1 引言

如前所述, 在豎向荷載作用下鋼筋混凝土深受彎構件的跨中截面應變沿高度的分布和開裂后的平均應變都不是線性分布，不能直接采用一般鋼筋混凝土梁的結構設計計算方法來解決深受彎構件截面鋼筋配筋和布置問題。在<深受彎構件(Deep Beam and Short Beam) (1)>中介紹了深受彎構件的定義, 深梁和短梁的破壞形態(tài), 鋼筋混凝土深受彎構件包括短梁和深梁, 主要的破壞形態(tài)是彎曲破壞和剪切破壞. 在此基礎之上, 這個筆記介紹深受彎構件設計計算方法與構造要求. 與深梁相關的討論參看如下鏈接:

深受彎構件(Deep Beam and Short Beam) (1)

鋼筋混凝土受彎構件剪跨與深度比

強度設計方法的假設---應變兼容和極限壓應變

不同規(guī)范剪跨比m取值范圍的比較

2 橋梁工程的計算規(guī)定

因鋼筋混凝土深受彎構件具有與普通鋼筋混凝土梁不同的受力特點和破壞特征，因此，對于跨高比l/h＜5的鋼筋混凝土梁要按深受彎構件進行設計計算，同時，對于鋼筋混凝土深梁，除應符合深受彎構件的設計計算一般規(guī)定外，還必須滿足深梁設計構造上的規(guī)定，詳見《混凝土結構設計規(guī)范》.

廣泛用于公路橋梁的鋼筋混凝土排架墩臺在橫橋向是由鋼筋混凝土蓋梁與柱（樁）組成的剛架結構，實際工程中，往往按簡化圖式來計算鋼筋混凝土蓋梁。當蓋梁的線剛度（EI/L）與柱的線剛度之比大于5時，雙柱式墩臺蓋梁可按簡支梁計算，多柱式墩臺蓋梁可按連續(xù)計算；當蓋梁的線剛度與柱的線剛度之比等于或小于5時，可按剛構計算。符號E、I和L分別為梁或柱混凝土的彈性模量、截面慣性矩、計算跨徑或高度。

柱式墩臺示意圖

蓋梁的計算跨徑L取Lc和1.15Ln兩者較小者，其中Lc為蓋梁支承中心之間的距離，Ln為蓋梁的凈跨徑。在確定蓋梁的凈跨徑時，圓形截面柱可換算為邊長等于0.8倍直徑的方形截面柱。當蓋梁作為剛構分析時，蓋梁跨徑可取支承中心的距離。

《公路橋規(guī)》規(guī)定，當鋼筋混凝土蓋梁計算跨徑l與蓋梁高度h之比L/h＞5時，按鋼筋混凝土一般受彎構件進行承載力計算；當蓋梁的跨高比L/h為：簡支梁2＜L/h≤5；連續(xù)梁2.5＜L/h≤5時，鋼筋混凝土蓋梁應作為深受彎構件(短梁)進行承載力計算。

3 按彈性應力圖形面積配筋法

按彈性應力圖形面積配筋法又稱應力圖形法, 它是以混凝土結構不開裂的彈性理論為基礎. 計算方法的思路是，先按結構彈性理論方法(例如彈性有限單元法或彈性模型試驗等)得到結構的線彈性應力，再根據(jù)結構關注截面的拉應力圖形面積，計算出拉應力的合力，按拉力的全部或部分由鋼筋承擔的原則計算所需鋼筋的用量. 

