拉-压杆模型在钢筋混凝土深梁设计中的应用

拉压杆模型设计方法发表时间：2019-08-01T08:48:25.763Z 来源：《建筑细部》2018年第27期作者：陈志文[导读] 本文结合桥梁工程中桥墩盖梁施工的实际情况，对拉压杆模型的设计方法以及实际运用进行了简单的概括，旨在为同类型项目提供参考。

中设设计集团股份有限公司江苏南京 210014摘要：本文结合桥梁工程中桥墩盖梁施工的实际情况，对拉压杆模型的设计方法以及实际运用进行了简单的概括，旨在为同类型项目提供参考。

关键词：桥梁；拉压杆模型；运用1拉压杆模型设计方法最为理想的拉压杆模型能够较好的体现出桥墩盖梁中力的走向情况。

在模型中，其受拉杆件以实线来表示，受压杆件则采用虚线来表示。

在对其节点进行设置过程中，上部直接受垂直集中荷载的节点必须对其盖梁的自重进行充分考虑[1]。

在盖梁上表面节点部位设置一个相应的集中荷载作用处，而在桥墩形心部位设置下表面的节点，再通过对其实际的距离进行测量，即可实现对节点数量的有效增加，结合应力应变图即可了解，在模型的杆件以及节点通常情况下是将盖梁跨中作为轴线来实现对称分布[2]。

在对拉压杆模型进行建立之后，针对其实施相应的计算分析，主要分析内容包括五点，分别为：（1）明确受拉钢筋情况，主要包括顶部受拉的箍筋以及钢筋；（2）对荷载所对应的承载面积进行明确，从而明确给定的支座部位受力面积是否能够达到相应要求；（3）对拉杆节点部位的锚固情况合理性进行检验；（4）对杆件的承载能力进行检验；（5）明确裂缝控制钢筋[3]。

在完成计算之后，若计算结果与相关规定相符合，那么就能够完成盖梁的钢筋分布图的绘制。

2拉压杆模型设计的实际运用2.1原始数据的分析与处理图1 盖梁基本尺寸示意图（单位：mm）2.2绘制拉压杆模型计算杆件受力图运用ABAQUS软件对其应力-应变结果做出相应的设置处理，并通过对节点进行相应的设置，即可完成对拉压杆模型的设计，具体见图2。

各杆件受力均标在杆件的旁边。

混凝土箱梁桥横隔板的拉压杆模型设计方法陈志文;刘钊【摘要】The diaphragms in concrete box - girder bridges, functioned as deep beams in transverse direction, can be designed by strut-and-tie model. This study is devoted to the geometrical configuration principle arid method for strut -and -tie model of diaphragms under various bearing conditions and loading circumstances. Finally, the reinforcement design of a diaphragm under a given construction load case is exemplified in accordance with the proposed method and American specification ACI318 -08.%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.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2011(027)006【总页数】6页(P48-53)【关键词】桥梁;横隔板;拉压杆模型;深梁;配筋设计【作者】陈志文;刘钊【作者单位】东南大学土木工程学院,南京210096;东南大学土木工程学院,南京210096【正文语种】中文1 引言墩顶横隔板是混凝土箱梁桥的重要组成部分。

利用拉-压杆模型进行结构的受力分析和设计郭卫民　赵学军(辽宁省交通勘测设计院,沈阳110005) 摘　要　拉-压杆模型方法是结构的概念性设计中对结构进行内力分析和设计的一种有效的工具。

本文简要介绍了拉-压杆模型的原理和建立方法,并利用该模型通过对工程中常见的基桩承台的内力分析和设计的实例来进一步介绍该方法在结构工程设计中的应用。

关键词　拉-压杆模型　力流轨迹　线弹性体　B区　D区1　概述我们知道,结构物中的内力和应力可以被描述为有一定轨迹的力流线,而且这种力的轨迹的形式总是从受荷载的位置通过整个的结构体达到承载点,因此我们从这轨迹图中不但很容易了解结构内的应力分布情况,而且可以指导我们对结构进行加筋设计。

