钢筋混凝土牛腿的构造及破坏实例探讨
钢筋砼牛腿产生裂缝的原因分析及防治措施
摘 要： 钢筋混凝土柱 的牛腿 是一 个非常重要的构件 ， 承担着较大 的竖向集中荷 载以及水平集中荷载 ， 虽然尺寸不大但应力分布相 当复杂 。 钢筋混凝 土牛腿 的破坏 形态常见的有弯压破坏 、 斜压破坏 、 剪 切破 坏 以及因加载板过小而产生 的加载板 下混 凝土局部受压破坏和 由于纵筋锚 固不 良 而 产生的拔出
图三
二、 牛 腿 产 生 裂 缝 的 防 治措 施
通过 以上分析不难看出，混凝土结构牛腿裂缝通过设计和施工措施是 可以杜绝 的。通过 以下措施可 以防治： １ 、 在设计时必须将 牛腿 的受力点， 人为的向内移 ， 必须使牛腿 的受力点 位移到设计 中的作用点处。（ 一般为ｃ ／ ２ ） ， 使ｘ ≥ｃ ／ ２ 距离 （ 如 图四） 。 ２ 、 在作用 点处的牛腿上加设钢板埋件 ， 并使钢 板高出牛腿砼面５ ｍ ｍ在
钢筋混凝土牛腿的破坏形态常见的有弯压破坏斜压破坏剪切破坏以及因加载板过小而产生的加载板下混凝土局部受压破坏和由于纵筋锚固不良而产生的拔出破坏等这些破坏形态结构工程人员一般都比较熟悉而且分别采取适当的措施后都可以避免或防止这些破坏的发生
科 学 理 论
钢筋砼牛腿产生裂缝 的原因分析及防治措施
葛 淑 香
结 构 形 式 之 间的 构 造 联 结 。 但 由于 设 计和 施 工上 的原 因 ， 经 常 出 现钢 筋 牛腿
的端部 出现竖 向裂缝， 严重的会产生局部砼侧 向开裂或脱落 （ 见图一） ， 有的
连系边梁 与牛腿部位产生水平裂缝和斜裂缝 。不仅在外观上给人 以很危 险
的感 觉 ， 也 给 结 构 带 来 一些 隐 患 。
钢筋混凝土牛腿破坏实例探讨及设计施工控制要点
钢筋混凝土牛腿破坏实例探讨及设计施工控制要点摘要：本文通过牛腿出现裂缝实例进行分析，从现场牛腿裂缝照片、牛腿破坏形态、传递钢梁荷载的作用点及牛腿的受力分析进行阐述，同时对牛腿在设计施工过程中控制要点提出要求，避免后续设计施工中出现牛腿破坏现象，确保了工程的结构安全、功能满足使用要求和经济不受损失。
关键词：牛腿；裂缝；受力分析与探讨；控制要点前言：牛腿作为结构的受力构件，其传递的荷载大、受力情况复杂，加之牛腿的截面尺寸、标高累计偏差等在施工过程中不易控制，容易造成质量问题，导致牛腿可能出现裂缝现象，给各参与方带来不同程度的经济损失。
本文通过实例对牛腿裂缝原因进行分析和探讨，及采取外包钢的补救措施解决裂缝带来的危害。
针对类似问题建议从牛腿的设计构造要求、支座受力点及施工过程中的质量控制、结构日常维护管理等方面提出相应要求，避免牛腿裂缝现象的发生。
1工程概况本工程处于某市某区杨家桥207国道旁，又在G42进入某市北入口处，交通方便，是一个新建的大型建材市场。
一期总用地面积94995m2，总建筑面积115573m2，由35栋二~三层单栋商铺组成，单栋商铺之间采用钢结构连通，中部为车道钢连廊，两侧为人行钢连廊。
在结构柱上设置二层牛腿，首层牛腿顶标高-1.310m，一层牛腿顶标高4.270m，柱截面为400mm*600mm，牛腿为400mm*400mm。
商铺轴线横向距离18200mm，商铺轴线间纵向距离为12200mm。
本工程分一、二期施工，本次是一期车道连廊的首、一层钢筋混凝土牛腿出现纵横向裂缝。
本文以7#、8#、23#、24#楼一层牛腿裂缝为例进行分析，其平面布置图如图1所示。
图1 首层钢连廊平面图2牛腿实际破坏情形及设计、施工相关情况2.1牛腿实际破坏情形最先出现破坏的是7#、8#、23#、24#、28#商铺的首层牛腿，这5栋商铺位于整个商铺区域的中间位置，其主体结构施工时间是2014年8月至2015年5月，钢连廊结构安装时间是2015年7月至8月，钢连廊混凝土面层施工时间是2015年8月至9月，2015年10月份车道钢连廊全部施工完毕。
牛腿
[5]东南大学等，混凝土结构[M].北京：中国建筑工业出版社，2002 [6]张思洲，袁宝禄.小剪跨比钢筋混凝土牛腿在竖向静力作用下的强度计