3.1 計算方法

(1) 按結構彈性理論方法得到構件截面上的線彈性應力及分布，當應力圖形偏離線性分布較大時，可按主拉應力在配筋方向投影圖形的總面積計算值來計算所需鋼筋截面積As：

其中

K為承載力安全系數(shù);

fy為鋼筋抗拉強度設計值；

T為由鋼筋承擔的拉力設計值，T=ωb, 

b為結構計算截面的寬度。

(2) 投影圖形的總面積計算值ω

ω=ω1-ω2

ω1為截面主拉應力在配筋方向投影圖形的總面積；

ω2為拉應力值小于0.45ft的應力圖形面積(圖中用陰影線表示的應力圖形區(qū)域面積), 但應滿足ω2＜0.15ω1；

ft為混凝土軸心抗拉強度設計值。

當彈性應力圖形的受拉區(qū)高度大于結構截面高度的2/3時，應按彈性主拉應力在配筋方向上投影圖形的全面積ω1計算受拉鋼筋截面積。當彈性應力圖形的受拉區(qū)高度小于結構截面高度的2/3且截面邊緣最大拉應力σl≤0.45ft時，可僅配置構造鋼筋。

3.2 受拉鋼筋的配置方式

應根據(jù)應力圖形及結構受力特點確定：當配筋主要是由結構承載力控制，且結構或構件具有較明顯彎曲破壞特征時，受拉鋼筋可集中配置在截面受拉邊緣的區(qū)域。當配筋主要考慮混凝土裂縫寬度及分布時，鋼筋可在拉應力較大的范圍內分層布置，各層鋼筋的數(shù)量宜與拉應力圖形的分布相對應。

4 公式法

基于不同加載和邊界條件下鋼筋混凝土深受彎構件的試件試驗資料，根據(jù)觀測到的構件破壞形態(tài)及結構力學特征測試數(shù)據(jù)，通過對主要影響因素的分析和總結歸納提出構件承載力、裂縫寬度等計算公式，用于進行配筋計算的方法。公式法可用于工程上常見的鋼筋混凝土深受彎構件，例如短梁、深梁、牛腿、實心厚板等。計算方法按規(guī)范規(guī)定的計算公式進行配筋計算等。

深梁受拉鋼筋的配置方式如下:

(1) 荷載作用在深梁頂面時，鋼筋混凝土簡支深梁的鋼筋配置. 由梁的側面來看，鋼筋混凝土簡支深梁內的鋼筋布置類似鋼筋網(wǎng)片，實際上是由沿梁的跨度方向鋼筋和高度方向鋼筋形成的鋼筋網(wǎng)和縱向受拉鋼筋組成，即鋼筋網(wǎng)由梁底部區(qū)域布置的縱向受拉鋼筋、水平分布鋼筋和豎向分布鋼筋組成。由梁的正面來看，鋼筋混凝土簡支深梁內截面上是雙排鋼筋網(wǎng)，它們之間設置專門的拉筋形成整體受力的鋼筋骨架。

簡支深梁的鋼筋配置

(2) 梁底部區(qū)域布置的縱向受拉鋼筋宜均勻布置在梁底邊緣以上0.2h(h為梁高度)的高度范圍內。深梁縱向受拉鋼筋應全部伸入支座，不得在跨間彎起或截斷。伸入支座的縱向受拉鋼筋應采用水平彎折錨固，不宜使用豎向的彎折。伸入支座的縱向受拉鋼筋沿水平方向彎折錨固的長度應按規(guī)范規(guī)定計算得到的受拉鋼筋錨固長度再乘以系數(shù)1.1或增加5d(d為受拉鋼筋公稱直徑)。當不滿足上述錨固長度時，應采用專門的錨固措施，例如在鋼筋上加焊橫向短筋、加焊錨固鋼板或將縱向受拉鋼筋末端搭焊成環(huán)形等有效錨固措施。

(3) 水平分布鋼筋和豎向分布鋼筋的直徑均不應小于8mm,布置間距不應大于200mm,也不宜小于100mm。豎向分布鋼筋宜做成封閉式。

(4) 鋼筋混凝土深梁應配置不少于兩片由水平分布鋼筋和豎向分布鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)片。拉筋沿水平和豎向兩個方向上的布置間距均不宜大于600mm。

    

在深梁支座區(qū)域在高度和寬度各為0.4h的范圍內，拉筋的水平和豎向布置間距不宜大于300mm。