抗剪,抗拉强度表
岩体力学结构面的变形与强度性质
各种结构面抗剪强度指标的变化范围
结构面剪切刚度直剪试验结果
五、粗糙起伏无充填的结构面的强度特征
充填粘土的断层，岩壁风化 15
5
33
0
充填粘土的断层，岩壁轻微 18
8
风化
新鲜花岗片麻岩不连续结构 20
10ห้องสมุดไป่ตู้
面
玄武岩与角砾岩接触面
20
8
37
0
40
0
45
0
致密玄武岩水平不连续结构 20
7
面
玄武岩张开节理面
20
8
38
0
45
0
玄武岩不连续面
12.7
4.5
0
结构面法向刚度直剪试验结果
岩 组
绢 英 岩
绢英 化花 岗岩
（一）规则锯齿形结构面
1. 当法向应力较低时 I 单个凸起体滑移面上的应力：
剪胀效应：结构面在剪切过程中,由 于起伏度的存在,结构面的摩擦角由 b 增大到( b + i ) 的现象。
剪胀：结构面在剪切过程中产生的 法向位移分量的现象。原因在于在 剪应力作用下,沿凸起的滑移,除产生 切向位移外,还产生沿向上的移动。
经验估算结构面特征法向刚度knmpacm剪切刚度ksmpacm抗剪强度参数摩擦角粘聚力cmpa充填粘土的断层岩壁风化15充填粘土的断层岩壁轻微风化18201040玄武岩与角砾岩接触面20玄武岩张开节理面20玄武岩不连续面12745结构类型未浸水抗剪强度浸水抗剪强度24mpa摩擦角cmpa摩擦角cmpa法向刚度kn1mpacm剪切刚度ks1mpacm平直粗糙有陡坎4041015020363801401643526290起伏不平粗糙有4244020027383901702334824199波状起伏粗糙3940012015363701101322544667平直粗糙3839007011353600800922462246平直粗糙有陡坎404202503538390260304213648108起伏大粗糙有陡坎43480350504041030043357867113波状起伏粗糙3940015023373801302738583863平直粗糙38400090153637008013211434558平直粗糙有陡坎404503004438410300341114772112起伏大粗糙有陡坎444803505540440360446116959120波状起伏粗糙4041025035384102103070844884平直粗糙3941015020374001501751904665结构面法向刚度直剪试验结果二剪切变形性质剪切应力剪切位移法向应力结构面剪切试验示意图结构面剪切位移剪切应力曲线峰值剪切强度残余剪切强度剪切位移一剪切变形特征二剪切变形本构方程卡尔哈韦kalhaway方程通过大量试验发现峰值前的剪应力剪位移曲线可用双曲线拟合三剪切刚度及其确定方法定义
焊缝强度计算表格
38.58钢材组别:
上限 0 16 21
38.58 15
#REF! 4
第一组
下限 15 20
0 21 41 51
上限 0 21 41 51
20 40 50 100
下限 20 40 50 100
上限 0 17 26 37 51
下限 16 25 36 50 100
上限 0 17 26 37
下限 16 25 36 50
450 215 125 325
截面形状 圆钢 方钢 扁钢 角钢 工字钢 槽钢 钢板 7
钢材种类 Q235
16Mn钢 16Mnq钢 16MnV钢 16MnVq
1
钢筋强度设计值 等级 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400
选项:
钢筋层数影响系数 层数
2
3 4
5 6 选项:
选项:
焊接方法和 焊条型式
1
角焊缝
抗拉、压 、剪强度
160 160 160 160
200 200 200 200 200 220 220 220 220
160 160混凝土强源自设计值 轴心抗压 弯曲抗压抗拉
C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 选项:
3 4 5 6 4
7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 6
钢材的分组尺寸
组别
圆钢、方钢和扁钢的 角钢、工字钢(腹板)和
直径或厚度
槽钢(腹板)的厚度
钢板的厚度
16Mn钢或16Mnq钢的 16MnV钢或16MnVq
厚度或直径
钢的厚度或直径
上限
下限
各类材料抗拉强度表
d=2a
d=3a
19
34
d=2a