算与配筋率[J].青岛理工大学学报，2000,11（3）：1-11 [7]李建华.小剪跨牛腿的性能和承载能力[J].工业建筑,2000（12）：1-12 [8]吴晖，刘维亚，拉压杆模型法在钢筋混凝土构件设计中的应用[J].建筑
结构，2007,37（7）：34-37 [9]周屡，压杆拉杆模型法在钢筋混凝土构件设计中的应用[J].世界桥梁，
2002,2（2）：1-7 [10]邵旭东.桥梁工程[M].人民交通出版社，2004
谢谢
（5）结论
a. 剪跨比对钢筋混凝土牛腿的极限承载力有着显著影响, 随 着剪跨比的增大,牛腿的极限承载力明显下降,根据试验数据 可近似地拟合出 Vu/ ( f tbh0)与剪跨比 a/ h0的关系式: Vu= ( 3.7- 4a/ h0) f tbh0. b. 混凝土强度的提高使钢筋混凝土牛腿受剪承载力增大, 增 大幅度与混凝土强度基本呈线性关系,根据试验数据可近似 拟合出混凝土强度与牛腿极限承载力的关系式: Vu= 1.22f tbh. c. 在荷载一定的情况下, 裂缝宽度基本上随剪跨比的增大而 增大, 钢筋的应变随着剪跨比的减小而变小. d. 在小剪跨比情况下,配筋牛腿破坏形态大致可分为剪切破 坏和斜压破坏2 种破坏形态.
三、钢筋混凝土牛腿承载力研究现状
四、结束语
虽然各国学者对钢筋混凝土牛腿的承载研究十分重视， 并取得了丰硕成果，但对于小剪跨比钢筋混凝土牛腿的受 力特性还存在很多问题没有解决，仍缺乏通用、可靠的计 算方法。缺乏可靠的受剪机理研究和适用于小剪跨比钢筋 混凝土牛腿的受剪计算模型。
寒区重载铁路桥墩牛腿开裂原因分析及处治技术
世界桥梁 2020年第48卷第5期（总第207期）85寒区重载铁路桥墩牛腿开裂原因分析及处治技术李帅（神华包神铁路集团有限责任公司，内蒙古包头014010）摘 要：巴准铁路公沟特大桥11号桥墩上行侧下锚式接触网支架牛腿侧壁开裂，桥墩结构受力分析表明为非结构受力裂缝%经调查发现，牛腿预留孔安装地脚螺栓时孔内积水未清理干净，同时由于预留孔外侧保护层厚度过厚，冬季低温结冰膨胀力作用导致牛腿侧壁严重开裂％结合寒区重载铁路特点，提出凿（钻）孔排水、灌浆法修补裂缝、开裂区域局部置换修复、整体粘贴碳纤维布进行结构补强的综合处理方案。
对该桥其它下锚式接触网支架牛腿采取了钻孔排水并注浆修复预留孔空洞的处理措施，处理后经过2个冬季的观察，未发生开裂现象，工作性能良好％关键词：铁路桥梁；寒区重载；牛腿；开裂；凿孔排水；灌浆；置换混凝土；粘贴碳纤维布；加固中图分类号：U443.22；U445.71文献标志码：A 文章编号：1671 — 7767（2020）05 —0085 —051 工程概况巴准铁路是国家能源集团下属重载运煤铁路 线，为国铁I 级双线电气化铁路，地处内蒙古鄂尔多 斯市，西起包神铁路巴图塔站，东至大准铁路点岱沟站，起讫里程为 K035 + 871. 026〜K037 + 268. 546, 跨越公沟和淮东铁路处设公沟特大桥％公沟特大桥全长1 397.52 m ，上部结构梁体采用简支T 梁，孔 跨布置为 38 * 32 m + 2*24 m + 1*16 m + 3*24m %大桥11号、13号、28号、29号、33号、34号桥墩左、右侧均设下锚式接触网支架牛腿，其余桥墩设普 通接触网支架牛腿。
大桥2012年开工，2015年开 通试运营。
11号桥墩上行侧下锚式接触网支架牛腿为钢筋混凝土结构，结构尺寸为170 cm* 200 cm* 120cm,预留 4 个 25 cm*25 cm* 90 cm （深）预留孔。
牛腿的设计课件
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柱的吊装验算
柱在其自重作用 下为受弯构件，其计 算简图和弯矩图如图 所示，一般取上柱柱 底、牛腿根部和下柱 跨中三个控制截面。
柱的吊装方式及计算简图
