局部承壓理論

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1、局部承壓局部承壓是指在構(gòu)件的表面上，僅有部分面積承受壓力的受力狀態(tài)（圖10-1）。圖10-1全部受壓和局部承壓a)全截面受壓b)局部承壓如圖10-2所示，設(shè)構(gòu)件截面積為A，正方形截面的寬度為b。在構(gòu)件端面AB中心部分的較小面積Al（寬度為a）上作用有壓力，其平均壓應(yīng)力為，此應(yīng)力從構(gòu)件端面向構(gòu)件內(nèi)逐步擴(kuò)散到一個(gè)較大的截面面積上。分析表明，在離端面距離約等于處的橫截面上，壓應(yīng)力基本上已均勻分布，其壓應(yīng)力集度為＜。也就是說(shuō)，構(gòu)件的CD面以下截面已屬于全截面受壓。一般把圖10-2b）中所示的ABCD區(qū)稱(chēng)為局部承壓區(qū)。圖10-2構(gòu)件端部的局

2、部承受壓區(qū)a)局部承壓區(qū)b)橫向正應(yīng)力分布示意c)截面縱向正應(yīng)力分布示意局部承壓區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)較為復(fù)雜。當(dāng)近似按平面應(yīng)力問(wèn)題分析時(shí)，局部承壓區(qū)中任何一點(diǎn)將產(chǎn)生三種應(yīng)力，即、和。為沿x方向（圖10-2所示試件橫向）的正應(yīng)力，在局部承壓區(qū)的AOBGFE部分，為壓應(yīng)力，在其余部分為拉應(yīng)力［圖10-2b）］，最大橫向拉應(yīng)力發(fā)生在局部承壓區(qū)ABCD的中點(diǎn)附近。為沿y方向的正應(yīng)力。在局部承壓區(qū)內(nèi)，絕大部分的都是壓應(yīng)力，OY軸處的壓應(yīng)力較大，其中又以O(shè)點(diǎn)處為最大，即等于。當(dāng)值較大時(shí)，在試件A、B點(diǎn)附近，和10-11都為拉應(yīng)力，但其值都不大。局部受

3、壓區(qū)內(nèi)混凝土的抗壓強(qiáng)度情況，可用圖10-3所示承壓面積相同（150mm×150mm），而試件外形尺寸不同的混凝土軸心受壓試驗(yàn)的抗壓強(qiáng)度對(duì)比來(lái)說(shuō)明，其中局部承壓試件尺寸為450mm×450mm×450mm，局部承壓面積（以鋼墊板計(jì)）為150mm×150mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，局部承壓試件的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于同樣承壓面積的棱柱體抗壓強(qiáng)度（全截面受壓），這主要是墊板下直接受壓的混凝土的橫向變形，不僅受鋼墊板與試件表面之間摩擦力的約束，而且更主要的是受試件外圍混凝土的約束，中間部分混凝土縱向受壓引起的橫向擴(kuò)張，使外圍混凝土受拉，其反作用力又使中間

4、混凝土側(cè)向受壓，限制了縱向裂縫的開(kāi)展，因而其強(qiáng)度比棱柱體抗壓強(qiáng)度大很多。圖10-3局部承壓試件破壞圖（尺寸單位：mm）a)全截面受壓構(gòu)件破壞（＝16）b)局部承壓試件破壞（＝60）c)局部承壓破壞時(shí)表面裂縫綜合上述可知，與全面積受壓相比，混凝土構(gòu)件局部承壓有如下特點(diǎn)：（1）構(gòu)件表面受壓面積小于構(gòu)件截面積；（2）局部承壓面積部分的混凝土抗壓強(qiáng)度，比全面積受壓時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度高；（3）在局部承壓區(qū)的中部有橫向拉應(yīng)力（圖10-2），這種橫向拉應(yīng)力可使混凝土產(chǎn)生裂縫。局部承壓是混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的受力形式之一。例如：橋梁墩（臺(tái)）

5、帽直接承受由支座墊板傳來(lái)的局部集中荷載；拱或剛架的鉸接支承點(diǎn)；后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件端部錨固區(qū)等。在工程實(shí)踐中，因局部承壓區(qū)混凝土開(kāi)裂或局部承壓能力不足而引起的事故也屢有發(fā)生，因此，局部承壓的計(jì)算是工程設(shè)計(jì)中必須予以注意的問(wèn)題之一。10.1局部承壓的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理對(duì)于混凝土局部承壓的破壞形態(tài)，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究。研究表明，混凝土局部承壓的破壞形態(tài)主要與（為局部承壓面積，A為試件截面面積）以及在表面上的位置有關(guān)。對(duì)于對(duì)稱(chēng)布置于構(gòu)件端面上的軸心局部承壓，其破壞形態(tài)主要有三種，即1）先開(kāi)裂后破壞當(dāng)試件截面積與局部承壓面積比較接近

6、時(shí)（一般＜9）10-11，在約為50%~90%破壞荷載時(shí)，試件某一側(cè)面首先出現(xiàn)縱向裂縫。隨著荷載增加，裂縫逐漸延伸，其它側(cè)面也相繼出現(xiàn)類(lèi)似裂縫。最后承壓面下的混凝土被沖切出一個(gè)楔形體［圖10-4a）］，試件被劈成數(shù)塊而發(fā)生劈裂破壞。2）一開(kāi)裂即破壞當(dāng)試件截面積與局部承壓面積相比較大時(shí)（一般9＜＜36），試件一開(kāi)裂就破壞，破壞很突然，裂縫從頂面向下發(fā)展，裂縫寬度上大下小，局部承壓面積外圍混凝土被劈成數(shù)塊，而局部承壓面下的混凝土被沖剪成一個(gè)楔形體［圖10-4b）］。3）局部混凝土下陷當(dāng)試件的截面積與局部承壓面積相比很大（一般＞36）時(shí)

7、，在試件整體破壞前，局部承壓面下的混凝土先局部下陷，沿局部承壓面四周的混凝土出現(xiàn)剪切破壞，但此時(shí)外圍混凝土尚未劈裂，荷載還可以繼續(xù)增加，直至外圍混凝土被劈成數(shù)塊而最終破壞。在實(shí)際工程中，前兩種破壞形態(tài)較多。在局部承壓試驗(yàn)中，試驗(yàn)荷載是通過(guò)局部承壓鋼墊板作用在試件上，這是與實(shí)際工程中局部承壓作用形式是一致的。局部承壓板與混凝土接觸面間有摩擦阻力，在破壞時(shí)，承壓墊板下將出現(xiàn)楔形體。當(dāng)＞36時(shí)，破壞是由于這個(gè)楔形體下陷而破壞，但這時(shí)試件并未劈裂；當(dāng)9＜＜36時(shí)，試件因楔形體的滑移使試件劈裂破壞；當(dāng)＜9時(shí)，橫向拉應(yīng)力先使試件表面形成裂縫，

8、然后形成楔形體，最后，試件由楔形體劈裂而破壞。圖10-4局部承壓的破壞形態(tài)a)當(dāng)<9時(shí)b)當(dāng)9<<36時(shí)關(guān)于混凝土局部承壓的工作機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出過(guò)許多看法，主要有兩種理論，分別為1）套箍理論這個(gè)理論認(rèn)為，局部承壓區(qū)的混凝土可看作是承受側(cè)壓力作用