然而,结构中力流的轨迹是很复杂的,很难进行定量的分析,因此必须进行概念性的简化,而拉-压杆模型就是一个近似的力流轨迹简化模型,它把拉力流简化成拉杆,压力流简化成压杆。

其简化的前提是结构物是线弹性体,并且没有塑性变形产生。

当然这是一种比较理想的简化,但在工程设计中,尤其是在结构的概念性设计中是可以满足要求的。

2　拉-压杆模型方法的基本原理(1)　结构受力区域的划分一般来讲,结构受力时其内部的力流的分布是极不均匀的,受力点局部区域力流密度大,分布不均;而远离受力点区域的力流密度小,分布均均,因此我们可以近似地把受力结构内部划分为两个不同的力流区,即:B区和D区。

下面就对这两个力流区的概念作进一步的解释。

　B区:这里“B”代表“梁”,或伯努力弯曲理论,进一步说是对于B区,伯努力的平截面假定在结构承弯后是成立的,因此常规的弯曲理论是适用的。

另外,B区的特点是结构的断面尺寸沿高度方向变化均匀(没有突变点),结构的外荷载是连续不间断的,因此结构内部任意断面的内力和应力都可以由初等梁理论求导出。

　D区:“D”代表“不连续的”,也就是该区内力流分布极不均匀,构件截面有突变,外力荷载也是不连续的。

实际工程中的如深梁,锚固构件,框架节点和随集中力的构件等都是典型的D区构件。

拉压杆强度条件及应用拉压杆是一种常用的结构元件，广泛应用于建筑、机械、桥梁等各个领域。

在设计和应用拉压杆时，强度条件是至关重要的考虑因素之一。

本文将从拉压杆的强度条件及应用方面进行详细阐述。

首先，拉压杆的强度条件是指在受到外力作用下，能够保证杆件不发生破坏或失稳的最大力量或压力。

在设计拉压杆时，需要考虑以下几个强度条件：1. 承载能力：拉压杆在承受外力作用下，必须能够承受这些力量而不发生破坏。

一般情况下，拉压杆的承载能力取决于其截面形状、材料的强度以及结构的几何特征。

2. 屈服强度：拉压杆的屈服强度是指拉压杆在受到外力作用时，开始发生塑性变形的最大力量。

屈服强度是设计拉压杆时必须考虑的重要参考指标。

3. 破坏强度：拉压杆的破坏强度是指在杆件承受外力的过程中，达到杆件材料的破坏强度时的最大力量。

破坏强度是指标。

在应用方面，拉压杆广泛应用于各种工程和结构中，包括但不限于以下几个方面：1. 建筑结构中的应用：拉压杆常被用于建筑结构中的框架、梁柱、屋架等部位，能够吸收和传递上部结构的荷载，增强结构的整体稳定性和承载能力。

