偏心构件计算器中文绿色版

偏心受压构件是指轴向力的作用点位于截面形心之外的构件。轴向力Ｎ对截面形心偏离的距离ｅ0，如图,称偏心距。偏心受压构件不论其具体的受力情况如何，对任一截面而言，即受有轴向压力，又承受弯矩。偏心受压构件应用很广，例如钢筋混凝土拱桥的主拱圈(archring)、刚架桥的支柱、桥墩(piers)、桥台(abutments)等。

二、偏心受压构件的构造

1、截面：

现浇的偏心受压构件一般多采用矩形截面，应将长边布置在弯矩作用的方向，长短边比值一般为1.5～3.0，为了模板尺寸模数化，边长宜采用5cm的倍数。

预制的装配式结构(prefabricated members)中，常采用Ｔ形、工字形和箱形截面。柱式桥墩、钻孔灌注桩等是圆形截面。

2、材料：

常用的混凝土强度等级为C20、C25、C30或更高级别。宜尽可能地采用强度等级较高的混凝土。

不宜采用高强钢筋，以免因不能发挥其高强作用而造成浪费。

3、配筋：

纵向受力钢筋的直径，净距及保护层厚度等规定，均与轴心受压相同。截面每侧的纵向钢筋的最小配筋率不宜小于0.2%，纵向受力钢筋大多按对称布置。

箍筋的间距Ｓ和直径d必须满足下列规定：

(纵向受力钢筋直径），或，或，。

当被箍筋固定的纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍筋间距S≤10d，且不大于200mm。

当构件截面宽度ｂ≤400mm及每侧钢筋不多于4根时，形式如图；当构件截面宽度ｂ＞400mm时，则可采用形式如图。

三、偏心受压构件的破坏形态

1、脆性破坏——小偏心受压构件，如下图。

（1）发生场合：当偏心距ｅo很小时；或当偏心距较小时或虽然偏心距较大，但此时配置了较多受拉钢筋。

(2）破坏形态：应力较边混凝土应力达到抗压强度极限值而压碎，相应的受压钢筋应力能达到屈服强度，受拉边或压应力较小边的钢筋应力一般达不到钢筋的屈服强度。这是一种无明显预兆的破坏，其破坏性质属于脆性破坏。

2、塑性破坏——大偏心受压构件，如下图。

（1）发生场合：当偏心距ｅo较大时。

（2）破坏形态：破坏时，受拉钢筋应力先达到屈服强度，这时中性轴上升，受压区面积减小，压应力增加，最后使受压区混凝土应力达到弯曲抗压强度而破坏。此时受压区的钢筋一般也能达到屈服强度。破坏前有明显的预兆，弯曲变形显著，裂缝开展甚宽，这种破坏称塑性破坏。

3、界限破坏（大小偏心界限）

界于以上两种破坏状态之间的破坏状态称为界限破坏。用界限系数来表示。

当时，为大偏心受压

当＞时，为小偏心受压

如用偏心距ｅo来鉴别，必须确定相应于界限状态时的偏心距ｅb,参照第三章双筋受弯构件计算简图和公式，偏心受压界限状态的计算简图，如图所示。

界限状态偏心距的变化如图所示。

e0＜0.3（为小偏心）

e0≥0.3（一般为大偏心）

（三）偏心受压构件的N一M相关曲线

以对称配筋截面为例

如图所示。ab段表示大偏心受压时的N一M相关曲线。随着N的增大，M也相应提高。b点为受拉钢筋与受压混凝土同时达到其强度值的界限状态。此时偏心受压构件承受的弯矩最大。be段表示小偏心受压时的N一M曲线。由曲线趋向可以看出，在小偏心受压情况下，随着N的增大，M反而降低。图中a点表示受弯构件的情况，c点代表轴心受压构件的情况。曲线上任一点d的坐标代表截面承载力的一种和的组合。如任意点e位于图中曲线的内侧，说明截面在该点坐标给出的内力组合下未达到承载能力极限状态，是安全的；若e点位于图中曲线的外侧，则表明截面的承载力不足。

4、偏心受压构件的纵向弯曲影响

（1）偏心距增大系数η：《公桥规》规定，计算偏心受压构件时，对于矩形截面ｌo/ｈ>5(ｈ为弯矩作用平面内的截面高度)，对于圆形截面ｌo/ｄl>5（ｄl为圆形截面直径），对于任意截面ｌo/γi>17.5(γi为弯矩作用平面内截面的回转半径)，均应考虑构件在弯矩作用平面内的挠度(deflection)对纵向力偏心距的影响。此时，应将纵向力对截面重心轴的偏心距ｅo乘以偏心距增大系数η，即

如图，两端铰接的偏心受压构件弹性曲线方程为

时，，

因此，偏心距增大系数η为：

引入偏心距影响系数，同时考虑构件长细比对曲率的影响，引入修正系数

式中为受压边缘混凝土极限压应变，取=0.0033。为钢筋屈服时的应变值＝0.0017。在长期荷载作用下，考虑到混凝土徐变影响，混凝土极限压应变再乘以系数1.25。

引入进行修正。该公式的适用范围为。当时，影响不显著，无需修正，取；当时，构件已由材料破坏变为失稳破坏，不在考虑范围之内，时，最小值=0.85。