d=3a
20
34
d=2a
d=3a
20
34
d=2a
d=3a
20
27
d=2a
d=3a
18
d=2a
d=3a
19
34
19
34
d=2a d=2a
d=3a d=3a
19
34
d=2a
d=3a
19
27
d=2a
d=3a
中、英、美、日四国钢材品种对应表
中国 Q235
Q345 Q390
美国
Si Mn
0.30～0.65① 0.30～0.70①
0.30 0.35～0.80
S 不大于
0.050 0.045 0.040 0.035
P
0.045 0.040 0.035
脱氧方法
F、b、Z② Z② TZ②
常用低合金结构钢的化学成分
质
化 学 成 分（％）
牌量
号等C 级≤
Mn
Si≤ P≤ S≤
V
Nb
>150
温度 (℃)
(纵向) （J）
不小于
不小 于
A
－
－
B
20
235 225 215 205 195 185 375~500 26 25 24 23 22 21
C
0
27
D
-20
试样方向
纵 横
表3-4 Q235钢的冷弯试验指标
≤60
a 1.5a
B＝2a，180 ° 钢板厚度（直径，mm）
＞60～100 弯 心 直 径d
钢筋强度
附表1 钢材和连接的设计强度值2注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。
附表1.2 钢铸件的强度设计值（）附表1.3 焊缝的强度设计值（）注：1自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T 5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470中相关的规定。
2焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB/T 50205的规定。
其中厚度小于8 mm钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。
3对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取，在受拉区的抗弯强度设计值取。
4表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。
附表1.4 螺栓连接的强度设计值（）注：1 A级螺栓用于mm和或mm（按较小值）的螺栓；B级螺栓用于mm或或mm（按较小值）的螺栓。
为公称直径，为螺杆公称长度。
2 A、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家表中《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的要求。
附表1.5 铆钉连接的强度设计值（）附表1.6普通螺栓规格及有效截面面积（）附表1.7锚栓规格附表2 轴心受压构件的稳定系数附表2.1 a类截面轴心受压构件的稳定系数φ附表2.2 b类截面轴心受压构件的稳定系数φ附表2.3 c类截面轴心受压构件的稳定系数φ附表2.4 d类截面轴心受压构件的稳定系数φ注：1. 附表2.1~2.4中的φ值按下列公式算得：当时：当时：式中、、为系数，根据附表2.5采用2. 当构件的值超出表2.1至2.4的范围时，则φ值按注1所列的公式计算。
附表2.5 系数、、。
木材的强度设计值和弹性模量
等级
组别
适用树种
抗弯fm
顺纹抗剪fv
弹性模量E
TC17
A
柏木长叶松湿地松粗皮落叶松
17
1.7
10000
B
东北落叶松欧洲赤松欧洲落叶松
1.6
TC15
A
铁杉油杉太平洋海岸黄柏花旗松一落叶松西部铁杉松
15
1.6
10000
B
鱼鳞云杉西南云杉南亚松
15
1.5
TC13
A
油松新疆落叶松云南松马尾松扭叶松北美落叶松海岸送
21
22
17
12.0
26
18
29
21
20
15
11.5
25
弹性模量x10^3
(N/mm2)
12
11.5
7.3
10
4.7
4.5
9.0
15
11.5
7.1
10
5.0
4.2
9.0
18
11.5
7.0
10
5.4
4.0
8.0
覆面木胶合板抗弯强度设计值和弹性模量
覆面竹胶合板抗弯强度设计值和弹性模量
项目
板厚度（mm）
板的层数
13
1.5
10000
B
红皮云杉丽江云杉樟子松红松西加云杉俄罗斯红松欧洲云杉北美山地云杉北美短叶松
13
1.4
