Page 33 - 2023年第54卷第9期

根据表 ４的破坏荷载试验结果、立柱截面尺寸、各部分弹性模量和平面应变假定，可以近似得到
，进而可由上式反推出两种立柱的钢筋侧向支撑刚度 ｋ，结果见
相应的钢筋分载力 Ｐ和临界压应变 ε ｒ
ｒ
表 ５。
如能假设侧向支撑刚度 ｋ与保护层厚度呈线性关系，则对于工程中常见的保护层厚度为 １５ｃｍ
－ ２
的单层 配 筋，可以由表 ５中 ｋ的推算结果外推出相应的 ｋ为 １．４７８Ｎ·ｍｍ ，对应的临界压应变为
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１５８３ × １０ 。
表 ５ 由立柱压缩试验推算的钢筋压杆变形参数

－ ２
立柱编号 最小保护层厚度?ｃｍ 破坏荷载?ｋＮ 钢筋分载力 Ｐ ｒ ?ｋＮ 临界压应变 ε ｒ 半波数参数 Δ 侧向支撑刚度 ｋ?（Ｎ·ｍｍ ）
２ ５ １６４８ ７２．８ １１５８ × １０ － ６ ２．６０３ ０．８４１
３ ８ １８４３ ８１．４ １２９５ × １０ － ６ ２．７６２ １．０３２

表 ６ 混凝土立柱破坏时的最大压应变
局部最大压应变 最大平均压应变
立柱编号
位置 测试值 位置 测试值 平均值
第二层面 ５号（正面）应变计 １２５６ × １０ － ６
１ 第三层面 １１号（背面）应变计 １９０８ × １０ － ６ １３０３ × １０ － ６
第二层面 ７号（背面）应变计 １３５０ × １０ － ６
第五层面 １７号（正面）应变计 １６４８ × １０ － ６
２ 第五层面 １７号（正面）应变计 １６４８ × １０ － ６ １２０４ × １０ － ６
第五层面 １９号（背面）应变计 ７６３ × １０ － ６
第二层面 ５号（正面）应变计 １８６５ × １０ － ６
３ 第二层面 ５号（正面）应变计 １８６５ × １０ － ６ １２８７ × １０ － ６
第二层面 ７号（背面）应变计 ７０９ × １０ － ６

３．３ 应变试验结果分析 首先各立柱破坏时不同传感器测得的最大压应变见表 ６，其中 １号素混凝土
柱共埋设三层传感器，其中一、二、三层截面分别距立柱顶面为 １０ｃｍ、１００ｃｍ和 １８０ｃｍ；２号柱和
３号柱均埋设 ５层 传 感 器，其 一 到 五 层 截 面 分 别 距 立 柱 顶 面 为 １０ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、１４０ｃｍ 和
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１８０ｃｍ。从表 ６中看出，各柱的混凝土局部最大压应变都小于 ２０００ × １０ ，以 １号柱压应变最大，３号
－ ６
柱次之，２号柱最小。如以 １号柱的压应变最大值 １９０８ × １０ 为对比基础，则 ２号柱和 ３号柱压应变削
弱系数分别为 ０．８６（１６４８?１９０８）和 ０．９８（１８６５?１９０８）。再次说明钢筋保护层厚度越大，钢筋对柱体承载
能力的影响越小。同时 １号柱、２号柱、３号柱混凝土的较小压应变和较大压应变比值分别为 ０．９３、
０．４６、０．３８，说明素混凝土立柱的截面应变分布基本均匀，而钢筋混凝土立柱的截面应变分布明显不
均，且以 ３号柱为最不均匀。对于前面表 ４中 ３号柱引伸计给出的极限压应变最小，经与表 ６对比可
知引伸计得到的应变并不是立柱的最大压应变，这与 ３号柱较大的应变分布不均有关。
进一步分析以最小保护层厚度 ５ｃｍ的 ２号柱为例，以截面力 Ｐ（见式（２））、所在截面曲率 Ｋ（见
式（ ３））、所在截面钢筋平均应变与钢筋部位混凝土应变的比值 ξ （见式（４））为参数，根据各截面的应
变计测试结果详细分析偏心配筋钢筋混凝土柱的变形特性。
ＥＡ
＋
Ｐ ＝ （ ε 正面 ε 背面 ） （２）
２
－
ε 正面竖向 ε 背面竖向
Ｋ ＝ （３）
Ｄ
＋ ）
０ ．５（ ε 钢正面 ε 钢背面
ξ ＝ （４）
０．７５５ ε 混凝土正面 ＋ ０ ．２４５ ε 混凝土背面
式中：假设截面力 Ｐ的立柱压应变沿截面线性分布，Ｅ取表 ４实测的压缩模量，Ａ为立柱截面积；Ｄ
为正面和背面间距，对于立柱取立柱截面宽（即 ２４．５ｃｍ），对于钢筋取钢筋直径（即 ２ｃｍ）；ξ 是根据
立柱应变的截面线性分布和正背面观测值、以保护层厚 ５ｃｍ及立柱截面宽（即 ２４．５ｃｍ）内插出钢筋中

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