局部承压
局部承压的应力分析
1.先开裂后破坏
产生条件：A / ＜Al 9 破坏特征：当试件截面积与局部承压面积比较接近
时（一般 A /＜Al 9），在约为50%－90%破坏荷载时， 试件某一侧面首先出现纵向裂缝。随着荷载增加， 裂缝逐渐延伸，其它侧面也相继出现类似裂缝。最 后承压面下的混凝土被冲切出一个楔形体［图103a）］，试件被劈成数块而发生劈裂破坏。
Ab ≥
≥
图10-6局部承压时计算底面积Ab的示意图
二、配置间接钢筋的混凝土局部承压强度提高系数 1、间接钢筋的形式： 局部承压区内配置间接钢筋可采用方格钢筋网或螺旋式 钢筋两种形式（见图10－7） 2、间接钢筋体积配筋率 定义：是指核心面积范围内单位体积所含间接钢筋 的体积ρv
3.局部混凝土下陷
产生条件：A / A＞l 36 破坏特征：当试件截面积与局部承压面积相比很大
时（一般 A / ＞Al 36），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，但此时外围混凝土尚未劈裂， 荷载还可以继续增加，直至外围混凝土被劈成数块 而最终破坏。
3、间接钢筋的混凝土局部承压强度提高系数的计算公式：
cor
≥1
Acor Al
式中：为间接钢筋网或螺旋钢筋范围内混凝土核心面积
§10.3 局部承压区的计算
一、局部承压区计算的内容： 《公路桥规》要求必须进行局部承压区承载能力和抗裂性计
（见图10－1）
局部承压面积
图10-1 全部受压和局部承压 a)全截面受压 b)局部承压
二、工程实例：
后张法预应力混凝土构件端部锚固区，桥梁墩（态）帽 直接支承支座垫板的部分，拱上立柱对拱圈垫梁的作用， 支座反力对梁底混凝土的作用等。
混凝土局部承压计算公式
混凝土局部承压计算公式
1.标准公式：
P=Pc+Pb
其中，P为混凝土局部承压载荷，Pc为混凝土压力，Pb为附加荷载。
混凝土压力Pc的计算可以使用以下公式：
Pc=fcd×(α1×β×γ×δ×μ)
其中，fcd为混凝土设计抗压强度，α1为荷载系数，β为尺寸系数，γ为激活系数，δ为荷载概论系数，μ为其他修正系数。
附加荷载Pb可以根据具体的设计要求和施工条件来确定。
2.配筋面积的计算公式：
A=s×t
其中，A为配筋面积，s为配筋率，t为构件厚度。
在计算配筋面积时，需要根据混凝土的设计强度和结构的要求来确定
合理的配筋率。
3.局部承压强度的计算公式：
σ=σc+σs
其中，σ为混凝土局部承压强度，σc为混凝土的标准强度，σs为
混凝土配筋钢筋的强度。
4.等效混凝土面积的计算公式：
Ae=A1+A2-0.5b
其中，Ae为等效混凝土面积，A1为混凝土面积，A2为钢筋面积，b 为受压区域宽度。
等效混凝土面积的计算是根据钢筋与混凝土的相互作用来确定的，这有助于更准确地评估混凝土局部承压的能力。
5.极限承载力的计算公式：
Pult=σ×Ae
其中，Pult为混凝土局部承压的极限承载力，σ为混凝土的极限承受应力，Ae为等效混凝土面积。
极限承载力的计算可根据混凝土的极限应力和等效混凝土面积来确定混凝土局部承压的能力。
以上是一些常用的混凝土局部承压计算公式，根据具体设计和施工的要求，还可以结合其他因素进行进一步的修正和计算。
2019年10月自考06287结构设计原理名词解释及简答
四．名词解释题：混凝土徐变——在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土徐变。
混凝土收缩——在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为收缩。
极限状态——是指整个结构构件的一部分或全部超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态为该功能的极限状态。
结构可靠度——是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
作用效应——是指结构承受作用后所产生的反应。
整体现浇板——在工地现场搭支架、立模板、配置钢筋，然后就地浇筑混凝土的扳。
配筋率——是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值。
绑扎骨架——是将纵向钢筋与横向钢筋通过绑扎而成的空间钢筋骨架。
剪跨比——是一个无量纲常数，用m=M/(Vh0)来表示，此处M和Q分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。
轴心受压构件——当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时，称为轴心受压构件。
稳定系数——是指长柱失稳破坏时的临界承载力与短柱压坏时的轴心力的比值，表示长柱承载力降低的程度。