2. 桥梁结构中的应用：拉压杆被广泛应用于各种桥梁结构中，主要用于支撑和承载桥面板，增加桥梁结构的稳定性和承载能力。

3. 机械制造中的应用：拉压杆在机械制造中有着广泛的应用，例如各类机械设备的支撑结构、传动杆件、液压缸等。

通过拉压杆的应用，能够实现机械设备的精确定位、运动控制和工作稳定性。

4. 航空航天领域的应用：拉压杆在航空航天领域中具有重要的应用价值。

例如飞机机身结构、飞行控制装置、升降装置等都会用到拉压杆，以确保飞行器的稳定性和安全性。

除了以上几个领域，拉压杆还可以在许多其他工程和结构中发挥作用，比如电力设备、汽车制造、船舶建造等。

应用拉压杆的好处在于能够通过调整杆的尺寸、材料和结构，满足不同工程和结构的设计要求，提高结构的稳定性和承载能力。

总而言之，拉压杆作为一种常见的结构元件，在工程和结构设计中有着重要的应用价值。

桁架拉压杆模型在结构梁分析中的应用论文
桁架拉压杆模型是一种被广泛应用于结构梁分析的理论模型。

它可以提供有关梁体结构力学特性和加载效应的重要信息。

这种模型极大地结合了形状函数方法和杆件节点方法，使得结构梁分析更加准确高效、易于使用。

桁架拉压杆模型是一种使用有限元和矩量法来进行结构梁分析的技术。

主要包括三个部分：节点模型、杆件模型和节点力学关系式。

节点模型涉及将结构拆成不同的节点，使用有限元技术捕获其运动应力等变量。

杆件模型涉及将节点连接成不同的杆件单元，捕获杆件变形和应力变量。

最后，节点力学关系式介绍了如何将节点变量和杆件变量相连，以获取精确的力学性能。

因此，桁架拉压杆模型可以有效捕获梁的位移、应力和变形变量，以获得较为准确的力学性能。

桁架拉压杆模型可以有效应用于结构梁分析，主要用于分析混凝土梁的强度和变形特性。

它可以帮助研究人员对梁的结构、材料和构造等进行计算建模，以识别梁的性能瓶颈和预见失效风险。

同时，桁架拉压杆模型还可以有效检测梁结构在垂直、水平和加载方向上的应力情况，以防止梁结构的损坏。

总之，桁架拉压杆模型的应用可以显著提高结构梁分析的精确度和效率，这对于研究人员在设计和评估混凝土梁结构中发挥重要作用。

因此，未来还可以继续深入研究桁架拉压杆模型，提高其精确度和使用性，以有效改善结构梁分析的结果。

第五章基于拉压杆模型的节段箱梁接缝边缘配筋设计5.1本章研究内容伴随着节段式预制箱梁在实际工程应用的飞速发展，对节段预制箱梁的研究也越来越多，其中包括节段式施工技术、节段式梁体的受力、局部的受力分析、接缝的抗剪研究等等。

但是对于节段式箱梁的接缝边缘竖向配筋研究涉及非常的少。

由于节段预制箱梁的接缝边缘的构造不同于一般梁体的情形，整个梁体是由众多节段组合连接而成，不管是胶结缝还是干接缝，在接缝的边缘必然存在不同于一般连续梁体的受力行为，所以针对接缝边缘的受力情况研究以及对其的配筋设计很有必要。

国内外对接缝边缘力筋的研究较少，本章将通过有限元模拟梁体的节段，结合本课题组的试验以及J.Turmo等人的试验，详细的对节段边缘梁体受力作个详细的认识；然后再利用拉压杆模型理论对含有剥离力的节段梁体进行构型，构型方法采用“弹性应力法”和“拓扑优化法”相结合的方法；最后结合拉压杆模型，以本课题组试验梁体及某长江大桥节段梁体为例，对其进行配筋设计。

5.2 接缝边缘的相关研究.5.2.1 接缝边缘的一般设计节段式箱梁和其他普通箱梁一样，在全梁段都需要布置用来抵抗剪力或者用来满足构造要求的箍筋[5-1]。

但是节段式梁体又有着区别于普通连续梁体的典型特点，它在接缝处是“断开”的，通过外力和胶结力结合在一起的，导致的结果是梁体在受力之后，接缝位置很大可能是裂缝张开的部位。

