CN110717211B - 地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法 - Google Patents

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CN110717211B CN201910892518.3A CN201910892518A CN110717211B CN 110717211 B CN110717211 B CN 110717211B CN 201910892518 A CN201910892518 A CN 201910892518A CN 110717211 B CN110717211 B CN 110717211B
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Abstract

本发明公开了一种地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,具体步骤包括:根据连续墙接头处抗弯破坏特点,确定接头处抗弯极限破坏设计状态,并通过钢筋拉拔试验或理论公式计算钢筋锚固端的锚固力分布位置函数;计算单筋锚固段任一截面处的抗弯能力的上下限值;考虑搭接处钢筋间距的影响,计算地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力的上下限值。本发明提出了一整套计算的钢筋搭接连续墙接头段的抗弯能力设计计算方法,为连续墙搭接段优化设计提供了理论依据,方法引入钢筋周围混凝土的破坏模式,建立了能判断搭接钢筋相互影响的临界间距,并建立了相互影响时,折减系数的理论计算方法,在没有试验值时也能对设计进行优化研究。

Description

地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法
技术领域
本发明涉及地下工程设计计算,具体涉及一种地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法。
背景技术
地下连续墙作为深基坑支护结构的常用形式,可以适用于多种复杂的地质条件,施工质量可靠,工期短,噪声小,施工对周围环境影响小,可以在有限的空间内进行,便于在拥有高密度建筑群的城市中贴近既有建筑物进行施工,同时地下连续墙整体性能好、刚度大、受力时变形小、防渗效果好。地下连续墙不仅可以在基坑开挖时起支护作用,同时还可以作为主体结构地下室外墙起承重作用,这种“两墙合一”的形式近年来被应用的范围越来越广。但作为主体结构时,其接头处的抗弯强度很难设计、控制,成为墙体开裂的薄弱点。采用钢筋搭接的接头传递弯矩施工简单,易操作,成本低,成为地下连续墙常用接头形式,目前现行的设计规范中还没有对地下连续墙接头的受力性能、计算方法做出明确规定,缺乏地下连续墙关于搭接钢筋接头处截面抗弯能力的计算方法,阻碍了地下连续墙兼做永久主体结构的发展。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,解决目前缺乏地下连续墙关于搭接钢筋接头处截面抗弯能力的计算方法的问题。技术方案:本发明所述的地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,包括以下步骤:
包括以下步骤:
(1)根据钢筋和连续墙的设计参数计算钢筋与混凝土之间的平均极限粘结强度特征值;
(2)根据单筋钢筋混凝土粘结—滑移本构关系沿着钢筋的锚固长度范围内的变化确定连续墙接头处下上极限状态的位置函数;
(3)根据步骤(1)得到的平均极限粘结强度特征值和步骤(2)的得到的下极限状态和上极限状态的位置函数分别计算得到下极限状态平均极限粘结强度和上极限状态平均粘结强度,将下、上极限状态平均极限粘结强度分别沿着锚固长度积分,可以得到锚固长度范围内各截面处钢筋能获得的下极限状态粘结合力F1和上极限状态粘结合力F2的大小;