9000
TC11
A
西北云杉新疆云杉北美黄松云杉一松一冷杉铁一冷杉东部铁杉杉木
11
1.4
9000
B
冷杉速生马尾松新西南辐射松
11
有色金属抗剪强度
70000
镁锰合金
MB1
MB8
已退火
120～140
170～190
3～5
98
43600
已退火
170～190
220～230
12～24
140
40000
冷作硬化
190～200
240～250
8～10
160
硬铝
2Al12
已退火
105～150
150～215
12
—
—
淬硬并经自然时效
280～310
400～440
38
140
100000
硬
480
550
3～5
特硬
500
650
1～2
546
124000
铝青铜
QAl17
退火
520
600
10
186
—
不退火
560
650
5
250
115000～130000
铝锰青铜
QAl9-2
软
360
450
18
300
92000
硬
480
600
5
500
—
硅锰青铜
QBi3-1
软
280～300
350～380
15
368
72000
淬硬后冷作硬化
280～320
400～460
10
340
纯铜
T1、T2、T3
软
160
200
30
70
108000
硬
240
300
3
380
130000
剪切计算和常用材料强度
2.剪切强度计算 (1) 剪切强度条件剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力。
[]sF A ττ=≤(5-6)这里[τ]为许用剪应力，单价为Pa 或MPa 。
由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限载荷τ0，再除以安全系数n ，得许用剪应力[τ]。
[]n ττ=(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。
一般来说，材料的剪切许用应力[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料：[]0.60.8[]τσ=对脆性材料：[]0.8 1.0[]τσ=(2) 剪切实用计算剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述了。
但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切。
下面通过几个简单的例题来说明。
例5-1 图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为20号钢，[τ]＝30MPa ，直径d=20mm 。
挂钩及被连接板件的厚度分别为t ＝8mm 和t 1＝12mm 。
牵引力F=15kN 。
试校核销钉的剪切强度。
图5-12 电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图解：销钉受力如图5-12(b)所示。
根据受力情况，销钉中段相对于上、下两段沿m-m 和n-n 两个面向左错动。
所以有两个剪切面，是一个双剪切问题。
由平衡方程容易求出：2s F F =销钉横截面上的剪应力为：332151023.9MPa<[]2(2010)4s F A ττπ-⨯===⨯⨯故销钉满足剪切强度要求。
例5-2 如图5-13所示冲床，F max =400KN ，冲头[σ]=400MPa，冲剪钢板的极限剪应力τb =360 MPa 。
试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
图5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1) 按冲头压缩强度计算dmax max2=[]4F FdAσσπ=≤所以3max644400100.034 3.4[]40010Fd m cmπσπ⨯⨯≥===⨯⨯(2) 按钢板剪切强度计算t钢板的剪切面是直径为d高为t的柱表面。
钢筋抗剪强度
结合工程的实际地质条件，对没有地下水的钻孔，全部采用高压风进行了清孔；对有地下水的钻孔，因地下水已随着钻孔 的钻进不断从孔内扬出，形成了对钻孔的冲洗。
2.4 固结灌浆
根据试验方案要求，选择了一个砂浆锚筋桩孔分两段进行了固结灌浆。固结灌浆施工参照《水工建筑物水泥灌浆施工技术 规范》执行。
111.8
11
3
40.5
62.8