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经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：
Fvs
10.5FFbvss
ftkbh0 0.5 a
h0
式中Fvk、Fhk——分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖
向力和水平拉力值；
β——裂缝控制系数；
a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离
b——牛腿宽度； h0——牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。
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牛腿设计
牛腿尺寸及配筋
为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的局部受压破坏，垫板下的局
部压应力应满足
c
Fvk A
0.75fc
式中：A为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。
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6
牛腿设计
（3）纵向受力钢筋计算与构造 计算简图：试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受 力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜向 受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述。
在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁 和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为。
牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同 分为两类：
a h 0 ，按悬臂梁进行设计； a h 0 短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。
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1
牛腿设计
（1）牛腿的受力特点及破坏形态
牛腿的计算简图
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钢牛腿设计及工程实例
2. 工程设计实例
开滦范各庄选煤厂浮选车间改造工程需在混凝土框架柱外新增钢牛腿， 经多 种结构方案比较，决定采用柱外粘贴钢板箍、牛腿刚接于钢板箍的结构形式。同 时沿层高方向以四角包角钢配合窄钢板带加固框架柱，详见图 2。牛腿荷载由上
部钢梁传来，经计算梁端剪力设计值为 V=520kN，牛腿端部产生的弯矩设计值 M=V · e=520*0.4=208kN · m 。牛腿端部截面尺寸见图 3 ，其中 Bf1=400mm ， Bf2=300mm，t1= t2=24mm，tw=16mm，hw=452mm，截面塑性发展系数γ =1.05。
1、翼缘对接焊缝受力：Biblioteka F M / H 416kN
上翼缘焊缝应力： F / t1B f 1 43.33＜f wt 185N / mm2
，满足抗拉强度要求。
2、腹板双面角焊缝应力： V f 71.65＜f wf 160 N / mm2 ，满足抗剪承载力要求。 2*0.7* h f *(hw 20)
截面 形式 工形 π形
截面面积 （cm2） 240.3 248.3