(4)根据步骤(3)得到的下、上极限状态粘结合力F1和F2分别与受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离相乘即可得到抗弯能力的下限值和上限值。
其中,所述步骤(1)中平均极限粘结强度特征值具体计算如下式:
Figure BDA0002209201190000021
其中,c—混凝土保护层厚度,d—变形钢筋直径,ft—混凝土抗拉强度,la—锚固长度。所述步骤(2)中连续墙接头处下极限状态的位置函数具体计算如下:
Figure BDA0002209201190000022
Figure BDA0002209201190000023
即得
Figure BDA0002209201190000024
其中,t—为钢筋锚固长度范围内一点距离自由端的长度,la——锚固长度,x—相对锚固长度。
所述步骤(2)中连续墙接头处上极限状态的位置函数具体计算如下:
Figure BDA0002209201190000031
Figure BDA0002209201190000032
其中,t—为钢筋锚固长度范围内一点距离自由端的长度,la—锚固长度,x—相对锚固长度。
所述步骤(3)中平均极限粘结强度计算如下:
Figure BDA0002209201190000033
所述步骤(3)中锚固长度范围内各截面处钢筋能获得的粘结合力F的计算如下:
Figure BDA0002209201190000034
所述步骤(4)中抗弯能力的下限值计算如下:
M=F1·Z1
其中,
Figure BDA0002209201190000035
Z1为下极限状态受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离,
Figure BDA0002209201190000036
其中h0为有效截面高度,h为截面高度;
抗弯能力的上限值计算如下:
M=F2·Z2
其中,
Figure BDA0002209201190000037
Z2为上极限转态受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离。
Figure BDA0002209201190000038
由α1fcbx=fyAs计算得受压区高度x,,其中h0为有效截面高度,h为截面高度,b为截面宽度,fc为混凝土轴心抗压强度,fy为受拉钢筋屈服强度,As为受拉钢筋截面面积,α1为受压区等效矩形应力系数。
有益效果:本发明提出了一整套计算的钢筋搭接连续墙接头段的抗弯能力设计计算方法,为连续墙搭接段优化设计提供了理论依据,方法引入钢筋周围混凝土的破坏模式,建立了能判断搭接钢筋相互影响的临界间距,并建立了相互影响时,折减系数的理论计算方法,在没有试验值时也能对设计进行优化研究。在工程实践中操作起来方便简单,具有很好的推广价值。
附图说明
图1是钢筋锚固示意图;
图2中,(a)为接头处抗弯能力下极限状态对应位置函数曲线,(b)为接头处抗弯能力上极限状态对应位置函数曲线;
图3中,(a)为接头处抗弯能力下极限状态对应截面的应力分布,(b)为接头处抗弯能力上极限状态对应截面的应力分布;
图4是钢筋与混凝土之间受力作用示意图;
图5是钢筋受拉时外围混凝土开裂区示意图;
图6是搭接钢筋之间横向间距较小时影响区域重叠示意图;
图7是钢筋搭接连续墙接头处搭接钢筋段截面抗弯能力计算示意图;
图8是最大折减系数的计算示意图;
图9是沿搭接长度的折减系数计算示意图;
图10中(a)是锚固长度为600mm时粘结破坏下限平均极限粘结强度,(b)是锚固长度为600mm时粘结破坏上限平均极限粘结强度;
图11中(a)是锚固长度为600mm时各截面处粘结力,(b)是锚固长度为600mm时粘各截面处抗弯能力。
图12是α0为1时,α1和α2在搭接长度上的分布;
图13是α0为0.8时,α1和α2在搭接长度上的分布;
图14是α0为0.6时,α1和α2在搭接长度上的分布;
图15中(a)是搭接段任意截面处的下限值,(b)是搭接段任意截面处的上限值。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,包括如下步骤:
1、通过钢筋拉拔试验或理论公式计算钢筋锚固端的锚固力分布位置函数:
钢筋的搭接段是两根钢筋的锚固段相互影响区域,因此钢筋与混凝土之间的锚固特性(即钢筋与混凝土之间的平均极限粘结强度)非常重要,通常是用钢筋拉拔试验数据通过回归分析、拟合得出经验计算公式,其大小主要和混凝土保护层厚度、变形钢筋直径、变形钢筋锚固长度和混凝土的抗拉强度有关。混凝土保护层厚度较小时通常对应拉拔试验中混凝土劈裂破坏状态,混凝土保护层厚度较大时通常对应拉拔试验中拔出钢筋破坏状态和钢筋拔出混凝土劈裂破坏状态。没有试验值时,平均极限粘结强度特征值用下式(1)计算,钢筋锚固的示意图如图1所示:
Figure BDA0002209201190000051
c—混凝土保护层厚度(mm)
d—变形钢筋直径(mm)
ft—混凝土抗拉强度(N/mm2)
la—锚固长度(mm)
国内外许多学者通过大量拉拔试验发现钢筋混凝土粘结—滑移本构关系沿着钢筋的锚固长度会发生变化,因此引入位置函数来描述这种变化关系,根据连续墙的受弯特点,取两种极限状态进行设计,下极限状态(即对应连续墙接头处抗弯能力的下限值)为弯矩最大处混凝土即将开裂状态,其对应的位置函数根据下式(2~4)计算:
Figure BDA0002209201190000052
t—为钢筋锚固长度范围内一点距离自由端的长度(mm),la—锚固长度(mm)
Figure BDA0002209201190000061
Figure BDA0002209201190000062
x—相对锚固长度;
上极限状态(即对应连续墙接头处抗弯能力的上限值)为弯矩最大处混凝土已开裂,裂纹开裂至钢筋处,其对应的位置函数据下式(5)和(6)计算:
Figure BDA0002209201190000063
Figure BDA0002209201190000064
其中,t—为钢筋锚固长度范围内一点距离自由端的长度(mm),la—锚固长度(mm)
x—相对锚固长度。
根据公式(2~6)可获得续墙接头处抗弯能力上下极限状态对应的单筋锚固段位置函数的曲线如图2所示。
2、计算单筋锚固段断面的极限抗弯能力
锚固长度范围内各截面处粘结—滑移本构关系由粘结—滑移基本本构关系与位置函数的乘积共同确定,因此沿锚固长度范围钢筋与混凝土之间的平均极限粘结强度τu为黏结—滑移基本本构关系中的平均极限粘结强度特征值
Figure BDA0002209201190000065
与位置函数
Figure BDA0002209201190000066
的乘积,计算公式如下式(7)。
Figure BDA0002209201190000067
将平均极限粘结强度沿着锚固长度积分,可以得到锚固长度范围内各截面处钢筋能获得的粘结合力F的大小,计算公式如下式(8)。
Figure BDA0002209201190000071
接头处抗弯能力上下极限状态对应的截面处应力示意图如图3所示,图3中阴影部分为受压区,接头处抗弯能力下极限状态对应截面的受压区面积较大,但应力较小,所以受拉侧的应力也较小,以最大弯矩处混凝土拉应变等于混凝土开裂拉应变为对应下极限状态,可以计算出最大弯矩作为接头处的下限抗弯能力,由于此时中和轴近似在截面的中间,考虑到混凝土的抗拉强度较低,对抗弯贡献很小,可以忽略不计,则可采用钢筋的拉应力计算抗弯能力的下限值,计算公式如下式(9)。
M=F1·Z1 (9)
其中,
Figure BDA0002209201190000072
Z1为下极限状态受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离(mm),
Figure BDA0002209201190000073
h0为有效截面高度(mm),h为截面高度(mm)。
接头处抗弯能力上极限状态时,受拉侧混凝土已开裂,裂纹开裂至钢筋处,钢筋的应变比较大,因此截面的弯矩也比较大,此时作为上极限状态,同样可以计算出最大弯矩作为接头处的抗弯能力上限值。同样忽略混凝土抗拉能力对抗弯能力的贡献,具体抗弯能力上限值可以采用如下公式(10)计算。
