钢筋混凝土牛腿的设计.ppt

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1、 钢筋混凝土牛腿的设计钢筋混凝土牛腿的设计 一一、试验结果试验结果剪跨比剪跨比a/h0对牛腿破坏影响最大。对牛腿破坏影响最大。a、h0见下图。见下图。随着随着剪跨比剪跨比a/h0的不同，牛腿大致发生以下两种破的不同，牛腿大致发生以下两种破坏情况：坏情况：1、剪跨比、剪跨比 a/h0：（1 1）在竖向荷载作用下，）在竖向荷载作用下，裂缝裂缝最先出现在牛腿顶面与上最先出现在牛腿顶面与上柱相交的部位。柱相交的部位。（2 2）随着荷载的增大，在加载板内侧出现）随着荷载的增大，在加载板内侧出现裂缝裂缝 。（3 3）在裂缝）在裂缝的外侧，形成的外侧，形成明显的压力带。明显的压力带。（4 4）当在压力带上产

2、生许多）当在压力带上产生许多相互贯通的斜裂缝，或突然相互贯通的斜裂缝，或突然出现一条与斜裂缝出现一条与斜裂缝大致平大致平行的斜裂缝行的斜裂缝时，就预示着时，就预示着牛腿即将破坏。牛腿即将破坏。1、剪跨比、剪跨比 a/h0：（6 6）牛腿可看作是一个）牛腿可看作是一个以纵向钢筋为拉杆，混凝以纵向钢筋为拉杆，混凝土斜向压力为压杆的三角土斜向压力为压杆的三角桁架桁架，破坏时，纵向钢筋，破坏时，纵向钢筋受拉屈服，混凝土斜压破受拉屈服，混凝土斜压破坏。坏。（5 5）量测结果表明，在斜裂缝出现后，纵向钢）量测结果表明，在斜裂缝出现后，纵向钢筋应力沿长度方向的分布比较均匀，近似于轴心筋应力沿长度方向的分布比

3、较均匀，近似于轴心受拉构件。受拉构件。2、剪跨比、剪跨比 a/h0：（2 2）牛腿内纵向钢筋应）牛腿内纵向钢筋应力相对较低。力相对较低。（1 1）在牛腿与下柱交接面上出现一系列短斜裂）在牛腿与下柱交接面上出现一系列短斜裂缝，最后牛腿沿此截面剪切破坏。即，发生沿加缝，最后牛腿沿此截面剪切破坏。即，发生沿加载板内侧接近垂直截面的剪切破坏。载板内侧接近垂直截面的剪切破坏。3 3、当牛腿同时作用有竖向力与水平力时：、当牛腿同时作用有竖向力与水平力时：（1 1）牛腿截面出现斜裂缝时的荷载降低。）牛腿截面出现斜裂缝时的荷载降低。（2 2）牛腿的极限承载能力也降低。）牛腿的极限承载能力也降低。（3 3）有水

4、平拉力作用的牛腿与仅有竖向力作用的）有水平拉力作用的牛腿与仅有竖向力作用的牛腿的破坏规律相似，仍然是两种破坏。牛腿的破坏规律相似，仍然是两种破坏。4 4、在、在DL/T 5057-2009DL/T 5057-2009的改进的改进（1）在水电站或抽水站，独立牛腿及壁式牛腿）在水电站或抽水站，独立牛腿及壁式牛腿多为小剪跨比，甚至小于零的情况。多为小剪跨比，甚至小于零的情况。（2）DL/T 5057-1996独立牛腿配筋的规定是借用独立牛腿配筋的规定是借用混凝土结构设计规范（混凝土结构设计规范（GBJ10-89）中的有关条）中的有关条文，文，规定当规定当a/h0时取时取a/h0进行配筋计算进行配筋计

5、算，这往往造成，这往往造成牛腿顶部纵向受力钢筋用量过多的不合理现象。牛腿顶部纵向受力钢筋用量过多的不合理现象。（3）在）在DL/T 5057-2009修编时，进行了专题研修编时，进行了专题研究，进行了究，进行了36个独立牛腿小剪跨比（，个独立牛腿小剪跨比（，0）的加载试）的加载试验，验，探讨了探讨了不同混凝土强度等级、不同顶部纵向受不同混凝土强度等级、不同顶部纵向受拉钢筋用量及不同水平箍筋用量对小剪跨比牛腿拉钢筋用量及不同水平箍筋用量对小剪跨比牛腿破坏形式及承载能力的影响破坏形式及承载能力的影响，给出了小剪跨比牛腿承载力计算公式，形成了给出了小剪跨比牛腿承载力计算公式，形成了完整的独立牛腿设计

6、方法。完整的独立牛腿设计方法。Fvk按按荷载标准值荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的计算得出的作用于牛腿顶面的竖向力竖向力；Fhk按按荷载标准值荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的计算得出的作用于牛腿顶面的水平力水平力；裂缝控制系数裂缝控制系数，水电站厂房立柱的牛腿，水电站厂房立柱的牛腿，；其他牛腿，其他牛腿，。二、牛腿截面尺寸的确定（牛腿截面尺寸的确定（13.8.1 13.8.1 条条）（1 1）牛腿的宽度与柱的宽度相同，牛腿的高度可根据）牛腿的宽度与柱的宽度相同，牛腿的高度可根据裂缝控制要求确定。裂缝控制要求确定。一般是先假定牛腿高度一般是先假定牛腿高度h，然后按下式进行验算：，然后按下

