【程科技 ・１８３・ 钢筋混凝土构件弯剪扭复合受力分析 薛明 （大庆建筑安装集团有限责任公司，黑龙江大庆１６３０００） 摘要：本文对钢筋混凝土构件弯剪扭复合受力进行了分析，在经过相关探讨后，可以得出结论：在扭弯比较大时，理论强度关系曲 线与试验值偏差较为明显；现有计算分析模型在大型复合受力箱梁裂缝控制及时变承载力分析等方面值得进一步研究及应用；应开展缩 艮独柱支撑的钢筋混凝土连续箱梁复合受力模型试验研究与设计计算理论的探讨，可以借助已有的复合受力分析模型，通过适当简化， 采用迭代方法进行构件的配筋设计。 关键词：钢筋混凝土构件；符合受力分析；弯剪扭强度 箱壁都需要与桁架模型的参考方程保持一致，而后再将假设的平截 最后再通过相应科学的 从当前形势来看，我国虽然已经加大了对钢筋混凝土构件的研 面理论与受力平衡关系融入实际研究环节，充力度，但是对桥梁工程中复合受力的研究还存在着一定的局限 方法对构件的受力程度进行分析。这种模型从某一方面看，也可以 陛，目前我国的桥梁设计标准仍旧以杆系设计为主体，在对箱形结 将其作为Ｏｎｓｏｎｇｏ模型的延伸，它与Ｒａｈａｌ模型的最显著差异也就 陶进行剪扭设计时，理论依据则是来自于混凝土设计规范，这就使 是，前者是具有通过离散形式进行复合受力分析，但是对剪扭条件 得设计内容难以展现弯扭特点，并且在近期桥梁事故的发生频率不 下的混凝土保护层的离析状态考量，却不在分析范围内。 除此之外，Ｇｒｅｅｎｅ Ｊｒ模型在实际研究过程中，可能会将程序的 断增加。这就使得桥梁稳定性及弯剪扭复合受力情况被逐渐重视起 来。本文从多个方面对钢筋混凝土构件的弯剪扭复合受力进行了阐 收敛性等因素纳人考虑范畴，这就使得模型根据钢筋的纵向分布特 述及分析。 点，使箱壁呈现出了更为均等的状态，这就使得最终分析结果与实 ２钢筋混凝土构件的复合受力分析 际情况存在相互偏离的现象，误差值难以估量。同时，由于模型只能 ２．１斜弯理论。这项理论最初是由外国的学者经过研究所得出 够将构件形态进行实体化展示，但是其规格、大小却难以进行较为 的，在长期对其进行分析及研究后，其内容得到了补充及更新，而综 严格的比例划分，因此在设想条件下对箱壁所承受的剪应力等进行 合斜弯理论由于强大的优势特点，也在其领域范围内被不断应用。 计算，其精准度仍旧难以保证，这就需要在日后的研究工作中不断 这项理论的主体内容是，在剪弯扭的复合应力下，混凝土结构就会 进行检验及经验总结。 ２．３模型对比及讨论。对比上述钢筋混凝土复合受力构件的计 被破坏，其形态具体表现为螺旋式，相对的混凝土构件的强度最大 承受范围也能够推断出来，通过对其破坏面所存在的钢筋变形程 算模型可以发现：除斜弯理论外，其他全过程分析方法及模型均以 桁架单元纵应变由弯 度，就可以根据钢筋变化量值，列出这一横截面的等值方程。如果弯 平截面假定为基础，在弯剪扭的共同作用下，剪扭的比值存在差异性，那么压力所承载的区域也就会大不相同。 曲应变和扭转引起的纵应变叠加得到；各离散的桁架单元体均满足 的平衡方程和协调方程。这些方程可以基于桁架理论或者斜压 ２．２基于压力场理论的弯剪扭复合受力分析 ２．２．１ Ｒａｂｂａｔ模型。Ｒａｂｂａｔ模型的产生，对弯剪扭的变形范围及 场理论，但都是以应力和应变莫尔圆为基础的膜单元理论；各模型 状态进行了理论阐述，通过研究可以发现，这一模型是将构件结构 采用的材料本构模型不尽相同，但基本都能考虑双向受力下混凝土 进行系统划分，从而使其结构更加具有空间性特点，众所周知任何 的受压软化和受拉强化效应。