BS 5400規(guī)范中大偏心受壓短柱極限承載能力計算

王青太

1 概述

隨著中國土木工程設(shè)計走出國門，進入更加廣闊的國際市場，面對更加激烈的競爭環(huán)境，要求設(shè)計的產(chǎn)品更加安全、經(jīng)濟、合理，同時，也要求設(shè)計人員在熟練運用國內(nèi)規(guī)范的同時，積極了解、學(xué)習(xí)國外規(guī)范。

在斯里蘭卡鐵路的初步設(shè)計中，深入研究了BS 5400-4規(guī)范中，鋼筋混凝土柱極限承載能力的計算方法，并進行了合理的簡化，總結(jié)整理如下。

2 計算原理及假設(shè)

2.1 計算原則和假設(shè)

根據(jù)BS5400-4中5.5.3.2規(guī)定，柱的截面抵抗力計算假定如下:

1)混凝土的壓應(yīng)變與鋼筋的拉、壓應(yīng)變，符合平截面假定;

2)當(dāng)橋墩截面為矩形和圓形時，混凝土的應(yīng)力值按整個受壓面積上(0.4×fcu)MPa考慮;在所有情況下，截面最外緣混凝土破壞時的極限壓應(yīng)變值應(yīng)取0.003 5;

3)不考慮混凝土的抗拉強度;

4)鋼筋的應(yīng)力值從圖1得出，其中，γm取1.15。

圖1 鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線

2.2 計算公式

根據(jù) BS 5400-4∶1990 中 5.5.3.2，5.5.3.3 和 5.5.3.4 條規(guī)定，采用式(1)，式(2)計算截面抵抗力、力矩，步驟如下所述:

其中，N為由極限荷載組合在檢算截面產(chǎn)生的設(shè)計軸向荷載;M為由極限荷載組合在檢算軸產(chǎn)生的設(shè)計彎矩，包括初始的施工容許誤差;Nu，Mu分別為當(dāng)dc取合適的假定值時，截面的極限軸向抗力值和極限彎矩抗力值;fcu為混凝土的立方體抗壓強度;b為截面的寬度;dc為截面假定的受壓區(qū)高度，最小值為2d';fcy為受壓較強側(cè)鋼筋的設(shè)計強度值，N/mm2，fcy=fy/(γm+fy/2 000);As1'為受壓較強側(cè)受壓鋼筋的面積;fs2為另一側(cè)的鋼筋應(yīng)力值，拉應(yīng)力取負值;As2為另一側(cè)鋼筋的面積，作用如下:受壓;不起作用;受拉。當(dāng)荷載合成偏心值增加，此時dc值從h減少到2d'，另一側(cè)鋼筋按順序出現(xiàn)以上三種情況;h為彎曲平面的全截面高度;d'為受壓較強側(cè)截面外緣至鋼筋中心處的距離;d2為另一側(cè)截面外緣至鋼筋中心處的距離。……