M=F2·Z2 (10)
其中,
Figure BDA0002209201190000074
Z2为上极限状态受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离(mm)。由α1fcbx=fyAs计算得受压区高度x,则
Figure BDA0002209201190000075
h0为有效截面高度(mm),h为截面高度(mm),b为截面宽度(mm),fc为混凝土轴心抗压强度(N/mm2),fy为受拉钢筋屈服强度(N/mm2),As为受拉钢筋截面面积(mm2),α1为受压区等效矩形应力系数,按混凝土结构设计规范取值。
因此根据锚固段不同位置钢筋受拉侧提供的极限粘结力,可以计算锚固段不同位置处的极限抗弯能力。
3、考虑搭接处钢筋间距的影响,计算地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力的上下限,为搭接钢筋的优化设计提供理论依据。
连续墙钢筋搭接处,两根钢筋的锚固段有重叠,钢筋能提供的抗弯能力与混凝土提供的粘结力有关,当两根钢筋靠近时,会相互影响,单筋锚固的主要影响区域可采用下列方法确定。
3.1、单筋锚固段的影响区域计算方法
螺纹钢是目前工程中使用最多的钢筋,针对外直径为d的螺纹钢,其计算方法如下:
在钢筋混凝土结构中,变形钢筋受拉时与周围混凝土相互作用采用高向玲提出的粘结强度计算模式来分析,如图4所示,
当变形钢筋受拉时,p为钢筋肋对其外围混凝土的斜向挤压力,μp为钢筋肋与肋前混凝土间的摩擦力,将p和μp沿着纵向和径向进行分解后,纵向分力的合力为钢筋与混凝土间的粘结强度τ,径向分力的合力为变形钢筋周围环状混凝土受到的均匀内压力q1,τ和q1的表达式分别为:
τ=psinα+μpcosα (11)
q1=pcosα-μpsinα (12)
α为肋前混凝土破坏面与钢筋轴之间的夹角,通常取值范围为20°~45°。
如图5所示,对变形钢筋受拉时外围开裂混凝土区域采用部分开裂的Tepfers厚壁圆筒模型进行分析,设q2为外围未开裂混凝土受到的压应力,假设压应力在混凝土传递过程中没有损失,满足平衡方程式(13):
q1πd=2eπq2 (13)
式中e为变形钢筋中心到外围开裂混凝土边缘的距离,d为钢筋直径。
把公式(12)代入公式(13)得公式(14):
Figure BDA0002209201190000081
钢筋外围未开裂混凝土也相当于一个受均匀内q2作用的厚壁圆筒,其受到的环向拉应力可以采用公式(15)计算。
Figure BDA0002209201190000082
式中c为混凝土保护层厚度,r为钢筋中心到构件任一点的距离。
设开裂的环状混凝土内半径为d/2,外半径为e,则未开裂混凝土受到的最大环向拉应力σθmax应位于r=e处,将r=e带入公式(15),计算可得公式(16)。
Figure BDA0002209201190000091
则环状开裂混凝土的外半径e的合理取值范围满足式(17)。
Figure BDA0002209201190000092
未开裂混凝土受到的最大环向拉应力σθmax的最大值为混凝土的抗拉强度ft,所以有公式(18)成立。
σθmax=ft (18)
将式(18)代入式(16)得公式(19)。
Figure BDA0002209201190000093
只有当e在d/2和c+d/2范围内,使得q1达到最大值时,公式(19)才有意义,对公式(19)两边分别求导,可得变形钢筋周围混凝土的最大开裂半径emax计算公式(20)。
Figure BDA0002209201190000094
由此可知,混凝土的最大开裂范围的计算公式为式(21)。
Figure BDA0002209201190000095
因此把混凝土的最大开裂范围作为单筋的影响范围,该范围可以根据公式(21)进行计算。当两根钢筋的影响区重叠时(见如下示意图6),则钢筋周围混凝土将无法同时给两根钢筋提供足够的粘结力,即该截面钢筋实际上无法同时提供最大的抗弯能力,因此需要对抗弯能力进行折减。