表 1 截面特性 抗弯模量 抗弯模量 3 Wxmax（cm ） Wxmin（cm3） 4694.2 3879.1 3967.9 1960.6
抗剪承载力 最大值（kN） 855.4 1406.1
2.2 端部截面验算 牛腿端部截面面积 An An B f 1 * t1 B f 2 * t2 tw * hw 24032mm2 钢牛腿为左右对称截面，下翼缘外边缘至截面形心轴处的距离 y y [ B f 2 * t22 / 2 tw * hw *(hw / 2 t1 ) B f 1 * t1 *(t1 / 2 t2 hw )]/ An 273.77mm 形心轴以上面积对形心轴的面积矩 S S B f 1 * t1 *(hw t2 t1 / 2 y) (hw t2 y)2 * tw / 2 2383805mm3 截面惯性矩 I I B f 1 * t13 /12 B f 1 * t1 *(hw t2 y t1 / 2) tw * hw3 /12 tw * hw *(hw / 2 t2 y)
钢筋混凝土牛腿的构造及破坏实例探讨
钢筋混凝土牛腿的构造及破坏实例探讨2011-7-11牛腿是钢筋砼结构中一种常用的承重构件，尤其在有吊车的单层工业厂房内大量使用。
牛腿有点像一个缩短了的加腋挑梁，不过它主要不是受弯构件，而是剪拉构件。
《混凝土结构设计规范》第10章第8条有较详细的介绍。
一、牛腿构造及简图牛腿顶面的作用力有 F vk和 F hk（用于裂缝计算）或者是 F v和 F h （用于配筋计算）。
F vk——作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值；F hk——作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力值；Fv--作用在牛腿顶部的竖向力设计值；Fh--作用在牛腿顶部的水平拉力设计值。
牛腿各部位的名称如下：a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离,竖向力作用点仍位于下柱截面以内时，取a=0；b——牛腿宽度，垂直于本图方向；c——下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度；h1——牛腿的外边缘高度，不应小于h/3,且不应小于200mm；h——牛腿的高度；沿牛腿顶部配置的纵向受力钢筋，数量不宜小于4根，直径不宜小于12mm。
全部纵向受力钢筋及弯起钢筋宜沿牛腿外边缘向下伸入下柱内150mm后截断承受竖向力所需的纵向受力钢筋的配筋率，按牛腿有效截面计算不应小于0.2%及0.45ft/fy,也不宜大于0.6%，钢筋当牛腿设于上柱柱顶时，宜将牛腿对边的柱外侧纵向受力钢筋沿柱顶水平弯入牛腿，作为牛腿纵向受拉钢筋使用；当牛腿顶面纵向受拉钢筋与牛腿对边的柱外侧纵向钢筋分开配置时，牛腿顶面纵向受拉钢筋应弯入柱外侧，并应符合本规范第10.4.4条有关搭接的规定(图10.4.4b)。
当牛腿的剪跨比a/h0≥0.3时，宜设置弯起钢筋。
并宜使其与集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的交点位于牛腿上部l/6至l/2之间的的范围内，其截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一，根数不宜少于2根，直径不宜小于12mm。
纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。
牛腿应设置水平箍筋，水平箍筋的直径宜为6-12mm，间距宜为100-150mm，且在上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一。
新型全预制钢筋混凝土缺口梁及梁端悬挑牛腿分析
１．２ 缺口梁的受力分析
收稿日期：２０１８１２１１ 作者简介：张力滨（１９７２），男，副教授； 杨 朔（１９９３），男，在读硕士
第２０４５１卷９年第
