剪跨比对高强混凝土牛腿破坏形态影响的试验研究

解伟 王昊坤 李树山

摘 要：本文依据3个小剪跨比高强混凝土牛腿构件在竖向荷载作用下的受剪破坏试验结果，对不同剪跨比条件下牛腿构件的破坏过程和破坏形态进行了对比分析，总结了剪跨比对牛腿构件承载能力的影响规律。结果表明，小剪跨比牛腿的破坏形态可具体分为斜剪破坏和斜压破坏两种，剪跨比增大会导致牛腿的承载能力减小。

关键词：牛腿;剪跨比;破坏形态;承载力

中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）02-0111-03

Abstract： Based on the shear failure test results of three high-strength concrete corbel members with small shear span ratio under vertical load， the failure process and failure mode of the corbel members with different shear-span ratio were compared and analyzed， and the influence law of shear-span ratio on the bearing capacity of the corbel members was summarized in this paper. The results show that the failure modes of the corbel with small shear-span ratio can be divided into two kinds， namely diagonal shear failure and diagonal compression failure， the increase of shear-span ratio will lead to the decrease of the bearing capacity of the corbel.

Keywords： corbel;shear-span ratio;failure mode;bearing capacity

钢筋混凝土牛腿作为一种悬臂支撑结构，是桥梁、水工结构中重要的竖向承重构件，一旦出现开裂或破坏，将有可能造成严重的工程质量事故。因长牛腿（剪跨比>1）受力情况近似于悬臂梁，其承载能力可参照悬臂梁计算，而小剪跨比牛腿（剪跨比<1）多为非受弯构件，承载能力分析和计算相对复杂，小剪跨比牛腿破坏形态的研究对其配筋及尺寸设计、受剪机理分析以及承载能力预测的合理性至关重要。国内外的许多专家学者针对牛腿的破坏形态和受力性能进行了大量的试验和理论研究[1-8]，但其中大多数以普通混凝土为研究对象，小剪跨比高强钢纤维混凝土牛腿的破坏形态则有待进一步研究。

1 试验概况

1.1 试件设计及制作

参照我国现行的《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）和《纤维混凝土结构技术规程》（CECS 38—2004），本试验共设计制作3个剪跨比（剪跨段长度）分别为0.2（170 mm）、0.3（260 mm）、0.4（340 mm）的小剪跨比牛腿构件，其中配置了4C25、配筋率为0.55%、实测屈服强度为525 MPa的HRB400纵向受拉钢筋和A14@100、配筋率为0.77%、实测屈服强度为276 MPa的HPB300水平箍筋，构件尺寸、钢筋及其应变片布置情况如图1所示。所有试件混凝土基体设计强度为C60，骨料采用级配均匀、最大粒径为20mm的碎石和中粗砂，水泥则采用42.5级普通硅酸盐水泥，钢纤维采用长为32 mm、直径为0.75 mm、长径比为42.7、抗拉强度≥600 MPa的铣削型钢纤维，混凝土配合比及实测力学性能如表1、表2所示。

1.2 试验方法及内容

如图2所示，试验采用量程为10 000 kN的四柱液压试验机，通过自动调平支座在牛腿肩部对称位置同步施加集中力，支座宽度为160 mm，正式加载前先对试件进行预加载。正……