拉-压杆模型在钢筋混凝土深梁设计中的应用
拉-压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
东北公路 陈晓宝 结构混凝土拉压杆模型法配筋设计 合肥工 业大学学报 自然科学版 徐增权 钢筋混凝土薄膜元理论 建筑结构学报
王命平 钢筋混凝土结构的比拟桁架及其设计 建筑工程学院学报 自然科学版
青岛
责任编辑 傅春玲
拉-压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用
基本假定 图 是建议牛腿部位的拉 压杆模型 模型 中有 根压杆 根拉杆和 个节点 利用这个模型 能分析钢筋混凝土短牛腿承受有竖向和水平集中力 作用下的力学性能 分析过程中采用了如下的基本 假定
图 假想的桁架杆件 压杆轴向受压 拉 杆轴向受拉 此外 连接拉杆和压杆的节点不承受弯 矩作用
压杆的横截面沿着杆长方向为一常量 由于纵向主筋的作用在节点区域产生拉应 变 混凝土的抗压强度将降低 混凝土压杆中的压应 力 节点区域的混凝土最大压应力取决于混凝土的 有效抗压强度 考虑混凝土的软化效应 对混凝土轴 心抗压强度进行折减而得到的强度称混凝土的有效 抗压强度
受压
混凝土 压杆
拉 压杆模型的建立
用拉 压杆模型法进行结构构件设计时 一般
先根据圣维南原理将整个结构构件划分为 区与
区 如图 所示阴影部分即为 区 并对给定结构构
件进行整体性静力分析 计算出结构构件支座反力
及截面内力 包括截面的轴力 剪力 弯矩及扭矩
从而得出 区与 区的外力 区的部分外力是由
对 区应力分析得到 这样 对 区很容易建立起
压杆模型的基本原理 同时通过一个设计实例说明拉 压杆模型的建立 设计准则 设计步骤等
关键词 拉 压杆模型 牛腿 桁架 有限元法
中图分类号
文献标识码
文章编号
对于钢筋混凝土结构构件 现行规范一般采用 以截面为分析对象的极限状态设计法 截面内力法 进行设计 首先确定外部作用在结构构件的控制截 面上产生的内力 如轴力 剪力 弯矩 扭矩或它们的 组合 然后根据不同的内力情况采用相应的理论计 算公式 或经验计算公式 进行截面配筋设计 截面 内力法用于结构构件中截面应变分布连续规则 即 符合贝努利假定的区域 国际上称之为 区 是合 理适用的 但对结构构件中截面应变分布非线性且
拉压杆模型设计方法
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
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。
材料力学——拉压杆的强度条件及其应用课件
碳纤维复合材料
高强度钢
由于其高强度和轻质特性，碳纤维复 合材料在拉压杆领域具有广泛应用前 景，能够显著提高杆件的承载能力。
高强度钢的研发和应用有助于提高拉 压杆的极限承载能力，同时降低结构 自重。
纳米材料
纳米材料具有优异的力学性能，如纳 米增强金属基复合材料，可提高拉压 杆的强度和耐久性。
新型设计方法对拉压杆强度的影响
04
CATALOGUE
拉压杆强度的应用
拉压杆在建筑结构中的应用
建筑结构的稳定性
拉压杆在建筑结构中用于增强结构的稳定性，特别是在高层建筑和大跨度结构中，通过合理布置拉压杆，可以有 效地提ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构的抗风、抗震能力。
预应力混凝土
预应力混凝土是一种通过在混凝土中加入拉杆来施加预应力的结构形式，可以提高混凝土的承载力和延性，减少 裂缝和变形。
优化设计
利用先进的优化算法和计算机模 拟技术，对拉压杆的结构进行优 化设计，以实现更高的强度和稳
定性。
拓扑优化
拓扑优化方法能够在给定材料和载 荷条件下，找到拉压杆的最佳结构 形式，提高其承载能力。
有限元分析
通过有限元分析方法，可以对拉压 杆在不同工况下的应力分布、变形 等进行精确模拟，为设计提供依据。
