JTG33622018钢筋混凝土设计规范培训课件新规范D区宣贯

东南大学刘钊教授2018年9月~10月北京、广州、南京、武汉、西安《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362-2018宣贯修订内容详解：混凝土桥梁应力扰动区设计方法1总则2术语和符号▲3材料4结构设计基本规定▲5持久状况承载能力极限状态计算6持久状况正常使用极限状态计算7持久状况和短暂状况构件的应力计算8构件计算的规定▲9构造规定▲2.1.17应力扰动区2.1.18拉压杆模型2.1.19劈裂力2.1.20剥裂力4.1.9应力扰动区的计算8.2后张预应力构件的锚固区8.3支座处横隔梁8.4桥墩盖梁8.5桩基承台9.4预应力混凝土上部结构新规范中有关D区的设计条款附录B拉压杆模型分析方法LIUZHAO/SOUTHEASTUNI3提纲1.应力扰动区（D区）的概念2.混凝土桥梁中的D区问题3.应力扰动区的设计方法4.典型D区受拉效应的解析计算5.拉压杆模型方法6.算例7.结语及讨论LIUZHAO/SOUTHEASTUNI4混凝土结构应力扰动区的特点平截面假定假定不再成立不能用（N/A+M/W）计算截面应力，破坏模式发生改变1应力扰动区（D区）的概念D区B区D区D区D区d3dddddⅠⅠⅡⅡⅠ-Ⅰ截面应力分布Ⅱ-Ⅱ截面应力分布LIUZHAO/SOUTHEASTUNI5混凝土结构应力扰动区的特点力流扩散明显混凝土对拉应力敏感，开裂后产生应力/内力重分布1应力扰动区（D区）的概念LIUZHAO/SOUTHEASTUNI6混凝土结构，应划分为B区和D区分别对待B区(BeamorBernoulli):满足平截面假定的区域，在这些部位应变沿梁高线性分布.D区(DisturbanceorDiscontinuity):应变分布复杂，一般在几何形状突变、节点或者有集中力作用的地方1应力扰动区（D区）的概念LIUZHAO/SOUTHEASTUNI72混凝土桥梁中的D区问题各类病害各类病害LIUZHAO/SOUTHEASTUNI82混凝土桥梁中的D区问题节点区小剪跨比梁端LIUZHAO/SOUTHEASTUNI92混凝土桥梁中的D区问题实际上，D区设计问题在各类混凝土结构中均存在实际上，D区设计问题在各类混凝土结构中均存在预应力筋的锚固区端部/中间齿块凹槽/锚固隔板支座附近梁体箱梁横隔板径向力作用区盖梁承台深梁/深受弯构件牛腿板/墙大体积混凝土大坝闸门……桥梁工程建筑工程水利工程港口工程应力扰动区（D区）非杆件体系特殊钢筋混凝土结构圣维南区受力复杂区LIUZHAO/SOUTHEASTUNI103应力扰动区的设计方法实体有限元弹塑性力学试验与经验拉压杆模型（Strut-and-TieModel,STM）力流线模型（QuantifiedLoadPathMethod）……LIUZHAO/SOUTHEASTUNI113应力扰动区的设计方法实体有限元弹塑性力学试验与经验拉压杆模型（Strut-and-TieModel,STM）力流线模型（QuantifiedLoadPathMethod）……LIUZHAO/SOUTHEASTUNI123应力扰动区的设计方法拉压杆模型由拉杆-压杆-节点组成，满足静力平衡条件塑性下限定理承载力验算，兼顾抗裂配筋力流线模型用解析公式或数值模型，描述压力流走向力流流管的进出平衡压力流转向产生横向拉力/压力LIUZHAO/SOUTHEASTUNI133应力扰动区的设计方法混凝土桥梁中的几类典型D区：后张梁端部锚固区三角齿块锚固区支座处横隔梁小剪跨比盖梁双排桩承台……拉力解析计算（力流线模型）或拉压杆模型（作用效应）（抗力）LIUZHAO/SOUTHEASTUNI144典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区D区D区预应力孔道B区预应力锚固体系h局部区总体区:端面×1~1.2倍梁高或梁宽的较大值局部区:局部受压计算底面积×1.2倍锚板长LIUZHAO/SOUTHEASTUNI154典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区局部区局部承压（bearingresistance）总体区劈裂力（burstingforce）剥裂力（spallingforce）边缘拉力（edgetension）LIUZHAO/SOUTHEASTUNI164典型D区受拉效应的解析计算PαhTb,3σCDABCDxyhyiy0Tb,3τCDHeZhi-Qi,LiuZhao.