受拉构件承载力计算(Tension Member)
1 引言
轴向受力构件根据外载荷是否通过截面形心分为轴心受力构件和偏心受力构件，而轴心受力构件又根据力的作用方向不同分为轴心受拉构件和轴心受压构件；偏心受力构件也包括偏心受拉构件和偏心受压构件，也就是通常所说的拉弯构件(Combined Tension and Bending)和压弯构件。
在过去的章节中主要讨论了受压构件, 如下所示.
这个笔记简要总结了受拉构件的承载力计算. 由于在实际设计中, 基本上不考虑混凝土的抗拉强度, 而通过对受拉构件施加一定的预应力形成预应力混凝土, 因此本章受拉构件的承载力计算主要集中在偏心受拉构件. 这个笔记follow着课程进度[4/19/2021至4/25/2021 Week 7].
From <Bridge Analysis and Design>
2 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，此构件称为轴心受拉构件(Axial Tension)。轴心受拉构件在混凝土开裂前, 混凝土与钢筋共同承受拉力, 当构件开裂后, 裂缝截面处的混凝土已完全退出工作, 拉力全部由钢筋承担; 当钢筋拉应力达到屈服强度时, 构件到达其极限承载力. <公路桥规>规定轴心受拉构件和小偏心一侧纵筋的配筋率(%)应该按毛截面面积计算, 其值应该不小于45f_td/fsd, 同时不小于0.2.
ACI规范使用强度折减系数0.9计算轴向抗拉强度(Axial Strength in Tension), 如下式所示:
显然, 这个值比<公路桥规>的计算值更保守些.
3 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。偏心受拉构件分为小偏心受拉和大偏心受拉. 大、小偏心受拉构件的判断是依据纵向拉力N的作用点的位置。当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与As'合力点之间时属于小偏心受拉; 当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与As'合力范围以外时, 属于大偏心受拉.
对于矩形截面偏心受拉构件, 当偏心距e0<=(h/2-as)时, 按小偏心受拉构件计算; 当对称布筋时, 离轴向力较远一侧钢筋As'的应力可能达不到其抗拉强度设计值, 因此截面设计时, 钢筋As和As'值均按Nu*es'=f_sd*As(h0-as')来求解. 当矩形截面偏心距e0>=(h/2-as)时, 称为大偏心受拉构件.
大偏心受拉有混凝土受压区，钢筋先达到屈服强度，然后混凝土受压破坏；小偏心受拉破坏时，混凝土完全退出工作，由纵筋来承担所有的外力。
关键词: 抗拉强度
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