3.2、考虑钢筋间距较小相互影响时的抗弯能力的计算方法
当两根搭接钢筋之间横向净距b0较小时(小于单根钢筋最大开裂范围的两倍),其中一根钢筋发生粘结破坏时,会对另外一根搭接钢筋与混凝土之间的粘结力造成影响。针对搭接段任一截面,设搭接钢筋1的截面抗弯能力上限值为M1、截面抗弯能力下限值为M2,搭接钢筋2的截面抗弯能力上限值为M3、截面抗弯能力下限值为M4,则整个搭接长度上截面抗弯能力上、下限的计算公式如下式(22、23),计算示意图如下图7。
M=α1M12M3 (22)
M=α1M22M4 (23)
其中M1、M2、M3、M4根据上面公式(9、10)计算,α1、α2分别为搭接钢筋1和搭接钢筋2的截面抗弯能力折减系数。
搭接钢筋的截面抗弯能力折减系数,具体数值需要做拉拔试验来测量,如没有实测值,可以采用如下方法进行近似计算,作为设计参考。
由于锚固段的抗弯能力主要由钢筋提供,而钢筋提供的拉应力由周围混凝土提供,当两根钢筋距离越近,重叠的影响区就越多,则混凝土能提供给两根钢筋的总的粘结力就越小,因此可以根据任一截面处两个钢筋各自粘结力在混凝土内的影响区域的重叠面积占比多少进行折减,由于沿钢筋纵向粘结力的影响区是变化的,计算比较复杂,为提高实际可操作性,简化计算,提出线性折减方法近似计算。线性折减法思想如下,首先计算最大折减系数,对某一横向间距的钢筋计算其单径的最大影响范围,两根钢筋的间距大于等于单筋最大影响范围时,最大折减系数为1。当小于单筋最大影响范围时,两根钢筋的最大折减系数α0随间距的减小线性减小,最大折减系数α0可按下图8进行取值。
最后,由于沿钢筋纵向距离钢筋端部距离不同,其混凝土内的影响范围也不同,因为距离钢筋端部越近,钢筋总的粘结力越小,能提供的抗弯能力越小,因此抗弯能力的折减系数越小,沿钢筋纵向的折减系数也采用线性折减计算,计算按如下图9进行。
根据本方法,考虑搭接处钢筋间距的影响,地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力的上下限具体的计算步骤如下:
①根据钢筋和连续墙的设计参数通过公式(1)计算钢筋与混凝土之间的平均极限粘结强度特征值,根据公式(2~6)和公式(7)计算单筋钢筋混凝土粘结—滑移本构关系沿着钢筋的锚固长度范围内的位置函数和平均极限粘结强度,根据公式(8)锚固长度范围内各截面处钢筋能获得的粘结合力F的大小,根据公式(9)(10)计算锚固段任一截面处单筋的抗弯能力上下限值。如果有锚固拉拔试验值,则相应计算公式的值均采用试验值计算抗弯能力上下限值。
②根据拟定的钢筋和连续墙设计参数,计算钢筋周围混凝土的最大开裂范围,如果两根钢筋的静间距大于单筋时最大开裂范围的两倍,则直接采用公式(9)(10)计算锚固段任一截面的抗弯能力上下限值;
③如果两根钢筋的静间距小于单筋时最大开裂范围的两倍即两根钢筋相互影响时,根据两根钢筋的间距计算最大折减系数α0
④根据两根钢筋的锚固段长度计算锚固段内任一截面的折减系数α1、α2
⑤根据计算的折减系数和公式(22)(23)计算两根钢筋相互影响时锚固段任一截面的抗弯能力上下限值。
具体采用本发明计算时:
取某深度地下连续墙体当做单筋截面矩形梁进行计算。图3中截面宽度b为1000mm,截面高度h为800mm,混凝土保护层厚度为70mm,截面有效高度h0为730mm。接头处水平向钢筋采用直径为22mm的HRB400级变形钢筋,HRB400级钢筋抗拉强度设计值为360N/mm2,经过理论计算,单筋抗拉承载力为136.85kN。设计搭接长度为600mm。
通过公式(1)计算出不同锚固长度的平均极限粘结强度特征值,具体数值见表1。
表1不同锚固长度的平均极限粘结强度特征值
Figure BDA0002209201190000111
根据公式(2~6)和公式(7)计算单筋钢筋混凝土粘结—滑移本构关系沿着钢筋的锚固长度范围内的位置函数和平均极限粘结强度,根据公式(8)锚固长度范围内各截面处钢筋能获得的粘结合力F的大小,根据公式(9)(10)计算锚固段任一截面处单筋的抗弯能力上下限值。
