基于拉压杆模型的牛腿承载力试验研究

解伟 王晖 李树山

摘要：根据6根牛腿的受剪承载力试验结果，讨论了剪跨比对牛腿的影响，分别用有限元仿真以及试验实测的方式探究压杆在承载时的形状变化规律，并依据此规律进行了牛腿承载力理论公式的推导、计算，并与实测值进行对比分析。结果表明，牛腿的压杆形状呈不规则梭状。剪跨比和钢纤维体积掺量都会对牛腿的承载力造成一定的影响。理论计算值与试验结果基本吻合，可用于表达牛腿的实际极限承载力。

关键词：牛腿；承载力；拉压杆；有限元；压杆形状；理论公式

中图分类号：TV314 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.03.022

工程应用上通常将悬臂端和挂梁端的局部构造称为牛腿。牛腿的作用是衔接悬臂梁与挂梁，并传递来自挂梁的荷载。牛腿是水工结构的重要组成部分，我国《水工混凝土结构设计规范》中有关牛腿的设计，是依托拉压杆模型进行的。拉压杆模型是研究牛腿受力特征及破坏形态的主要方式，然而目前现有的理论基础主要是基于试验得出的结论，存在一定的误差。本文基于牛腿承载力试验，结合有限元分析，较为全面客观地探究了压杆在承载时拉压杆的形状变化规律，以期为牛腿的实际极限承载研究提供参考。

1 试验概况

参照《水工钢筋混凝土结构》中有关牛腿设计的规定，共设计了6个钢筋混凝土牛腿，配筋见图1。其中牛腿的截面宽度b=200mm，外侧牛腿悬臂高度为200mm，内侧为450mm，纵向钢筋为4根直径12mm的热轧带肋钢筋，配筋率为0.55%，箍筋选用10根直径10mm的光圆钢筋，配筋率为0.78%。……