混凝土局部承压

s取80mm，间接钢筋网片的设置深度H=510mm＞l1，布置层数为 m=5，则间接钢筋的配筋率ρ v为
v

n1 As1l1 n2 As2l2 Ac or s
7 28.3 500 6 28.3 600 (500 600) 80
0.0084
且 n1As1 7 28.3 1.17＜1.5 n2 As2 6 28.3
台帽采用C30混凝土，fcd=13.8MPa；配 置方格网的间接钢筋采用R235级钢筋，fsd= 195MPa。
试进行台帽的局部承压计算。
图10-9 例10-1示意图
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解 ： 由 图 10-9 可 知 ， 矩 形 局 部 承 压 面 积 Al 的 长 边 边 长 a=300mm，短边边长b=250mm，而矩形局部承压面积边 缘至台帽边缘的最小距离c=260mm＞b，故由图10-7a)可得 到局部承压时的计算底面积Ab及边长为
机理。 掌握配置间接钢筋的混凝土局部承压承载力的计
算方法。 熟练掌握局部承压区间接钢筋的配置构造。
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局部承压是指在构件的表面上，仅有部分面积承受压 力的受力状态（图10-1）。
图10-1 全部受压和局部承压 a)全截面受压；b)局部承压
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支座 独柱墩
混凝土桥墩顶面局部承压实例
混凝土表面
承压面
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n2，As2——分别是单层钢筋网沿l2方向的钢筋根数和单根钢 筋截面面积；
Acor——方格网间接钢筋内表面范围的混凝土核心面积， 其重心应与Al的重心重合，计算时按同心，对称 原则取值。
此外，钢筋网在两个方向上单位长度内钢筋截面面积的比值 不宜大于1.5倍，且局部承压区间接钢筋不应少于4层钢筋网。
混凝土表面局部承压实例（后张法预应力）
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a)全截面受压构件破 坏。 棱柱体混凝土试件
尺寸150mm*150mm*450 mm，实测混凝土抗压强 度16MPa。
b)局部承压试件破坏。混凝土 试件尺寸450mm*450mm*450mm， 承压面积150mm*150mm，实测混 凝土局部抗压强度60MPa。
由式（10-1）求混凝土局部承压强度提高系数β为

Ab Al
6 105 0.75 105
2.83
因采用C30级混凝土，由表10-1可查得ηs=1 ，故ηsβ=2.83。
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由式（10-4）求配置间接钢筋时局部承压强度提高系数 βcor为
cor
Acor Al
3105 0.75105
cor
Acor 1 Al
（10-4）
式中的Acor为间接钢筋网或螺旋钢筋范围内混凝土核心面 积，应满足Ab＞Acor＞Al且Acor的面积重心应与Al的面积重心 重合。
在实际工程中，若为Acor＞Ab情况，则应取Acor = Ab。
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10.3 局部承压区的计算
1）局部承压区的承载力计算
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1）局部承压区截面限制条件验算 由式（10-6）不等号右部分可得到 1.3ηsβfcdAln=1.3×2.83×13.8×0.75×105 =3807.77kN＞Fld（=2500kN） 局部承压区尺寸满足要求。
2）局部承压承载力计算 由式（10-5）不等号右部分可得到
0.9(ηsβfcd+kρvβcorfsd)Aln=0.9(2.83×13.8+2×0.0084×2×19) ×0.75×105 =3078.41kN＞Fld（=2500kN）
L1 250 2 250 750mm L2 300 2 250 800mm Ab 750800 6105 mm2
局部承压面积Al=250×300=0.75×105mm2。
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根据图10-8的规定，设间接钢筋的网格核心混凝土面积尺 寸为l1=500mm，l2=600mm，Acor=500×600=3×105mm2＞ Al=0.75×105mm2。
c)局部承压破坏时试 件顶表面裂缝
试验机上压头 试
件
表
棱柱体试件
面
劈
150*150垫板 裂
试件顶表面裂缝
试件表面积A
垫板下角锥形破坏
局部承压面积Al
图10-3 局部承压试件破坏图（尺寸单位：mm）
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与全面积受压相比，混凝土构件局部承压有以下特点： （1）构件表面受压面积小于构件截面积； （2）局部承压面积部分的混凝土抗压强度，比全面积受压 时混凝土抗压强度高；
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混凝土局部承压工作机理的两种理论解释： 1）套箍理论 把局部承压区的混凝土看作是承受侧 压力作用的混凝土芯块。
图10-5 套箍理论的局部承压受力模型
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2）剪切理论 在局部荷载作用下，局部承压区混凝 土的受力类似一个带多根拉杆的拱。
图10-6 剪切理论的局部承压受力模型 a)多根拉杆拱结构模型；b)部分拉杆断裂后的拱结构；c)拱结构破坏
局部承压区承载能力满足要求。
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混凝土局部承压计算系数s与k
混凝土强度等级 C50≤ C55 C60 C65 C70
s
1.0 0.96 0.92 0.88 0.84
k
2.0 1.95 1.90 1.85 1.80
表10-1
C75 C80 0.80 0.76 1.75 1.70
a)方格网钢筋；b)螺旋形钢筋
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间接钢筋体积配筋率ρ v是指核心面积范围Acor内单位体积所 含间接钢筋的体积
（1）当间接钢筋为方格钢筋网时(图10-8a)：
v