钢筋与混凝土之间发生粘结破坏时下限状态是钢筋与混凝土还未发生相对滑动,中和轴在截面的中间,此时内力臂Z1为0.53m;发生粘结破坏时上限状态是变形钢筋受拉屈服、受拉区混凝土开裂至钢筋处,受压区混凝土出现损伤破坏,中和轴位置上移(上移多少如何确定),此时内力臂Z2为0.694m。截面抗弯能力是指截面钢筋能发挥的弯矩的能力。截面抗弯能力下限值M和截面抗弯能力上限值M的计算分析如下:
单筋锚固长度为600mm时锚固段各截面处粘结力和抗弯能力计算结果如图10所示。
从图10中可以看出,在距离钢筋自由端长度为360mm处,粘结破坏下限平均极限粘结强度取到最大值5.59N/mm2;在距离钢筋自由端长度为480mm处粘结破坏上限平均极限粘结强度取到最大值7.94N/mm2
如图11所示,锚固长度为600mm时,粘结力上、下限值在锚固长度终点取到最大值,下限值最大值为151.14kN,上限值最大值为227.27kN。在距离钢筋自由端412.5mm处,粘结力上限值与单筋抗拉承载力相等,截面抗弯能力上限值达到了最大值94.97kN·m;在距离钢筋自由端508mm处,粘结力下限值与单筋抗拉承载力相等,截面抗弯能力下限值达到了最大值72.53kN·m。在距离钢筋自由端长度在412.5mm~600mm范围内,单根钢筋抗拉承载力小于粘结力上限值,截面抗弯能力上限值保持不变,由单筋抗拉承载力决定。距离钢筋自由端长度在508mm~600mm范围内,单筋抗拉承载力小于粘结力下限值,截面抗弯能力下限值是定值,其大小由单筋抗拉承载力决定。
根据拟定的钢筋和连续墙设计参数,计算钢筋周围混凝土的最大开裂范围,并判断是否折减,如果需要折减,计算最大折减系数α0
混凝土保护层厚c为70mm,钢筋直径d为22mm,带入公式中(20)求出混凝土的最大开裂范围为28.4mm。因此,钢筋相互影响的临界间距为56.8mm,如果钢筋间距小于56.8mm,则需要考虑抗弯能力的折减。设计搭接钢筋横向间距为35mm~50mm,小于相互影响的临界间距,因此需要折减。最大折减系数根据图8计算得0.6≤α0≤0.9,因此分别计算α0=0.6、α0=0.8、α0=1三种情况。
采用图9方法,根据两根钢筋的锚固段长度计算锚固段内任一截面(等分为10个典型断面进行计算)的折减系数α1、α2计算结果如下表2,对应的计算示意图见图12~14。
表2α0不同时α1和α2在搭接长度上的分布
Figure BDA0002209201190000131
取搭接长度终点处的折减系数为α0为折减系数最大值;在搭接长度范围内,距离搭接钢筋1和搭接钢筋2自由端的相对搭接长度不同,α1和α2值不同。
⑤根据计算的折减系数和公式(22)(23)计算两根钢筋相互影响时锚固段任一截面的抗弯能力上下限值。
根据计算的折减系数表2,计算的不同钢筋横向间距下的接头段抗弯能力上下限值如下表3所示:
表3搭接长度为600mm时截面抗弯能力(α0线性折减)
Figure BDA0002209201190000132
Figure BDA0002209201190000141
对应的搭接段任意截面处的抗弯能力上下限值见图15所示。
根据计算,基坑的接头处最大弯矩为27kN·m,只有当搭接段钢筋间距大于45mm(对应最大折减系数大于0.8)是最小的抗弯能力为27.7kN·m,满足设计要求,因此,建议最终的搭接段钢筋间距应控制在45mm以上。当然实际施工时,钢筋间距控制难度较大,也可以增加搭接长度增加抗弯能力,本方法的计算为连续墙钢筋搭接段的设计优化提供了理论方法和依据,具有很好的推广应用价值。
根据计算结果可以优化设计思路,具体为:根据连续墙开挖后或运行期搭接段最大弯矩情况,结合拟设计钢筋和连续墙方案,如果设计受弯小于抗弯能力的下限值,则肯定安全;如果大于抗弯能力的上限值,则不安全,建议重新设计钢筋或连续墙设计方案,重新设计钢筋和连续墙方案后,根据本方法继续验收其合理性;如果处于上下限值之间,则可以进一步局部优化设计。

Claims (4)

