 方 法 ，我 国最 早 的 SDJ20—78{水工 钢筋 混 凝 土结 构 设计规 范》引、1996 年颁布的 SL／T191—96{水工混凝土结构设计规范》 和 DL／T5057—1996： ，以及 现行 SL191—2008(水工 混凝土结构设计规范》 和 DL／T5057—2009 都列 有该方法 。在这些规 范 中，虽然 应力 图形法 的计 算表 达式 形式 和拉 应力 定义 有 所不 同 ，但原 理相 同 ，计算 得到 的配筋量相近 。 DL／T5057—2009规范采用概率极 限状态设计原 则 ，以分项 系数 表 达式 进行 设计 ，其应力 图形 法 的设 计表达式可写 为 ： A ≥ 式中， 为混凝土承担 的拉力 ，为截面主拉应力 在配筋方向投影图形 中拉应力值小于混凝 土轴心抗 拉强度设计值 的图形形成 的拉 力 ， 不 宜超 过总拉 力的 30％ 。 SL191—2008规范 不再 强调 以概 率理论 为基础 ， 采用在多系数 分析 基础 上 以单 一安全 系数 表 达 的 方式进行设计 ，其应力 图形 法的设计表达式可写为 ：(2) J 式 中 ， 为混 凝 土承 担 的拉力 ，为截 面主 拉应 力 在配筋 方向投影 图形 中拉应力值小于 0．45f 的图形形 成的拉力 ， 不宜超过总拉力的 15％ 。 两本规范都对混凝土能承担的拉力 或 规定 了不 宜超 过总拉力 的比值 ，即最 大取值 ，这里 分别记 为 P”和 P 。工 程实 践表 明 ，有 些结 构 的 或 较 小 ，对钢筋用量影响不大 ；但有 些结 构的受 拉 区很 长 ， 特别是应力值 小于．或 0．45f 的受 拉 区很 长 ，虽然应 力值很小，但是叠加积分后使得 或 很大，这时P。 和 P 取值就直接 影响钢筋 用量 的大 小 。现行 规范对 P 和 P 取值 的规定来 自于 96规 范 ，而 96规 范的 规定又来 自于 78规范 ，但 78规 范没有对 该 比值 的 取值进行说明，至今也未能找到有关的研究报道。按 现行规范 P。：30％和 P =15％的规定 ，某些结构 钢筋 用 量过 大 ，配筋 过密 ，有 必要 对混 凝 土能 承担 的拉力 不宜超过 总拉力 比值 P。和 P 的取值进行研究 。 文 中通过对大坝深孔 、上闸首 和船 闸等非杆 系结 构 的试算 ，最后选择上 闸首 结构底 板 ( 或 较大 ) 为研究 对象 ，采用钢 筋混凝 土 非线性 有 限元方 法 ，通 过研究 开裂后结 构裂缝 截 面 钢筋 承担 的拉 力 与配筋 量之间的关 系 ，给 出 P。和 P 取 值 建 议 ，并 对 不 同厚 度 、不同混凝 土强度 等级和不 同设计水 位 的底 板进行 承载力 校核 ，验证该建议取值 的合理性 。 1 非线性计算采用单元与本 构模型 计算采用河 海大 学土 木 与交通 工 程学 院 自行 研 制 的钢筋混凝土平面非 线性有 限元 软件 HohaiRCFE— P。在文中计算 时采用 分离式单 元模 型 ，其 中，混 凝土 采用 4～8结点平面等参 单元 ，钢 筋采 用杆单 元 ，钢筋 与混凝 土之 间的粘结采用双弹簧单元 。 混凝 土本构关 系采 用等效 单轴应 变模 型 ，钢 筋 采用带硬化段的弹塑性本构模型，钢筋与混凝土粘结

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