n1 As1l1 n2 As2l2 Acor s
（10-2）
式中 s——钢筋网片层距；
n1，As1——分别是单层钢筋网沿l1方向的钢筋根数和单根钢 筋截面面积；
图10-2 构件端部的局部承受压区
（3）在局部承压区的中部有横向拉应力x，这种横向拉 应力可使混凝土产生裂缝。
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10.1 局部承压的破坏形态和破坏机理
混凝土局部承压的破坏形态主要与Al/A（Al为局部承压面积， A为试件截面面积）以及Al在表面上的位置有关。
1）先开裂后破坏 承压面下的混凝土被冲切出一个楔形体（图10-4a），试件 被劈成数块而发生劈裂破坏。
为方格钢筋网时，按式（ 10-2）计算；当为螺旋形钢 筋时，按式（10-பைடு நூலகம்）计算
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2）局部承压区截面尺寸验算 当局部承压区段配筋过多时，局部承压垫板底面的混凝土 产生过大下沉变形。为防止出现这种情况，《公路桥规》规 定局部承压区的截面尺寸应满足：
0Fld Fcr 1.3s fcd Aln
叶见曙 ·结构设计原理（第三版）
第10章 混凝土局部承压
叶见曙 张娟秀 马莹 编
Principle of Structure Design
本章目录
10.1 局部承压的破坏形态和破坏机理 10.2 混凝土局部承压强度提高系数 10.3 局部承压区的计算
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教学要求
理解构件局部承压概念及受力特性。 了解影响混凝土局部承压破坏形态的因素及受力
局部受压面积上的局部压力设计值。对 后张法预应力混凝土构件的锚头局部受 压区，可取1.2倍张拉时的最大压力。
当局部受压面有孔洞时，扣除孔洞后 的混凝土局部受压面积（计入钢垫板 中按45°刚性角扩大的面积）。即Aln 为局部承压面积Al减去孔洞的面积。
间接钢筋的抗拉强度设计值
0Fld Fu 0.9(s fcd kvcor fsd ) Aln （10-5）
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（2）当间接钢筋为螺旋形钢筋时(图10-8b)：
v

4 Ass1 d cor s
（10-3）
式中 Ass1——单根螺旋形钢筋的截面面积； dcor——螺旋形间接钢筋内表面范围内混凝土核心 的直径； s——螺旋形钢筋的间距。
螺旋形钢筋不应少于4圈。
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βcor反映配置间接钢筋后混凝土局部承压强度提高的程度
图10-4 局部承压的破坏形态 a)当Al/A≤9时
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2）一开裂即破坏 局部承压面积外围混凝土被劈成数块，而局部承压面下的 混凝土被冲剪成一个楔形体（图10-4b）。 3）局部混凝土下陷 在试件整体破坏前，局部承压面下的混凝土先局部下陷， 沿局部承压面四周的混凝土出现剪切破坏。
图10-4 局部承压的破坏形态 b)当9<Al/A≤36时
混凝土局部承压修正系 数，按表10-1采用
混凝土承压强度的提高系 数，按式（10-1）计算
配置间接钢筋时局部承压 承载能力提高系数，按式 （10-4）计算
间接钢筋影响系数，混凝土强度等级C50 及以下时，取k=2.0；C50~C80取 k=2.0~1.70，中间直接插值取用，见表10-1
间接钢筋的体积配筋率。当
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10.2 混凝土局部承压强度提高系数
1）混凝土局部承压提高系数β
Ab
Al
（10-1）
式中 Al——局部承压面积（考虑在钢垫板中沿45°刚性角 扩大的面积），当有孔道时（对圆形承压面积 而言）不扣除孔道面积；
Ab——局部承压的计算底面积，可根据图10-7来确定。
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图10-7 局部承压时计算底面积Ab的示意图
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（10-6）
式中fcd为混凝土轴心抗压强度设计值。其余符号的意义与 式（10-5）相同。
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例10-1
某钢筋混凝土双铰桁架拱桥，台帽承受 主拱拱脚作用的支承力设计值Fld =2500kN， 其局部承压面积为250mm×300mm（已考 虑了矩形钢垫板厚度且沿45°刚性角扩大 的后面积），如图10-9所示。
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设焊接钢筋网片沿l1方向的钢筋根数n1=7（间距为 100mm）；沿l2方向的钢筋数n2=6（间距为100mm），而 单根钢筋为φ6的面积As1=As2=28.3mm2。