“InvestigationofBurstingForcesinAnchorageZones:Compression-DispersionModelsandUnifiedDesignEquation.”JournalofBridgeEngineering-ASCE,2011,16(6):820–827.劈裂力计算4.1后张梁端部锚固区LIUZHAO/SOUTHEASTUNI174典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区HeZhi-Qi,LiuZhao.“InvestigationofBurstingForcesinAnchorageZones:Compression-DispersionModelsandUnifiedDesignEquation.”JournalofBridgeEngineering-ASCE,2011,16(6):820–827.劈裂力计算LIUZHAO/SOUTHEASTUNI184典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区劈裂力计算LIUZHAO/SOUTHEASTUNI194典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区F.莱昂哈特,E门尼希：特殊钢筋混凝土构件设计，程积高译，水利电力出版社，1986剥裂力计算LIUZHAO/SOUTHEASTUNI204典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区F.莱昂哈特,E门尼希：特殊钢筋混凝土构件设计，程积高译，水利电力出版社，1986锚垫板周边的剥裂力LIUZHAO/SOUTHEASTUNI214典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications[S].Washington:AmericanAssociationofStateHighwayandTransportationOfficials,2014.剥裂力计算LIUZHAO/SOUTHEASTUNI224典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区剥裂力计算LIUZHAO/SOUTHEASTUNI234典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区边缘拉力计算AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications(5thEdition)[S].Washington:AmericanAssociationofStateHighwayandTransportationOfficials.LIUZHAO/SOUTHEASTUNI244典型D区受拉效应的解析计算4.1后张梁端部锚固区边缘拉力计算LIUZHAO/SOUTHEASTUNI254典型D区受拉效应的解析计算4.2三角齿块锚固区林波：拉压杆模型及其在预应力混凝土梁桥D区设计中的应用，东南大学博士学位论文，2011锚后拉裂锚下劈裂崩出或剥落5.径向力效应4.局部弯曲效应1.锚下劈裂效应2.悬臂效应3.锚后牵拉效应LIUZHAO/SOUTHEASTUNI264典型D区受拉效应的解析计算4.2三角齿块锚固区贺志启：混凝土桥梁D区的力流传递机制及参数化设计理论，东南大学博士学位论文，2013LIUZHAO/SOUTHEASTUNI274典型D区受拉效应的解析计算4.2三角齿块锚固区LIUZHAO/SOUTHEASTUNI284典型D区受拉效应的解析计算4.2三角齿块锚固区LIUZHAO/SOUTHEASTUNI294典型D区受拉效应的解析计算4.2三角齿块锚固区壁板内统一配置的上下层钢筋，如果数量足够，不一定特别增加锚后牵拉钢筋和局部弯曲钢筋。