2. 在拉压杆上施加逐渐增大的拉力或压力；
实验步骤与操作方法
3. 使用力传感器和数 据采集器记录拉压载 荷和变形量；
5. 重复实验，获取多 组数据。
4. 当杆件发生断裂或 屈服时，记录最大拉 压载荷；
实验步骤与操作方法
操作方法 1. 确保拉压杆固定牢固，以免发生意外；
2. 缓慢施加拉压载荷，避免冲击；
实验结论
根据实验结果分析，得出拉压杆的强度条件是否满足的结论。总结实验中的经验和教训， 提出改进措施和建议。同时，将实验结果与理论进行对比，验证理论的正确性。通过实 验，学生可以更加深入地理解拉压杆的强度条件及其应用，提高实验技能和实践能力。
材料力学-拉压杆的强度条件及其应用
欢迎来到本次演讲！我们将探讨拉压杆的定义、应用和设计方法，以及计算 其强度的要点。让我们一起探索材料力学的世界吧！
拉压杆的定义和应用
定义
拉压杆是一种将力沿轴线方向作用于其两端的结 构元件。
应用
拉压杆广泛应用于桥梁、建筑、机械等领域，传 递拉力或压力以支撑和稳定结构。
拉压杆的设计方法
1
快速设计方法
根据经验公式和规范，快速确定拉压杆的尺寸和材料。
2
优化设计方法
使用数值分析和优化算法，找到最优的拉压杆设计，以提高强度和降低成本。
拉压杆的典型应用案例
桥梁结构
使用拉压杆支撑桥梁的跨度，确 保结构的稳定性和安全性。
建筑施工
在建筑施工中使用拉压杆以支持 和加固结构，如屋顶和悬挑。
机械元件
作为机械元件的一部分，使用拉 压杆传递力，以实现运动和控制。
总结和要点
了解拉压杆的定义和应用
熟悉拉压杆在桥梁、建筑和机械中的常见应用。
理解拉压杆的强度条件
掌握拉压杆的强度计算方法和相关失效形式。
掌握拉压杆的设计方法
了解快速设计和优化设计两种不同的拉压杆设计方法。
拉压杆的强度条件
பைடு நூலகம்
1 杨氏模量和截面面积
拉压杆的强度取决于材料的弹性特性（杨氏 模量）和截面的几何形状和尺寸。
2 失效形式
拉压杆在强力作用下可能会发生失效，如屈 曲、稳定失效或破坏。
计算拉压杆的强度
静力分析
通过应力和变形分析，计算拉压杆在静力加载下的 强度。
动态分析
考虑拉压杆在动态加载下的惯性和震荡效应，计算 其强度。
钢筋混凝土深梁非线性拉压杆模型分析方法
利用拉_压杆模型进行结构的受力分析和设计_郭卫民
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。
欧洲规范拉-压杆模型设计分析
(7 )
对于完全不连续区域（b>H/2）（图 4b）： (8 )
h=H/2
相等，可使用静水节点，这时压杆宽度与压杆力成正 比。 如图 5(b)所示，在二维结构中，若同一节点作用 三个以上的力， 通常需将这些力分解为端部相交的三 个力。 作用于面 A-E 和面 C-E 的力可用作用于面 A-C 的一个力表示，该力通过节点 D。 实际工程中更多是非静水节点，如图 3(b)、(c)， 需将节点外延包括节点本身、 压杆外延的混凝土以及交
图 2 混凝土压杆受力状态
2.4 节点强度验算规定 节点的设计与支撑于该节点上的混凝土压杆的 强度、 锚固于该节点区域的钢筋拉杆之间有着密切的 联系， 因为计算者所选择的拉压杆模型的节点设计方 法会影响拉压杆模型中力的传递。 因此，拉压杆模型 中压杆与拉杆的尺寸拟定与节点区域的验算是一个 反复的设计过程， 一者的改变会影响其他两者， 最终 的设计目的是使得拉杆、 压杆与节点均满足设计要求。 EN1992 针对三种不同类型的集中节点给出极限应力
在结构中，压杆形状可以是棱柱状、瓶形或扇形体。 拉杆：拉杆是压杆拉杆模型中的受拉构件。 拉杆 包括钢筋或预应力筋及拉杆轴周围混凝土。 设计中不 考虑混凝土承受拉力， 但考虑荷载作用下混凝对拉杆 伸长的约束作用。
h
h
0.5b
b
b b
1 拉-压杆模型定义
