Page 68 - 2025年第56卷第5期

图 3 手孔处螺栓与混凝土受力、变形示意

式中：Δl t 为螺栓所在处接头计算张开量；Δl c 为螺栓端部与手孔处混凝土受压变形；L 为螺栓长度。
b
依据螺栓受力平衡关系以及手孔处混凝土局部受压的应力应变关系：
（11）
A b σ b = A l σ bc
E c Δl c
σ bc = （12）
l ct
式中：A l 为螺栓端部局部受压的计算底面积；σ bc 为螺栓端部与手孔间局部受压应力；E 为混凝土弹性
c
模量；l ct 为局部受压混凝土影响深度。再结合螺栓应力应变关系，得到 Δl c 表达式：

A b E b
Δl c = l ct ε b （13）
A l E c
结合式（10）（13）可计算出螺栓实际应变量：

Δl t
ε b = （14）
A b E b
l ct + 0.5L b
A l E c
2.3 管片接头受力状态 以正弯矩作用下管片接头受力状态为例，从变形、应变与受力关系三方面展
开分析，见图 4，依据中性轴与接头端面相对位置可划分为 4 个状态：
（1）状态Ⅰ，管片接头处弯矩较小，接头在轴力作用下处于闭合状态，接头全端面混凝土受压；
（2）状态Ⅱ，管片接头处弯矩逐渐增大，在轴力与弯矩共同作用下接头内侧逐渐张开，但张开角
度与高度较小，中性轴位于内侧螺栓与接头张开侧之间，接头端面部分混凝土受压；
（3）状态Ⅲ，弯矩进一步增大，接头张开高度超过内侧螺栓位置，中性轴位于内、外侧螺栓之间；
（4）状态Ⅳ，弯矩继续增大，接头张开高度超过外侧螺栓位置，中性轴位于外侧螺栓与受压边缘
之间，直至达到极限承载状态 ［32］ 。
在负弯矩作用下管片接头于外侧张开，张开过程类似，在此不多赘述。在前述假定基础上，接头
变形与转角的关系为：
ï ï
ì 2u = θx c
ï
ï ï ï t = θ (h - x c )
í ) （15）
ï ï Δl t1 = θ( d 1 - x c
ï
ï )
î
ï ïΔl t2 = θ( d 2 - x c
式中：θ 为接头转角；u 为单侧混凝土端部受压变形；t 为接头端部最大张开量；Δl t1 、Δl t2 分别为内、
外侧螺栓所在处接头计算张开量。相应的变形与应变关系表示为：
ï ï
ì u = l cc ε ce
ï = ε ci
ï ï
ï ε ce
í x c x c - h （16）
ï ï
ï ε ce = ε t1 = ε t2
ï
î d 1 - x c d 2 - x c
ï ï x c
式中：ε t1 、ε t2 分别为内、外侧螺栓所在处接头计算拉应变；ε ci 为状态 I 时管片端面最小压应变。
因此各状态下端面受力平衡方程可归纳见表 1 所示，公式中 F 、F 为状态 I 时两部分混凝土受压
c1 c2
等效合力；T 、T 分别为内、外层螺栓所受合力。
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