偏心受压构件——当轴向压力的作用线偏离受压构件的轴线时，称为偏心受压构件。
偏心距——压力的作用点离构件截面形心的距离称为偏心距。
压弯构件——截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件称为压弯构件。
轴心受拉构件——当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线相重合时，此构件为轴心受拉构件。
偏心受拉构件——当纵向拉力作用线偏离构件截面形心轴线时，或者构件上既作用有拉力，同时又作用有弯矩时，则为偏心受拉构件。
全截面换算截面——是混凝土全截面面积和钢筋的换算面积所组成的截面。
裂缝宽度——是指混凝土构件裂缝的横向尺寸。
抗弯刚度——是指构件截面抵抗弯曲变形的能力。
混凝土结构耐久性——是指混凝土结构在自然环境、使用环境且材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。
混凝土结构设计原理PPT课件第10章局部承压
02 局部承压的原理
局部承压的力学原理
局部承压是指混凝土结构在某一较小面积上承受压力的情况，其力学原理主要涉及 压应力和剪切应力。
压应力是压力作用下混凝土产生的应力，随着压力的增大而增大，当压应力超过混 凝土的抗压强度时，混凝土会发生破坏。
剪切应力是由于压力分布不均匀而产生的应力，它会导致混凝土产生剪切变形，当 剪切应力过大时，混凝土会发生剪切ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ坏。
选用高强度混凝土和高强度钢材 等高强度材料，提高结构承载能
力。
加强材料检测
对进场材料进行严格检测，确保 材料的质量和性能符合设计要求。
研发新材料
加强新材料研发，探索具有更高 性能和更低成本的新型材料。
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混凝土结构设计原理ppt课件第10 章局部承压
目 录
• 局部承压概述 • 局部承压的原理 • 局部承压的设计方法 • 局部承压的案例分析 • 局部承压的优化与改进建议
01 局部承压概述
定义与特点
定义
局部承压是指混凝土结构在某一较小面积上承受压力的情况，通常指在基础、 柱、梁等构件的端部或节点处，由于集中荷载或应力作用而产生的局部应力。
桥梁墩柱局部承压
在桥梁设计中，墩柱作为主要的承载结构，常面临局部承 压问题。由于墩柱尺寸有限，大荷载作用下的应力集中可 能导致墩柱破坏。
高层建筑底板局部承压
高层建筑的底板在承受较大荷载时，可能出现局部承压问 题。由于底板面积有限，过大的集中荷载可能造成底板开 裂或塌陷。
隧道侧墙局部承压
隧道侧墙在承受围岩压力时，可能面临局部承压问题。侧 墙的稳定性对于隧道的整体安全至关重要，因此需要特别 关注侧墙的局部承压设计。
第十章 局部承压
Rg——间接钢筋的抗拉设计强度
使用条件： 根据《公路桥规》的规定，式(10--5)等号右边括号内由第二项算得的数值 不应超过第一项βR a的50％（防止局部承压区设置过多间接钢筋，当局部承压 区达到其承载能力极限状态前，局部承压垫板产生过大的下沉） 二、局部承压区的抗裂性计算
对于在局部承压区中配有间接钢筋的情况，《公路桥规》规定按下列 公式进行局部承压区抗裂性计算
Nj
≤
2 Nu 0.6(Ra 2t he Rg ) Ac
（10—5）
式中：Nj——局部承压时的纵向力； β——混凝土局部承压强度的提高系数，按式(10-1)计算；
μt——间接钢筋的体积配筋率，当为方格钢筋网时，按式(10-2)计
算；当为螺旋钢筋时，按式(10--3)计算； βhe——配置间接钢筋时局部承压强度提高系数，按式(10--4)计算；
当达到破坏荷载时，承压板下的混凝土在剪压作用下形成楔形体，产生剪 切滑移面，楔形体的劈裂为最终导致拱机构破坏[图10-6c]。
三*、提 高 系 数
1、混凝土局部承压提高系数β 由于局部承压时，混凝土的抗压强度比棱柱体抗压强度要高引入轴心局部 承压混凝土强度提高系数β(即混凝土局部承压强度与混凝土棱柱体抗压强度之 比) 。 《公路桥规》规定，β按下式计算: Ad (10—1) Ac 式中： Ac——局部承压面积(考虑在钢垫板中沿450刚性角扩大的面积)，当有孔道时 (对圆形承压面积而言)应扣除孔道面积； Ad——局部承压的计算底面积，可根据相关图示（教材图10-7）来确定，当 有孔道时(对圆形承压面积而言)应扣除孔道面积。 关于局部承压计算底面积Ad的确定，是采用“同心对称有效面积法”，即 Ad应与局部承压面积Ac具有相同的形心位置，且要求相应对称。具体计算时按 “桥规”执行。
冲切与局部承压承载力验算.
