钢筋混凝土牛腿的设计

（3）在DL/T 5057-2009修编时，进行了专题研 究，进行了
36个独立牛腿小剪跨比（0.3，0.2，0.1，0）的 加载试验，
探讨了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 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 完整的独立牛腿设计方法。
（4）牛腿顶面承受竖向力所需的水平钢筋和承受水平
拉力所需的锚筋组成的受力钢筋总截面面积：
As1s.6 5d F3 va h ft0bh0 fy 1.2dfF yh
牛腿中承受竖向力所需的水平箍筋总截面面积：
Ash11.6s5 3daFvh0ftfbyhh0
βs——受力钢筋配筋量调整系数，取βs =0.6~0.4，剪跨比 较大时取大值，剪跨比较小时取小值。
其他牛腿，0.80 。
（2）牛腿外形尺寸还应满足以下要求：
牛腿外边缘高度h1>h/3，且不应小于200mm。 吊车梁外边缘至牛腿外缘的距离不应小于
100mm。
（3）牛腿顶面在竖向力设计值Fv作用下，局部受 压应力不应超过0.90fc，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。
13.8 钢筋混凝土牛腿的设计
一、试验结果 剪跨比a/h0对牛腿破坏影响最大。a 、h0见下图。 随着剪跨比a/h0的不同，牛腿大致发生以下两种破
坏情况：
1、剪跨比 a/h0＞0.2：
（1）在竖向荷载作用下，裂缝①最先出现在牛腿顶面与上 柱相交的部位。
（2）随着荷载的增大，在加载板内侧出现裂缝② 。
2、剪跨比 a/h0＜0.2： （1）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 载板内侧接近垂直截面的剪切破坏。
（2）牛腿内纵向钢筋应 力相对较低。
3、当牛腿同时作用有竖向力与水平力时： （1）牛腿截面出现斜裂缝时的荷载降低。 （2）牛腿的极限承载能力也降低。 （3）有水平拉力作用的牛腿与仅有竖向力作用的
（7）水平箍筋的直径不应小于6mm，间距为 100mm～150mm，且在上部范围内2h0/3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 面积的1/2。
（8）剪跨比 a/h0＞0.3 时，设置弯起钢筋 。 截面面积不应少于承受竖向力的受拉钢筋截面面
积的1/2，根数不应少于2根，直径不应小于12mm。
牛腿的破坏规律相似，仍然是两种破坏。
4、在DL/T 5057-2009的改进
（1）在水电站或抽水站，独立Fra Baidu bibliotek腿及壁式牛腿 多为小剪跨比，甚至小于零的情况。
（2）DL/T 5057-2019独立牛腿配筋的规定是借 用《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）中的有关 条文，规定当a/h0<0.3时取a/h0=0.3进行配筋计算， 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。
（3）在裂缝②的外侧，形成 明显的压力带。
（4）当在压力带上产生许多 相互贯通的斜裂缝，或突然 出现一条与斜裂缝②大致平 行的斜裂缝③时，就预示着 牛腿即将破坏。
1、剪跨比 a/h0＞0.2：
（5）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 受拉构件。
（6）牛腿可看作是一个 以纵向钢筋为拉杆，混凝 土斜向压力为压杆的三角 桁架，破坏时，纵向钢筋 受拉屈服，混凝土斜压破 坏。
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。
As
d
0.8F5vafyh0
1.2Fh fy
（3）纵向受力钢筋宜采用HRB335、HRB400和 HRB500钢筋。 （4） 纵向受力钢筋不应下弯兼作弯起钢筋。
（5）承受竖向力所需的受拉钢筋的配筋率不应小 于0.2％，也不宜大于0.6％，且根数不宜少于4根， 直径不应小于12mm。
（6）注意钢 筋锚固 、切 断位置要求。
二、牛腿截面尺寸的确定（13.8.1 条）
（1）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。
一般是先假定牛腿高度h ，然后按下式进行验算：
Fvk 10.5F Fhvkk0.5ft kbah0h0
Fvk——按荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的竖向力； Fhk——按荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的水平力； β ——裂缝控制系数，水电站厂房立柱的牛腿，0.70 ；
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
种。
1、剪跨比 a/h0＞0.2（13.8.2 条） （1）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 形桁架。
（2）纵向受力钢筋由两部分组成： 承受竖向力Fv 所需的受拉钢筋 承受水平拉力 Fh 所需的锚筋
（5）牛腿中承受竖向力所需的水平箍筋均匀配置 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， 不应小于0.15%。
（7）水平箍筋宜采用HRB335，直径不应小于 8mm，间距在100～150mm之间，配箍率不应小于 0.15%
当牛腿的剪跨比a/h0<0.2，可不进行牛腿的配筋 计算，仅按构造要求配置水平箍筋。
2、剪跨比 a/h0<0.2（13.8.3 条）： （1）混凝土剪切破坏，顶部纵向受力钢筋达不到 抗拉强度。 （2）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。 （3）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。牛腿应在全高范围内设 置水平钢筋。
9.7 双向板肋形结构的设计