６期 ２月
张力滨等：新型全预制钢筋混凝土缺口梁及梁端悬挑牛腿分析
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本，其是现如今中国政府正在着重推广的一类建筑形式［１］。
动时暗牛腿上表面以及缺口梁间才会出现横向摩擦力，接下来的
在建筑施工行业，全预制装配式混凝土是一类重要的且受到 运算过程不考虑图 ２里横向剪力 Ｎ。
用户及设计者重 视 的 结 构 类 型，其 具 有 施 工 效 率 高、节 约 成 本 以 及环保等优势［２］。装配式钢混结构是中国建筑行业的发展趋势， 其能够促使中国建筑向工业化的方向推进，提升生产效率和施工 质量，节约资源，保护环境。此外，装配式结构能够依照次序组装 工程的某些或者所有的工序，进而将进入施工现场的设备量与种 类控制在较少的 范 围 内，缩 短 工 序 之 间 的 停 留 时 间，使 得 工 程 更 加立体交叉，为绿色施工提供保障［３］。装配式混凝土以其节能环
（东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 １５００４０）
摘 要：预制装配式混凝土架构在现在的建筑施工中使用范围较广，新型混凝土预制构件已成为研究重点。主要研究分析新型缺
口梁的受力性能以及梁端悬挑牛腿的性能，为以后新型全预制钢筋混凝土装配式构件设计提供参考。
关键词：钢筋混凝土缺口梁，悬挑牛腿，预制构件
中图分类号：ＴＵ７５６
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钢筋混凝土单层工业厂房中牛腿怎么计算
钢筋混凝土单层工业厂房中牛腿怎么计算范本1：一、引言1.1 钢筋混凝土单层工业厂房中牛腿的作用及重要性1.2 本文档的目的和范围二、相关背景知识2.1 钢筋混凝土结构概述2.2 牛腿在工业厂房中的作用与特点2.3 牛腿的分类及常见构造形式三、牛腿计算方法3.1 牛腿受力分析3.2 牛腿计算公式及应用3.3 牛腿的尺寸与配筋计算四、案例分析4.1 工业厂房牛腿计算实例一4.2 工业厂房牛腿计算实例二4.3 工业厂房牛腿计算实例三五、风险评估与控制5.1 牛腿计算中存在的风险因素5.2 防范措施及应急预案六、其他考虑因素6.1 牛腿与其他结构构件的连接方式6.2 牛腿与混凝土地面的接触处理附件：1. 工业厂房牛腿计算实例数据表格2. 工业厂房牛腿设计图纸法律名词及注释：1. 建筑法：指国家规定的有关建筑标准和规范的法律法规。
2. 土木工程法：指土木工程建设和土木工程管理所适用的法律法规。
3. 建造法：指建筑工程的合同、招标、施工和监理等方面的法律法规。
范本2：一、问题描述1.1 钢筋混凝土单层工业厂房中牛腿的作用和必要性1.2 本文档的目标和范围二、相关知识概述2.1 钢筋混凝土结构基本原理2.2 牛腿的定义和作用2.3 牛腿的形式和分类三、牛腿计算方法3.1 牛腿受力分析与设计要求3.2 牛腿计算公式及应用实例3.3 牛腿尺寸与配筋计算四、实例分析4.1 工业厂房牛腿计算实例一4.2 工业厂房牛腿计算实例二4.3 工业厂房牛腿计算实例三五、风险评估和控制措施5.1 牛腿计算中的风险因素5.2 风险控制措施和安全注意事项六、其他考虑因素6.1 牛腿与其他结构构件的连接方式6.2 牛腿与混凝土地面的接触处理附件：1. 工业厂房牛腿计算实例数据表格2. 工业厂房牛腿设计图纸法律名词及注释：1. 建筑法：指国家规定的有关建筑标准和规范的法律法规。
2. 土木工程法：指土木工程建设和土木工程管理所适用的法律法规。
钢砼牛腿裂缝加固的技术处理
钢砼牛腿裂缝加固的技术处理摘要：上海某大楼依附的三楼过街楼餐饮用房牛腿出现裂缝，牛腿根部与柱交接处出现砼贯穿裂缝、梁与牛腿搁置点预埋铁件位置出现破坏性裂缝，危及使用安全。
本文以案例论述该大楼钢砼牛腿裂缝处理加固,达到安全使用目的。
关键词：钢砼牛腿裂缝，加固，技术处理一、背景：该大楼建于1994年，在使用若干年后发现过街楼牛腿出现裂缝并危及使用安全，故对牛腿进行加固处理。