7、式进行验算：（2）牛腿外形尺寸还应满足以下要求：）牛腿外形尺寸还应满足以下要求：l牛腿外边缘高度牛腿外边缘高度h1h/3，且不应小于且不应小于200mm。l吊吊车车梁梁外外边边缘缘至至牛牛腿腿外外缘缘的的距距离离不不应应小小于于100mm。（3）牛腿顶面在竖向力设计值）牛腿顶面在竖向力设计值Fv作用下，局部受作用下，局部受压应力不应超过压应力不应超过fc，否则应采取加大受压面积，提，否则应采取加大受压面积，提高混凝土强度等级或配置钢筋网片等有效措施。高混凝土强度等级或配置钢筋网片等有效措施。三、牛腿的配筋计算与构造三、牛腿的配筋计算与构造 牛腿的破坏形态有两种，两种配筋方法也有两牛腿的破坏形态

8、有两种，两种配筋方法也有两种。种。1、剪跨比、剪跨比 a/h0（条）（1 1）这种破坏在斜裂缝出现后，牛腿可近似看作）这种破坏在斜裂缝出现后，牛腿可近似看作是以纵筋为水平拉杆，以混凝土为斜压杆的三角是以纵筋为水平拉杆，以混凝土为斜压杆的三角形桁架。形桁架。（2）纵向受力钢筋由两部分组成：）纵向受力钢筋由两部分组成：l 承受竖向力承受竖向力Fv 所需的受拉钢筋所需的受拉钢筋l 承受水平拉力承受水平拉力 Fh 所需的锚筋所需的锚筋（3）纵向受力钢筋宜采用）纵向受力钢筋宜采用HRB335、HRB400和和HRB500钢筋。钢筋。（4）纵向受力钢筋不应下弯兼作弯起钢筋。纵向受力钢筋不应下弯兼作弯起钢筋

9、。（5）承受竖向力所需的受拉钢筋的）承受竖向力所需的受拉钢筋的配筋率不应小配筋率不应小于，也不宜大于，于，也不宜大于，且且根数不宜少于根数不宜少于4根根，直径直径不应小于不应小于12mm。（6 6）注意钢）注意钢筋锚固筋锚固 、切、切断位置要求断位置要求。（7）水平箍筋的直径不应小于）水平箍筋的直径不应小于6mm，间距为，间距为100mm150mm，且在上部范围内，且在上部范围内2h0/3的水平箍的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的面积的1/2。（8）剪跨比）剪跨比 a/h0 时，设置时，设置弯起钢筋弯起钢筋。截面面积不应少于承

10、受竖向力的受拉钢筋截面面截面面积不应少于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的积的1/2，根数不应少于，根数不应少于2根，直径不应小于根，直径不应小于12mm。双向板肋形结构的设计 2、剪跨比、剪跨比 a/h0（13.8.3 条条）：）：（1 1）混凝土剪切破坏，顶部纵向受力钢筋达不到）混凝土剪切破坏，顶部纵向受力钢筋达不到抗拉强度。抗拉强度。（2 2）以纵向受力钢筋为水平拉杆，混凝土为斜压）以纵向受力钢筋为水平拉杆，混凝土为斜压杆的三角形桁架假定显然已不合理。杆的三角形桁架假定显然已不合理。（3 3）牛腿承载力由顶部纵向受力钢筋、水平箍筋）牛腿承载力由顶部纵向受力钢筋、水平箍筋与混凝土三者共同提供。

11、与混凝土三者共同提供。牛腿应在全高范围内设牛腿应在全高范围内设置水平钢筋。置水平钢筋。（4 4）牛腿顶面）牛腿顶面承受竖向力所需的水平钢筋承受竖向力所需的水平钢筋和和承受水平承受水平拉力所需的锚筋拉力所需的锚筋组成的受力钢筋总截面面积组成的受力钢筋总截面面积：牛腿中牛腿中承受竖向力承受竖向力所需的所需的水平箍筋总截面面积水平箍筋总截面面积：s受力钢筋配筋量调整系数，取受力钢筋配筋量调整系数，取s，剪跨比较大时取，剪跨比较大时取大值，剪跨比较小时取小值。大值，剪跨比较小时取小值。（5）牛腿中）牛腿中承受竖向力承受竖向力所需的所需的水平箍筋水平箍筋均匀配置均匀配置在牛腿全高范围内。在牛腿全高范围内。（6）承受竖向力所需的顶部受拉钢筋的配筋率，）承受竖向力所需的顶部受拉钢筋的配筋率，不应小于不应小于0.15%。（7）水平箍筋宜采用）水平箍筋宜采用HRB335，直径不应小于，直径不应小于8mm，间距在间距在100150mm之间，配箍率不应小于之间，配箍率不应小于0.15%当牛腿的剪跨比当牛腿的剪跨比a/h0，可不进行牛腿的配筋计，可不进行牛腿的配筋计算，仅按构造要求配置水平箍筋。算，仅按构造要求配置水平箍筋。但当牛腿顶面作用有水平拉力时还要计算水平但当牛腿顶面作用有水平拉力时还要计算水平钢筋的用量。钢筋的用量。