结构都是由点线面共同组成的，而混凝土结构也就是由弦杆及箱壁 从受力特点的角度来看，对于分析小扭弯比构件，板一桁模型 共同结合延伸而来，其中弦杆的作用就是分化弯剪扭力，而箱壁则 概念上更直接，但是目前对于扭弯比具体小于多少时采用板一桁模 需要承受剪力作用。虽然这种方法能够对弯剪扭力进行计算，但是 型是合适的，还没有明确的定论。同时，Ｌｅｕｎｇ模型对于处理小扭弯 对弯矩程度较强时这种方法的弊端性就会得以凸显，误差值更是超 比构件，甚至纯弯构件也是可行的，因为对类似于纯弯构件，顶板和 出允许范围，因此该模型的应用频率较低。 底板可以看作斜压杆为０。和９Ｏ。的特殊桁架模型。不足之处在于 ２．２．２ Ｏｎｓｏｎｇｏ模型。Ｏｎｓｏｎｇｏ模型在进行弯剪扭复合受力分析 迭代计算过程中假设初值较多，为了保证计算的收敛性，编制计算 时，其理论依据与有限条法极为相似，它主要是将钢筋混凝土构件 程序时需稍加处理；上述计算模型在处理矩形和箱形构件时，除了 的弯剪扭复合受力情况以单元格的形式展现出来，并且各个主体部 在剪力分配上有区分外，并无其他明显区别。从已有的研究结果来 分都具有一定的平衡性，契合度也相对较高，在对横截面进行假想 看，对于小型的矩形和箱形构件，其计算结果基本能满足工程需要， 模型的适用性有待 设定后，就可以根据结构特点对其内部构造进行衡量，从而以受力 但对于大尺寸箱梁结构，比如连续箱梁桥结构，分布状况为依据，将平衡方程进行确认，这种建模形式能够将结构 进一步研究。 形态中的不均等分布现象充分体现出来，这就为当前桥梁工程中的 Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ等基于软化桁架模型研究了剪力墙等平面受力情况 但上述计算理论及模型在复合受力钢筋ｔ昆凝土构 不良结构的优化提供了便利基础。因此不难发现，该模型所应用的 的裂缝控制问题，结果分析方法具有离散特点，并在斜压场理论的基础上，对弯剪扭 件的裂缝宽度及裂缝间距计算等问题方面还未见应用，并且现行混 的复合受力情况进行了重点剖析，而后再经过比对后就可以得出结 凝土规范中针对剪切或扭转引起的裂缝宽度计算问题还没有明确 论。 规定，上述全过程分析模型为研究复合受力钢筋混凝土构件的裂缝 混凝土耐久性一直都是研究者关注的热 ２．２．３ Ｒａｈａｌ模型。Ｒａｈａｌ等为了便于研究及分析，将复合受力构 评估问题提供了理论基础；件进行了精细化的划分，通过两个层面就能够形成较为合理的受力 点。目前钢筋锈蚀等材料劣化对结构或构件承载力的影响研究大多 或者是锈蚀开裂机理的研究等，针对此问 分析，也就是在假设平截面的基础上对弯曲状态进行分析，还有就 还停留在单一受力状态，是在压力场的基础上对剪扭状态进行分析。在完成对上述两个部分 题，复合受力条件下结构或构件的时变承载力计算还有待深入研 横截面的内力衡定及扭转关系的分析后，就可以将细化的部分进行 究，上述全过程分析模型也可提供一定的理论参考。 参考文献 统一结合。在此时可以不对混凝土的承载拉力强度及受压软化进行 考量，这种模型就能够在一定程度上弥补实际考量中所存在的缺 ［１】程坤．钢筋混凝土箱梁复合受力特性的试验与理论研究【Ｄ】．杭州： 陷，可以对处于扭剪力大混凝土结构进行保护层离析问题进行综合 浙江大学，２０１４． 研究。 『２】鲁懿虬．复合受力下钢筋混凝土构件统一计算模式研究【Ｄ］．长沙： ２．２．４ Ｇｒｅｅｎｅ Ｊｒ模型。Ｇｒｅｅｎｅ Ｊｒ模型将钢筋混凝土构件的箱形 湖南大学 ２０１２． 结构进行了箱壁分析，其整体也就被拆分成为四个部分，并且各个 １概述