冲切与局部承压承载力验算请选择章节绪论第1章钢筋砼结构的力学性能第2章钢筋混凝土结构的基本计算原则第3章钢筋砼受弯构件的正截面强度第4章钢筋砼受弯构件的斜截面强度第5章钢筋混凝土梁承载能力校核与构造要求第6章钢筋混凝土受压构件承载能力计算第7章钢筋混凝土受扭及弯扭构件第8章钢筋混凝土受拉构件的强度第9章冲切与局部承压承载力验算第10章受弯构件的裂缝与变形验算第11章预应力混凝土的基本概念及其材料第12章预应力混凝土受弯构件的应力损失第13章预应力混凝土受弯构件的设计与计算第14章预应力混凝土简支梁设计第15章部分预应力混凝土受弯构件第一节冲切承载力计算一、概述二、无腹筋板的冲切承载能力计算三、有腹筋板的冲切承载能力计算四、矩形截面墩柱的扩大基础一、概述（一）破坏形态如图。
（二）构造措施1、采用增加板的厚度或柱顶加腋的方法，如图所示。
2、配置腹筋（箍筋和弯起钢筋）提高抗冲切能力。
如图所示。
3、腹筋配置要求(1)板的厚度不应小于150mm，板的厚度太小，腹筋无法设置；(2)箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于1/3h0。
箍筋应采用封闭式，并箍住架立钢筋；按计算所需的箍筋，应配置在冲切破坏锥体范围内，此外，应以等直径和等间距的箍筋自冲切破坏斜截面向外延伸配置在不小于0.5h0范围内（每侧布设箍筋的长度≥1.5h0）。
(3)弯起钢筋直径不应小于12mm，弯起角根据板的厚度采用30～45度，每一方向不应少于五根；弯起钢筋的倾斜段应与冲切破坏斜截面相交，其交点应在离集中反力作用面积周边以外1/2h～2/3h范围内。
二、无腹筋板的冲切承载能力计算（一）计算简图计算简图如图所示。
（二）基本公式k为修正系数，取k＝0.7，代入前式，并考虑截面高度尺寸效应，得无腹筋板抗冲切承载力计算基本公式：（三）计算方法已知板面荷载设计值，板的厚度，柱截面尺寸，混凝土强度等级，验算冲切承载能力，可按下列步骤进行： 1.求冲切力Fld 2.按式计算 3.代入式进行抗冲切验算。
钢管局部承压计算
状况分析：根据现场量测情况，最小壁厚为9.1mm，对该部位局部应力的计算过程及结果如下：（1）计算工况与以上钢管桩受力分析相同。
（2）钢管桩顶局部应力计算取p=900/2=450KN作为计算荷载对钢管桩的局部应力进行验算。
1、仅考虑与钢管桩顶接触的工字钢腹板部分参与受压，工字钢腹板作用在钢管桩上的有效长度按从腹板计算高度边缘处往下45度角扩算计算，简图如下：阴影部分长度即为作用长度：l=62mm。
故工字钢作用在钢护筒上面的整个受力面积如下图：钢管桩和加劲肋按2mm 腐蚀进行计算，故钢管桩壁厚为8mm ，加劲肋壁厚为10mm 。
其中：22992mm A =故：Mp Mp c 2154.15029924500001<=⨯=σ 故受力满足要求。
2、考虑整个翼缘板参与受力计算，则作用面积如下图：钢管桩和加劲肋按2mm 腐蚀进行计算，故钢管桩壁厚为8mm ，加劲肋壁厚为10mm 。
其中：23920mm A =故：Mp Mp c 2158.11439204500001<=⨯=σ 故受力满足要求。
从以上分析可知钢管桩顶受力在可接受范围以内，在完全不考虑工钢翼板部分参与受力的极端工况下钢管桩顶局部受力仅达到规范规定钢材极限压应力的70.0%，在考虑翼板参与受力的情况下钢管桩顶局部受力为规范规定钢材极限压力的53.4%。
根据现场实际情况，综合上述计算分析可见该部分受力情况安全可靠，无需进行整改。
三、结论综上所述，除浪溅区钢管桩存在一定的锈蚀程度外，其他构件在外露情况下基本无锈蚀情况，且外表锈蚀的钢管桩经计算能够满足承载力要求。
对于其他问题通过相应的措施整改完成后，栈桥仍可以投入正常使用。
并在后期的施工过程中，通过限速、检查、防盗等措施加强栈桥的维护和保养，确保栈桥满足施工要求。
局部承压
局部承压的特点：构件表面受压面积小于构件截面积；
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；在局部承压区的中部有横向拉
应力可使混凝土产生裂缝。
《公路桥规》要求必须进行局部承压区承载能力和抗 裂性计算。
x/ Al A
局部承压的破坏形态主要有三种：一般A / Al＜9发生的是先
的抗压强度。当周围混凝土环向拉应力达到抗拉极限强度
时，试件即告破坏。见图10－4
N
r