二、检查情况检查过街楼A轴一层四个牛腿，均有垂直贯穿裂缝且局部已破坏，现对现场同条件构件进行回弹检测，测得实际砼强度平均为49.2MPa（见附表一）。
附表一牛腿柱混凝土结构（构件）回弹记录表构件部位及类型设计强度等级回弹值（MPa）测区号一二三四牛腿柱 C40 147 54 56 532 49 47 47 533 53 43 47 524 52 47 52 485 52 55 52 506 51 53 49 507 52 50 48 518 57 51 49 499 48 54 51 5110 54 54 53 5111 57 53 53 5012 41 43 50 5313 47 44 52 5014 56 45 42 5015 50 55 47 4816 50 47 42 51回弹平均值（MPa）51 49.6 49.4 50.6角度修正值0 0 0 0龄期修正值0.93 0.93 0.93 0.93修正后平均值（MPa） 47.4 46.13 45.94 47.06碳化深度 1.5 1.5 1.5 1.5实际强度值（MPa）50.9 48.3 47.9 50备注三、原因分析经回弹检测，砼强度基本符合要求，引起牛腿裂缝的主要原因是设计牛腿钢筋偏小、施工时位置不准确、房屋沉降引起应力搁置点应力集中以及温度对外界激扰产生裂缝。
四、设计方案1、在牛腿节点部位用20厚钢板包裹（包括柱、牛腿），焊缝不小于20厚。
2、钢板包裹的空隙部分及砼体裂缝的缝隙用环氧树脂注浆，将其空隙和裂缝注密实为止（环氧树脂强度可达C70），钢板四周边与砼结合面用硅胶密封。
某厂房钢筋混凝土牛腿损坏的原因分析
２１ 牛 腿 混 凝 土 强 度 ．
用磁 感应成像 技术 ， 牛腿部位 的钢筋配 置情况 对 进行检 测 ， 牛腿水 平箍筋间距满足设计 要求 ； 牛腿主筋
的位置偏 差较 大 ， 但检测 区域 内牛腿 主筋数量 符合设
计 要求。
２３ 牛 腿 外 观 质 量 ．
５０ Ｎ ９ｋ
要 求 牛 腿 达 到 的 竖 向 承 载 力 ９８Ｎ １ｋ 混凝土强度平均 值为 ２ ． ａ标 准 ７ ＭＰ ， ５ 差为 １ ４ ａ 强度标准值推定 区间为 ２ ． ４ ＭＰ ， ． ＭＰ ， ８ ３ ～２ ． ａ ９ ９ 混凝 土强度 可评定 为 Ｃ ０ 不满足设计 强度等 级（ ３ ） ２， Ｃ ０
的要求。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｓ ａ ｔ ｌ ｒ ｓ ｎ ｓ ａ ｒ ａ ｘ ｍｐ ｅ ｔ ａ ｈ ｅｎ ｏ ｃ ｄ ｅ ｎ ｒ ｔ ｏ ｂ ｌ ｆ ｓ ｍｅ ｍｉ ｄ ｅ ｃ ｌ ｍｓ ｉ ｎ ｉ ｄ ｓｒ ｌ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｉ ｒｉ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｅ ｌ ｅ ａ ｌ ｈ ｔｔ ｅ ｒ ｉｆ ｒ ｅ ｏ ｏ ｅ ｅ ｃ ｒ ｅ ｓ ｏ ｏ ｄ ｌ ｏｕ ｎ ａ ｎ ｕ ｔ ａ ｃ ｉ ｗｏ ｋ ｈ ｐ ｗｅ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｅｉ ｕ ｌ ．Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ｃｅ ｅ ｕ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｅ ｋｎ ａｃ ｌ ｔｄ ｒ ｓ ｌ ｆ ｔ ｅ ｏ ｂ ｌ，ｔ ｅ ａ ｔ ｌ ｒ ｓ ｏ ｒ ａ ｇ ｄ ｓ ｒ ｓ ｏ ｙ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｅ ｔｄ ｒ ｓ ｈ ｎ ｈ ｈ ｃ ｉ ｇ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｅ ｕｔ ｏ ｈ ｃ ｒ ｅ ｓ ｈ ｒｉ ｅ ｓ ｃ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓ ｅ ａ ａｙ ｅ ｈ ｅ ｓ ｎ ｆ ｈ ａ ｇ ｏ ｂ ｔ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｔ ｃ ｉｎ ａ ｐ ｃｓ ｏ ｒｈ ｎ ｉ ｎ ｌｚ ｄ ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ｓｏ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｆ ｍ ｏ ｈ ｄ ｓ ｎ ｏ ｓｒ ｔ ｓ ｅ ｔ ． ｖ ｔ ｒ ｇ ｕ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｏ ｂ ｌ ｄ ｍａ ｅ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ｑ ａｉ ； ｈ ｃ ｉ ｇ ｃ ｌｕ ａｉｎ ｙ ｒ ｓ ｃ ｒ ｅ ； ａ ｇ ； ｏ ｓｒ ｔ ｕ ｌ ｙ ｃ ｅ ｋ ｎ ａ ｃ ｌ ｔ ｕ ｏ ｔ ｏ
钢筋混凝土连续梁桥牛腿开裂及加固模型试验研究的开题报告
钢筋混凝土连续梁桥牛腿开裂及加固模型试验研究的开题
报告
研究背景：
钢筋混凝土连续梁桥在使用中存在着许多问题，其中牛腿区域开裂是一个常见的问题。
开裂会严重影响桥梁的使用寿命和安全性。
为了解决这一问题，需要进行加固和修复措施。
然而，不同材料和工艺的加固方案效果并不相同，在实际工程应用中需要进行有效的评估和验证。
因此，本研究针对牛腿开裂问题开展了相关试验研究。
研究内容：
1.梁桥牛腿开裂问题的原因分析及成因研究。
2.针对不同开裂程度的梁桥进行不同的加固方案设计和施工。
3.采用模型试验的方式验证不同加固方案的有效性和可行性，比较不同加固方案的优缺点。
4.利用数值模拟方法，进一步分析和确认最佳加固方案。
研究方法：
1.收集同类桥梁的实测数据和文献资料，分析牛腿开裂的原因和成因。
2.设计不同的加固方案，包括传统的补强加固以及近年来开展的纤维增强材料加固等，根据不同的梁桥开裂程度选择不同的加固方案。
3.采用模型试验的方式对不同加固方案进行验证，比较不同加固方案的效果。
4.利用数值模拟方法对试验结果进行分析和验证。
研究意义：
通过实验验证和数值模拟分析，确定最佳的梁桥加固方案，为梁桥维修和加固提供技术支持。
同时，也可以为类似问题的研究提供参考。
钢筋混凝土牛腿的设计
（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%
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
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，
（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：
As
1.65 3 a h0 f y
s d Fv f t bh0
1.2
d Fh
fy
牛腿中承受竖向力所需的水平箍筋总截面面积：
1 s d Fv f t bh0 Ash 1.65 3 a h0 f yh
Fhk Fvk 1 0.5 Fvk
f tk bh0 0.5 a h0
牛腿支撑施工措施及结构计算示例
1仓号属性及技术要求1.1仓号属性溢洪道堰闸段弧门牛腿仓号的基本工程特性如下：溢洪道堰闸段弧门牛腿位于堰闸段左右两侧，牛腿属于悬挑式结构，悬挑砼长度为3.0m，其中二期砼宽度为0.5m,左右两侧对称，一期砼牛腿底部桩号范围为溢0+035.538～溢0+041.050，高程点分别为EL1846.081和EL1848.552,牛腿顶部桩号范围为溢0+034.035～溢0+039.968，高程点分别为EL1850.850和EL1851.986；牛腿与水平面倾斜角度为17.4893度，牛腿中设置有次锚索12根。