1.一种地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)根据钢筋和连续墙的设计参数计算钢筋与混凝土之间的平均极限粘结强度特征值;
(2)根据单筋钢筋混凝土粘结-滑移本构关系沿着钢筋的锚固长度范围内的变化确定连续墙接头处下上极限状态的位置函数
Figure FDA0002938104470000011
具体为:
连续墙接头处下极限状态的位置函数具体计算如下:
Figure FDA0002938104470000012
Figure FDA0002938104470000013
即得:
Figure FDA0002938104470000014
其中,t-为钢筋锚固长度范围内一点距离自由端的长度,la-锚固长度,x-相对锚固长度;
连续墙接头处上极限状态的位置函数具体计算如下:
Figure FDA0002938104470000015
Figure FDA0002938104470000016
即得:
Figure FDA0002938104470000021
其中,t-为钢筋锚固长度范围内一点距离自由端的长度,la-锚固长度,x-相对锚固长度;
(3)根据步骤(1)得到的平均极限粘结强度特征值和步骤(2)的得到的下极限状态和上极限状态的位置函数分别计算得到下极限状态平均极限粘结强度和上极限状态平均粘结强度,将下、上极限状态平均极限粘结强度分别沿着锚固长度积分,可以得到锚固长度范围内各截面处钢筋能获得的下极限状态粘结合力F1和上极限状态粘结合力F2
(4)根据步骤(3)得到的下极限状态粘结合力F1和上极限状态粘结合力F2分别与受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离相乘即可得到抗弯能力的下限值和上限值,具体为:
抗弯能力的下限值计算如下:
M=F1·Z1
其中,
Figure FDA0002938104470000022
Z1为下极限状态受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离,
Figure FDA0002938104470000023
其中h0为有效截面高度,h为截面高度,
Figure FDA0002938104470000024
平均极限粘结强度特征值;
抗弯能力的上限值计算如下:
M=F2·Z2
其中,
Figure FDA0002938104470000025
Z2为上极限转态受拉侧钢筋至受压侧合力中心点的距离,
Figure FDA0002938104470000026
由α1fcby=fyAs计算得受压区高度y,其中h0为有效截面高度,b为截面宽度,fc为混凝土轴心抗压强度,fy为受拉钢筋屈服强度,As为受拉钢筋截面面积,α1为受压区等效矩形应力系数,
Figure FDA0002938104470000027
平均极限粘结强度特征值。
2.根据权利要求1所述的地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,其特征在于,所述步骤(1)中平均极限粘结强度特征值具体计算如下式:
Figure FDA0002938104470000031
其中,c—混凝土保护层厚度,d—变形钢筋直径,ft—混凝土抗拉强度,la—锚固长度。
3.根据权利要求1所述的地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,其特征在于,所述步骤(3)中平均极限粘结强度计算如下:
Figure FDA0002938104470000032
4.根据权利要求3所述的地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法,其特征在于,所述步骤(3)中锚固长度范围内各截面处钢筋能获得的粘结合力F的计算如下:
Figure FDA0002938104470000033
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