在裂缝张开之后接缝两侧的梁体应力将重分布，所以对于节段式箱梁的接缝两侧受力将不同于一般整体式混凝土箱梁。

目前对节段式箱梁接缝两侧的竖向箍筋，一般按照梁体结构的斜截面抗剪来计算配置的。

同济大学的李国平教授[5-2]认为在墩顶节段的接缝旁必须设置相应的竖向提拉钢筋或者预应力钢筋，并保证其两端锚固可靠，以满足承受剪力引起的下拉作用。

同时简支节段式梁靠近支点的区域，剪弯共同作用可能出现下伸至接缝的斜裂缝，相应节段接缝边缘的竖向钢筋（箍筋）应加强，并保证其两端锚固可靠。

结构混凝土通向协调设计的压杆-拉杆模型
周履
【期刊名称】《世界桥梁》
【年(卷),期】2001(000)004
【摘要】提出了对所有结构类型和其所有部件都采用统一的、协调一致的设计概念,以改变过去对结构的某些部分的设计过于精细,而对另一些部门则凭经验办事的不合理现象.这种协调一致的概念是以切合实际的物理模型为依据的.压杆-拉杆模型是熟知的桁架相似法的扩充和推广,它适用于钢筋混凝土和预应力混凝土的各种结构和结构的各部分,包括应变为线性分布及非线性分布部分、几何连续及不连续部分.介绍了压杆-拉杆模型设计的原理和方法及其应用实例.
【总页数】11页(P25-35)
【作者】周履
【作者单位】中铁大桥局桥科院,湖北,武汉,430034
【正文语种】中文
【中图分类】TU313
【相关文献】
1.结构混凝土拉压杆模型法配筋设计 [J], 陈晓宝;王成刚;滕育梅
2.利用压杆一拉杆模型进行结构混凝土的评估和加固 [J], 周履
3.基于压杆-拉杆模型的次梁-主梁节点设计——混凝土规范9.2.11条附加钢筋设计再思考 [J], 束天明;王伟
4.拓扑优化拉杆—压杆模型在索塔锚固区的应用 [J], 熊治华;刘永健;田文民;宋松
林
5.基于可视化荷载路径的结构混凝土拉-压杆模型 [J], 万鹏;郑凯锋
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2017年第1期西南公路混凝土结构的拉-压杆模型设计方法陶齐宇1张义志2(1.四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院四川成都610041;2.四川公路工程咨询监理公司四川成都610041 )【摘要】本文回顾了拉-压杆模型设计方法的发展历程，论述了拉-压杆模型设计方法的基本原理、建模方法和设计流程。

拉-压杆模型设计方法是对空间问题的简化分析，既能解决空间效应问题，又易 于工程应用，具有广阔的应用前景。

【关键词】拉-压杆模型；发展历程；建模方法；设计流程【中图分类号】TU375 【文献标识码】A〇引言拉-压杆模型（Stmt-and-TieModel，艮PSTM)设计方法根据自受力处至支承处在结构内部产生的应 力迹线，应用混凝土抗压、钢筋抗拉的概念，把结 构离散成由只受拉的拉杆、只受压的压杆和结点组 成的类似于桁架的简化模型来分析结构的强度并进 行配筋设计。

这一方法直接抓住了结构的受力本质，而且模型内力和配筋计算也十分简便；同时，国外的研究与工程实践[1]表明：拉-压杆模型设计方 法用于计算平截面假定不成立的区域具有足够的工 程精度。

1拉-压杆模型设计方法发展概况拉-压杆模型由压杆（Strut)、拉杆（Tie )和 结点（Node)组成。

压杆是拉-压杆模型中承受压 应力的构件，代表同一方向上主要承受压应力的混 凝土区域，其中心为压应力的合力中心；拉杆是拉- 压杆模型中承受拉应力的构件，代表同一方向上主 要承受拉应力的区域；而结点是用来模拟拉杆、压 杆交汇区域的，处于多向应力状态。

1.1拉-压杆模型设计方法的发展历程拉-压杆模型是由桁架模型发展而来的，桁架模 型大体经历了以下四个发展阶段：Ritter ( 1899 )和M tech ( 1902 )最先提出平面桁架模型，将构件模拟为平行弦桁架，用于分析 受弯剪作用的钢筋混凝土梁；这一模拟促进了横向 钢筋的使用，通过这一途径增大了梁的抗剪能力。

Rausch ( 1929 )将平面桁架模型推广到空间桁架模型，视构件为由一系列抗剪平面桁架组成的空间桁架，初步揭示了钢筋混凝土梁的抗扭机理。