规范将拉-压杆模型定义为塑性下限原理在实际 设计计算中的一种特殊应用， 被指定用于截面应变呈 非线性分布的情形。 出现非线性应变分布的典型结构 包括有集中力作用的区域、折角处以及截面开口等， 如图 1 所示。这些部位通常被称为“D 区域”，其中 D 表示 discontinuity（不连续性）、detail（细部）以及 disturbance（被扰乱的）。除 D 区域以外的区域中， 如果应变分布呈线性， 则可以按混凝土是否开裂根据 梁体或桁架理论分别计算应力。这些区域被成为 “B 区域”，B 表示 Bernoulli（伯努利）或 beam（梁）。 EN 1992 把这些区域称之为“连续”区域。针对“D 区 域 ” 建立的拉 -压杆模型必须保持所施加的荷载与反 作用力（边界力）的平衡，以及每一节点的自平衡。 对于一个符合条件的拉-压杆模型，只需满足平衡条 件和屈服准则，不需考虑固体力学中的应变协调。 拉-压杆模型由压杆、拉杆和节点构成。压杆和 拉杆是桁架的受力构件， 而节点将这些构件连接在一 起。 节点：节点是拉-压杆模型中压杆、拉杆与集中 力轴线相交的点。从平衡考虑，拉-压杆模型的一个 节点至少应作用有三个力。 压杆： 压杆是拉-压杆模型中理想化的受压构件。 2.1 设计步骤 设计包括下面 5 个步骤：
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拉-压杆模型在钢筋混凝土深梁设计中的应用
作者：叶列平， 孟杰， 王宇航， YE Lie-ping， MENG Jie， WANG Yu-hang
作者单位：清华大学,土木工程系,北京,100084
刊名：
建筑科学与工程学报
英文刊名：JOURNAL OF ARCHITECTURE AND CIVIL ENGINEERING
年，卷(期)：2009,26(2)
被引用次数：4次
1.ACI 318M-05.Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary
2.GB 50010-2002.混凝土结构设计规范
3.NILSON A H;过镇海;方鄂华;庄崖屏混凝土结构设计 2003
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7.方江武钢筋混凝土深梁抗剪强度的试验研究 1990(01)
8.陈廷国;杨国贤钢筋混凝土简支深梁破坏形态的试验研究 1990(02)
9.李欣集中荷载作用下超高强混凝土无腹筋梁抗剪强度的试验研究[学位论文] 2002
10.王伟纵筋率对剪跨比为1.5的有腹筋简支梁受剪性能的影响[学位论文] 2003
11.蒋宁剪跨比为1.5的无腹筋简支梁受剪性能试验研究及有限元分析 2006
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7.李传习.卢春玲.LI Chuan-xi.LU Chun-ling结构受扰区的拉压杆模型设计法[期刊论文]-桂林工学院学报2007,27(2)
8.宋杰.杨允表.刘丰.SONG Jie.YANG Yun-biao.LIU Feng桥梁结构设计中拉压杆模型设计法的应用[期刊论文]-中国市政工程2009(3)
9.熊维建.苏小卒.XIONG Wei-jian.SU Xiao-zu框架空间节点的拉压杆模型方法探讨[期刊论文]-山西建筑2010,36(2)
10.孙莉.刘钊.王景全拉压杆模型法在深梁设计中的应用[会议论文]-2007
1.胡剑.程龙基于拉压杆模型的花瓶桥墩受力分析[期刊论文]-公路 2012(5)
2.李明建业里东区地下室深受弯构件设计[期刊论文]-结构工程师 2012(3)
3.刘立渠.王娟娟.韩继云.张国强.吴学利钢筋混凝土简支深梁静力性能试验研究及拉压杆模型分析[期刊论文]-建筑结构学报 2013(10)
4.袁晓洒.郑宏.于长亮钢框架内填钢板深梁协同分析[期刊论文]-建筑科学与工程学报 2012(2)
本文链接：/Periodical_xbjzgcxyxb200902014.aspx。