r
图10-4 套箍理论的局部承压受力模型
f t
二、局部承压的工作机理分析： 2、剪切理论：
在局部荷载作用下，构件端部的受力特征可以比拟
为一个带多根拉杆的拱结构。紧靠承压板下面的混凝土， 亦即位于拉杆部位的混凝土，承受横向拉力。当局部承压 荷载达到开裂荷载时，部分拉杆由于局部承压区中横向拉 应力大于混凝土极限抗拉强度而断裂，从而产生了局部纵 向裂缝，但此时尚未形成破坏机构［图10-5b）］。
本章的主要内容：
局部承压的应力分析
局部承压的特点
局部承压的破坏形态和破坏机理 混凝土局部承压强度提高系数的计算 混凝土局部承压的承载力计算和抗裂性验算
§10.0 概 述 一、局部承压的概念： 是指在构件的表面上，仅有部分面积承受压力的受力状态。 （见图10－1）
§10.1 局部承压的破坏形态和破坏机理
图10-3 局部承压的破坏形态
a)当 A / Al <9时 b)当9< A / Al<36时
二、局部承压的工作机理分析：
1、套箍理论：
局部承压区的混凝土可看作是承受侧压力作用的混 凝土芯块。当局部荷载作用增大时，受挤压的混凝土向外 膨胀，而周围混凝土起着套箍作用而阻止其横向膨胀，因 此，挤压区混凝土处于三向受压状态，提高了芯块混凝土
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局部承压计算底面积，采用 “同心对称有效面积法”确 立 局部承压面积
Ab Al
3 . 砼局部承压强度提高系数
配置间接钢筋的混凝土局部承压强度提高系数cor
cor
Acor 1 Al
方格钢筋网
n1 As1l1 n2 As 2 l2 v Acor s
图10-2 c）
4 .承压区计算
承载力
混凝土局部承压 修正系数，按表 10-1采用
0 Fld ≤ Fu 0.9 ηs fcd kρv βcor fsd Aln
局部受压面积上的 局部压力设计值 间接钢筋 影响系数
抗裂性 （尺寸验算——避免局部过大变形）
0 Fld ≤ Fcr 1.3s f cd Aln
c)局部承压破坏时试 件顶表面裂缝
试件顶表面裂缝 试 件 表 面 劈 裂
试件表面积A
试验机上压头 棱柱体试件
150*150垫板
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）
7
1 .引言
受力分析及特点
构件表面受压面积小于构件截面积。 局部承压面积部分的砼抗压强度比截面抗压强度高。 局部承压区各点应力复杂。局部承压区中部有横向应力 x，可使砼产生裂缝。
第10章 局部承压
• 结构整体计算——杆系有限元方法或材料 力学公式——应力场比较均匀（结构在截 面上均匀承受轴向力或者弯矩） • 结构局部计算——实体有限元方法——应 力场比较复杂（结构自身存在截面几何尺 寸变化或者荷载不均匀）
1 .引言
构件表面，仅有部分面积承受压力的受力状 态
支座 混凝土表面 独柱墩
作业
• 10-4
• 广义虎克定律
图10-2 c）最大拉应力/最大压应力=1/6.25
图10-2 c）
图10-2 c） σx
横向应力沿梁高分布图 0 -600 -500 -400 -300 -200 -100 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 0 100
坐标
-0.25 -0.3 -0.35 -0.4 -0.45 -0.5 横向应力（Pa）
混凝土桥墩顶面局部承压实例
承压面
混凝土表面局部承压实例（后张法预应力）
6
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。
图10-2 d）
2 .破坏形态和破坏机理
破坏形态
*先开裂后破坏。（A/Al<9）
*一开裂即破坏。（9<A/Al<36）
*局部砼下降。（A/Al>36）
2 .破坏形态和破坏机理
破坏机理 套箍理论：将局部承 压区的砼看作承受侧 压力作用的砼芯块。
剪切理论：局部承压区 受力特性犹如一个滞多 根抗杆的拱结构。
螺旋形钢筋
4 Ass1 v d cor s
4 .承压区计算
承载力
混凝土局部承压 修正系数，按表 10-1采用
0 Fld ≤ Fu 0.9 ηs fcd kρv βcor fsd Aln
局部受压面积上的 局部压力设计值 间接钢筋 影响系数
抗裂性
0 Fld ≤ Fcr 1.3s f cd Aln