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。深受彎構件必須使用在構件深度上的非線性應變分布來設計，或者按照"支桿和拉桿模型(Strut-and-Tie Models) "來設計, 簡稱拉壓桿計算模型. 這個筆記簡要描述了拉壓桿模型的原理和計算方法. 深受彎構件的相關討論可參看下面鏈接的文章: 

深受彎構件(Deep Beam and Short Beam) (1)

深受彎構件(Deep Beam and Short Beam) (2)

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

不同規范剪跨比m取值范圍的比較

2 拉壓桿模型的原理

拉壓桿模型是針對混凝土結構及構件存在的應力擾動區(指混凝土結構構件中截面應變分布不符合平截面假定的區域)而提出的、反映其內部力流(flow of forces)傳遞路徑的桁架計算模型, 如下圖所示。

混凝土受力構件分為B區和D區：B區指構件截面應變分布符合平截面假定程度較高的區域，字母B代表伯努尼假定。鋼筋混凝土構件的B區部位，在彈性工作階段可以應用初等理論來推算截面應力，在破壞階段可以采用基于截面破壞模型來推算截面的承載力；D區指構件截面應變分布出現非線性的區域，即不滿足平截面假定的區域，字母D代表受擾動(Disturbed regions, D-Regions)或不連續(Discontinuity regions)。構件的D區在彈性工作階段截面應力分布較紊亂，需借助彈性力學或結構有限元進行計算，在破壞階段難以采用基于截面破壞模型來推算截面的承載力。

構件在集中力作用區域、構件幾何形狀和尺寸發生較大變化區域都屬于構件的D區范圍。從構件立面看，構件D區是高度為構件截面高度，長度為沿構件長度方向上距離集中力作用點或幾何不連續處等于截面高度的區域；對于深受彎構件，整個構件均為D區。對混凝土結構分析計算的拉壓桿模型是結構混凝土D區的桁架模型，由相交于節點的拉桿和壓桿組成，能夠把荷載傳遞到支座或相鄰的B區。

深梁的拉壓桿模型

3 拉壓桿模型的計算方法

簡支鋼筋混凝土深梁在集中力作用下，根據深梁受力的力流建立的深梁拉壓桿模型。深梁的縱向受拉鋼筋為拉桿、受壓的混凝土為壓桿，而在集中力作用點和支座反力作用處為節點，將拉桿和壓桿連接為受力桁架的計算模型。

拉壓桿模型是一種混凝土構件D區承載力計算模型，按持久狀況承載能力極限狀態進行配筋計算，同時，若拉壓桿模型的桿件布置與結果彈性應力分布相吻合的話，那么按承載力要求計算得到的受拉區配筋，也能有效的控制使用階段混凝土裂縫的寬度。采用拉壓桿模型對混凝土構件D區承載力驗算的內容包括壓桿、拉桿和節點的驗算。

4 拉壓桿模型的鋼筋配置

《公路橋規》規定，按照拉壓桿模型設計計算的構件D區，應在表面配置正交的鋼筋網(Shear reinforcement must include both horizontal bars and vertical bars)，網格間距不得超過300mm,鋼筋面積對混凝土毛截面積的比值在各個方向上不應小于0.3%。

5 ACI 318-05對深梁的限制

ACI 318-05 Section 11.8.1定義了深梁, 并且規定使用拉壓桿模型設計深梁, 剪力鋼筋必須包括水平鋼筋和垂直鋼筋。超過8英寸(20cm)厚的梁必須有兩個鋼筋網格，每個面一個。垂直鋼筋的最小剪切配筋值Av和水平鋼筋的Avh。 

深梁的最大剪切極限Vn必須滿足下面的條件:

垂直鋼筋的最小剪切配筋值Av必須滿足下面的條件:

水平鋼筋的最小剪切配筋值Avh必須滿足下面的條件:

配筋間距12in即300mm, 與上述《公路橋規》的規定相同.