10.6 叠合式受弯构件

10.6.1

叠合式受弯构件主要用于装配整体式结构。依施工和受力特点的不同可分为在施工阶段加设可靠支撑的叠合式受弯构件( 亦称”r;一阶段受力叠合构件” ) 和在施工阶段不设支撑的叠合式受弯构件 ( 亦称”r;二阶段受力叠合构件” ) 两类。

一阶段受力叠合构件除应按叠合式受弯构件进行斜截面受剪承载力和叠合面受剪承载力计算和使其叠合面符合本节第10.6.14 条和第 10.6.15 条的构造要求外,其余设计内容与一般受弯构件相同。二阶段受力叠合构件则应按本规范第 10.6.2 条到第 10.6.15 条的规定进行设计。

预制构件高度与叠合构件高度之比 的二阶段受力叠合构件,受力性能和经济效果均较差,不建议采用。

 

10.6.2

本条给出”r;二阶段受力叠合式受弯构件”在叠合层混凝土达到设计强度前的第一阶段和达到设计强度后的第二阶段所应考虑的荷载。在第二阶段,因为叠合层混凝土达到设计强度后仍可能存在施工活荷载,且其产生的荷载效应可能大于使用阶段可变荷载产生的荷载效应,故应按这两种荷载效应中的较大值进行设计。

 

10.6.3

本条给出了预制构件和叠合构件的正截面受弯承载力计算方法。当预制构件高度与叠合构件高度之比较小时,预制构件正截面受弯承载力计算中可能出现的情况,此时纵向受拉钢筋的应用代替。应按本规范第7.1.5 条计算,也可取=进行计算。

 

10.6.4

由于二阶段受力叠合梁的斜截面受剪承载力试验研究尚不够充分,本规范规定叠合梁斜截面受剪承载力仍按普通钢筋混凝土梁受剪承载力公式计算。在预应力混凝土叠合梁中,因预应力效应只影响预制构件,故在斜截面受剪承载力计算中暂不考虑预应力的有利影响。在受剪承载力计算中,混凝土强度偏安全地取预制梁与叠合层中的较低者;同时,受剪承载力应不低于预制梁的受剪承载力。

 

10.6.5

叠合构件叠合面有可能先于斜截面达到其受剪承载能力极限状态。叠合面受剪承载力计算公式是以剪摩擦传力模型为基础,根据叠合构件试验结果和剪摩擦试件试验结果给出的。叠合式受弯构件的箍筋应按斜截面受剪承载力计算和叠合面受剪承载力计算得出的较大值配置。

不配筋叠合面的受剪承载力离散性较大,故本规范用于这类叠合面的受剪承载力计算公式暂不与混凝土强度等级挂钩,这与国外规范的处理手法类似。

 

10.6.6~10.6.7

考虑到叠合式受弯构件经受施工阶段和使用阶段的不同受力状态,本次修订适度提高了预应力混凝土叠合式受弯构件的抗裂要求,即规定应分别对预制构件和叠合构件进行抗裂验算,要求其抗裂验算边缘的混凝土应力不大于预制构件的混凝土抗拉强度标准值。由于预制构件和叠合层可能选用强度等级不同的混凝土,故在正截面抗裂验算和斜截面抗裂验算中应按折算截面确定叠合后构件的弹性抵抗矩、惯性矩和面积矩。

 

10.6.8

由于叠合构件在施工阶段先以截面高度小的预制构件承担该阶段全部荷载,使得受拉钢筋中的应力比假定用叠合构件全截面承担同样荷载时大。这一现象通常称为”r;受拉钢筋应力超前”。当叠合层混凝土达到强度从而形成叠合构件后,整个截面在使用阶段荷载作用下除去在受拉钢筋中产生应力增量和在受压区混凝土中首次产生压应力外,还会由于抵消预制构件受压区原有的压应力而在该部位形成附加拉力。该附加拉力虽然会在一定程度上减小受力钢筋中的应力超前现象,

但仍将使叠合构件与同样截面普通受弯构件相比钢筋拉应力及曲率偏大,并有可能使受拉钢筋在弯矩标准值作用下过早达到屈服。这种情况在设计中应予以防止。为此,根据试验结果给出了公式(10.6.8-1) 的受拉钢筋应力控制条件。该条件属叠合式受弯构件正常使用极限状态的附加验算条件。该验算条件与裂缝宽度控制条件和变形控制条件不能相互取代。

 

10.6.9

以普通钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式为基础,结合二阶段受力叠合式受弯构件的特点,经局部调整,提出了用于钢筋混凝土叠合式受弯构件的裂缝宽度计算公式。其中考虑到若第一阶段预制构件所受荷载相对较小,受拉区弯曲裂缝在第一阶段不一定出齐;在随后由叠合截面承受时,由于叠合截面的相对偏小,有可能使最终的裂缝间距偏大。因此当计算叠合式受弯构件的裂缝间距时,应对裂缝间距乘以扩大系数 1.05 。这相当于将本规范公式 (8.1.2-1) 中的αcr由普通钢筋混凝土梁的 2.1 曾大到 2.2 。此外,还要用取代普通钢筋混凝土梁计算公式中的 ,以近似考虑叠合构件二阶段受力特点。

 

10.6.10

叠合式受弯构件的挠度应采用公式 (10.6.10-1) 给出的考虑了二阶段受力特征的当量刚度月、按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算。当量刚度 B 的公式是在假定荷载对挠度的长期影响均发生在受力第二阶段的前提下,·根据第一阶段和第二阶段的弯矩曲率关系导出的。

 

10.6.11~10.6.13

钢筋混凝土二阶段受力叠合式受弯构件第二阶段短期刚度,是在一般钢筋混凝土受弯构件短期刚度计算公式的基础上,考虑了二阶段受力对叠合截面的受压区混凝土应力形成的滞后效应后经简化得出的。对要求不出现裂缝的预应力混凝土二阶段受力叠合式受弯构件,第二阶段短期刚度公式中的系数0.7 是根据试验结果确定的。

给出了负弯矩区段内的第二阶段短期刚度以及使用阶段预应力反拱值的计算原则。

 

10.6.14~10.6.15

叠合式受弯构件的叠合面受剪承载力是通过叠合面的骨料咬合效应和穿过叠合面的箍筋在叠合面产生滑动后对叠合面形成的张紧力来保证的。为此,要求预制构件上表面混凝土振捣后不经抹平而形成自然粗糙面,且应选择骨料粒径,以形成本条规定的凹凸程度。在配有横向钢筋的叠合面处,应通过箍筋伸入叠合层的长度以及叠合层混凝土的必要厚度和强度等级保证箍筋有效地锚固在叠合层混凝土内。