77
91.1
117.5
143.8
12
4
27
41.9
51.3
60.8
78.3
95.93
13
16Mn
1
49.5
76.7
94.1
111.4
143.6
175
.7
14
2
36
55.8
68.4
81
104.4
127.8
15
3
49.5
76.7
94.1
111.4
143.6
175.7
16
4
由于地震堆积体中的架空、渗漏通道较多，经常遇到单孔的灌注量很大的情况，为保证砂浆锚筋桩的质量，必须灌注到回 浆管回出与进浆一样浓度的浆液。当回浆管回出与进浆相同浓度的浆液时，关闭回浆管上的阀门进行压力灌注。在升压过 程中严格控制盖重混凝土的抬动值，以免损坏盖重混凝土（本次试验控制抬动值为+3mm）；当抬动值接近+3mm 时，逐渐降 低压力，直到不再出现抬动时进行稳压和结束。试验锚筋桩的灌注浆量见表 2。
2.7 灌注
孔口封堵的水泥砂浆凝固一天后，开始进行灌注。
2.7.1 灌注浆液
结合灌浆设备能力，实施前分别进行了 1∶1.5∶0.45、1∶1.5∶0.5、1∶1∶0.5 三种砂浆配合比的试验，其强度等级均 能满足设计要求。实施过程中根据灌浆泵的自身能力采用了 1∶1∶0.5 的水泥砂浆。
钢筋抗剪强度
Ⅰ区为地震崩塌堆积物构成的上部坝体，位于高程 EL663.40～659.00m 以上，孤石含量较大，为 28.1～56.5%，其结构松 散，局部存在架空结构，抽水渗透系数 39.38～176.31m/d,属强～极强透水层。
Ⅱ区为地震崩塌堆积物构成的下部坝体，分布于高程 EL633.40～659.00m 以下至高程 EL608.47～622.41m 之间。孤石含量 比Ⅰ区明显减少，为 0～18%。块碎石含量明显增加，孤块石粒径也明显较细，部分段被粉细砂或粘土充填，其结构较Ⅰ区 密实，较少存在架空结构。抽水渗透系数 6.53～60.80m/d，属较强～强透水层。
1.2 锚筋桩的设计结构
锚筋桩是在现场钻孔内浇筑的钢筋混凝土桩。由于锚筋桩的直径一般都比较小，钢筋密集，因此常以灌注水泥砂浆代替混 凝土。锚筋桩的结构主要由钢筋骨架、桩身砂浆和锚头混凝土组成。锚筋桩的桩头浇注在结构物的混凝土内，承受轴心拉 力，可给建筑物施加沿桩孔方向的拉力，以维持建筑物的稳定，砂浆锚筋桩是处于被动受力状态。桩身结构按普通钢筋混 凝土轴心受拉构件设计，钢筋骨架根据单桩设计承受荷载和桩孔直径大小设计。根据小南海工程地质特点，设计的砂浆锚 筋桩结构为 3 根长 12.0m，直径φ28mm 的Ⅱ级钢筋均布于φ38mm 钢管的外圆周上，在骨架的底部φ38mm 钢管比φ28mm 的 钢筋高出 30cm。骨架上端的钢筋弯折成 30°角，端部弯曲成钩，以便使桩头混凝土内应力得以扩散。桩头埋入混凝土内 的长度不小于 30 倍的钢筋直径。
锚筋桩的浆液灌注采用孔底升浆法，因此，利用骨架内的φ38mm 钢管作为进浆管，至到回浆管回出与进浆相同浓度的水泥 砂浆时进行压力灌注。
根据锚筋桩的骨架结构和单根锚筋桩设计的拉拔力 400～600kN，将锚筋桩的钻孔直径设计为φ130mm。
常用强度设计值
自动焊、半自动 焊和E50型焊条手
工焊
自动焊、半自动 焊和E55型焊条手
工焊
构件钢材
焊缝的强度设计值（N/mm2） 对接焊缝
角焊缝
牌号 Q235钢 Q345钢 Q390钢 Q420钢
厚度或直 径（mm）
≤16 〉16~40 〉40~60 〉60~100 ≤16 〉16~35 〉35~50 〉50~100 ≤16 〉16~35 〉35~50 〉50~100 ≤16 〉16~35 〉35~50 〉50~100
抗压fwc
焊缝质量为下列等级时，抗拉fwt
一级、二级
三级
抗拉、抗压 抗剪fwv 和抗剪fwf
215
215
185
125
205
205
175
120
200
200
170
115
190
190
160
110 160
310
310
265
180
295
295
250
170
265
265
225
155
250
250
210
145 200
2.括号中数值用于薄壁型钢
钢号 ZG200-400 ZG230-450 ZG270-500 ZG310-570
钢铸件强度设计值（N/mm2）
抗拉、抗压和抗弯f 抗剪fv
端面承压（刨平顶紧）fce
155
90
260
180
105
290
21
120
325
240
140
370
焊接方法和焊接 型号
自动焊、半自动 焊和E43型焊条手
钢材强度设计值（N/mm2）