如果不够，则需要另外增加。LIUZHAO/SOUTHEASTUNI304典型D区受拉效应的解析计算4.2三角齿块锚固区LIUZHAO/SOUTHEASTUNI314典型D区受拉效应的解析计算4.3支座处横隔梁郑和晖,刘钊，贺志启．混凝土梁桥的横隔梁拉压杆模型及配筋设计.工程力学,2010(5):97–104..当支反力作用线通过腹板中线时，一般仅需满足构造要求。当支反力作用线与腹板中线偏离较大时，跨内荷载需通过横隔梁传递至支座，这时需对横隔梁进行横向设计。支座在腹板正下方LIUZHAO/SOUTHEASTUNI324典型D区受拉效应的解析计算4.3支座处横隔梁贺志启：混凝土桥梁D区的力流传递机制及参数化设计理论，东南大学博士学位论文，20138.3.1当横隔梁的宽高比Bw/h2时，可按钢筋混凝土受弯构件进行计算；当横隔梁的宽高比Bw/h≤2时，可按应力扰动区进行计算。Bw为横隔梁外腹板中心线之间的距离，h为横隔梁的高度。8.3.2单室箱梁的横隔梁，当其宽高比0.5≤Bw/h≤2时，可按以下规定进行顶部横向受拉部位的抗拉承载力计算：0t,dsdspdpTfAfAt,dwwd0.20(/0.5)(0.87/)TBhsBVLIUZHAO/SOUTHEASTUNI334典型D区受拉效应的解析计算4.3支座处横隔梁LIUZHAO/SOUTHEASTUNI344典型D区受拉效应的解析计算4.4桥墩盖梁8.4.6钢筋混凝土盖梁的悬臂部分承受竖向力作用时，应符合下列规定：1当竖向力作用点至柱边缘的水平距离大于盖梁截面高度时，按钢筋混凝土一般构件计算。2当竖向力作用点至柱边缘的水平距离等于或小于盖梁截面高度时，悬臂上缘拉杆的拉力：LIUZHAO/SOUTHEASTUNI354典型D区受拉效应的解析计算4.4桥墩盖梁短悬臂盖梁，也是一类典型的D区力流从悬臂端支点向墩身转向传递，产生横向拉力。LIUZHAO/SOUTHEASTUNI364典型D区受拉效应的解析计算4.4桥墩盖梁贺志启,刘钊.独柱式桥墩帽梁的力流线模型设计方法[J].桥梁建设,2013,43(5):106-110LIUZHAO/SOUTHEASTUNI374典型D区受拉效应的解析计算4.5桩基承台LIUZHAO/SOUTHEASTUNI385拉压杆模型方法附录BB.1一般规定B.1.1混凝土桥梁的应力扰动区范围，宜根据圣维南原理确定。B.1.2混凝土桥梁的应力扰动区，可采用拉压杆模型按如下步骤进行简化分析：1)根据结构边界条件及受力情况，确定应力扰动区的范围。2)构建应力扰动区的拉压杆模型。3)根据应力扰动区边界上的作用力设计值和拉压杆模型的受力平衡条件，求解模型中各杆件的内力设计值。4)进行拉杆、压杆和节点的强度验算，确认拉杆、压杆和节点区域所选择的材料强度、配筋及构造尺寸是否满足要求。5)若验算不能通过，则需要对拉压杆模型的构形甚至结构尺寸进行调整，并重复以上步骤；若验算通过，再根据构造要求进行详细配筋设计。D区B区LIUZHAO/SOUTHEASTUNI395拉压杆模型方法附录BB.2构形方法B.2.1拉压杆模型应满足受力平衡条件，并正确反映混凝土结构内部的力流传递特征。B.2.2构建拉压杆模型可采用荷载路径法、应力迹线法、力流线法、最小应变能准则、最大强度准则等方法。B.2.3拉压杆模型中，拉杆与压杆之间的最小夹角不宜小于25°。CTTCCCTCCCCT节点CTT节点CCC节点LIUZHAO/SOUTHEASTUNI405拉压杆模型方法附录BB.3验算内容B.3.1拉压杆模型的拉杆、压杆和节点，应按下式进行承载力验算：LIUZHAO/SOUTHEASTUNI415拉压杆模型方法附录BLIUZHAO/SOUTHEASTUNI425拉压杆模型方法附录BAASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications[S].W