1.2技术要求为保证底部支撑系统及模板在浇筑过程中均匀受力，要求浇筑时严禁集中受料，浇筑高度应控制在每小时不大于0.5m控制，使砼均匀上升。
2施工方案2.1模板设计方案溢洪道堰闸段弧门牛腿支撑采用预埋Φ25工字钢做悬臂钢支撑平台，在平台上面每隔60cm放置一根Φ22工字钢（具体尺寸见附图），在工字钢上面采用型钢材料做成支撑平台形成砼底模，同时在浇筑40仓砼时，预埋钢筋蛇型柱，侧面及底模模板拉杆焊在蛇型柱上面。
2.2砼浇筑施工方案2.2.1预埋工字钢溢洪道堰闸段边墙砼施工至40仓和50仓时在砼中预埋Φ25工字钢，工字钢埋设前先进行测量放点，利用测量控制点放置工字钢并加固牢固，EL1845层埋设的工字钢端头焊接80cm长，Φ16钢筋，钢筋需带弯钩，与工字钢焊接焊缝长度不小于5cm,钢筋埋设方向与工字钢垂直。
工字钢埋设时在靠近砼边缘处沿工字钢周围包一层5cm宽的低发泡，待砼浇筑完毕，拆完支撑后割除工字钢，工字钢割除时伸入砼表面面约3cm 深，割除后在砼表面按相关缺陷处理措施施工。
2.2.2钢支撑安装⑴钢牛腿焊接及钢梁安装钢牛腿采用Ι25工字钢作为斜支撑，斜支撑焊接时焊缝须满焊，保证钢牛腿焊接质量。
钢牛腿顶部用22a“工”字钢。
钢梁安装前首先要复测钢牛腿顶部高程，然后铺设工字钢，两工字钢若存在缝隙，用型钢材料垫实，若工字钢支撑横梁材料长度不足需焊接时，接头尽量布置在工字钢横梁上，两工字钢焊接时采用钢板焊接，焊缝须满焊。
某拱桥拱上立柱牛腿损伤特征分析
Ｏｎ ｃ Ｂｒｄ ｅ ｅ Ａｒ ｉ ｇ
Ｌ — ｈ ｎ Ｓ ｉ Ｌ Ｇａ ｇ ｆｎ Ｌ ｈ ｏ Ｕ Ｘｉｚ ｅ ｇ， ＵＮ Ｊｎ ， Ｕ ｎ — ｅ ｇ， ＩＣ ａ （．ｉ ｊ ａ ａＭｕ ｉｐ ｌ ｏ ｐ ｎ， ｉｎ ｎ３ ０ ５ ， ｈｎ； ．ｉｈ ａ ｃｏｌＣ ａｇａ ｎ ｅｓｙ Ｘ ｎ７ ０ ６ ， ｈｎ ） １ ａ ｉ Ｔ ｉ ｎｃ ａ Ｃ ｍ ａｙ Ｔａｊ ０ ４ ７ Ｃ ｉａ ２Ｈ ｇｗ ｙ ｈ ｏ ｈ ｎ ｎＵ ｉ ｒｉ ， ｉ １０ ４ Ｃ ｉ Ｔ ｎｎ ｄ ｉ ｉ Ｓ ， ｖ ｔ ａ ａ
７ ｍ的上 承式 双 铰拱 结 构 ．引桥 上 部 结 构 为跨 径 ０
主 桥 与 引 桥 之 间 过 渡 墩 上 的 牛 腿 构 造 如 ｌ ） ｌ
所尔 在 引桥 与主桥 之 间 ，桥 面设伸 缩缝 在 ●佳
２ ｍ钢筋 混凝 土可型 连续 梁桥 。跨 径 布 置 为 １ ｘ ０ ０ ９２ｍ
境 。地 下水 主要 为第 四系潜水 ，静 止地 下水 位埋 深
一ห้องสมุดไป่ตู้
降 ，雨雪 水 、化 冰盐 水等将 沿外 力形 成 的缝 隙或构
般 为 １ ｍ～ ．ｍ。地下 水对钢 筋有 严重 的腐 蚀性 。 ． ２ ６ Ｏ
造缝 隙等 处下渗 ，侵蚀 渗 流所经 过桥 跨结 构 ，＆ 伸 ｕ
栈桥牛腿梁破坏原因分析及加固方案
重锤间牛腿外侧出现两道竖向裂缝。
2.3其他破坏及故障
根据现场实测，钢桁架栈桥中间的钢支架顶部朝重锤间方向移动70mm；仓上的辊轴支座并未滚动，上下装返且辊轴位置不居中。
3.破坏原因分析
3.1排除自身水平力
根据现场反馈得知，重锤间上作为钢桁架栈桥支座的牛腿梁产生了朝重锤间方向的水平挠度，以及栈桥支座处牛腿梁混凝土产生局部破坏。显而易见，原因是钢桁架栈桥对重锤间的牛腿梁施加了一个正常状态下不该出现的而且非常大的水平力。那么，该水平力是如何产生的呢？
L——钢桁架总长度；
α——钢材线膨胀系数；
Δt——温差。
可见，计算得出的变形量为36mm，而设计辊轴支座的滑动距离及伸缩缝宽度均为100mm，完全在设计范围内。
根据现场实测，钢支架顶端向重锤间方向偏移70mm，因此按照最大温度变形70mm计算，钢桁架可产生的内力标准值为
F——钢桁架温度内力；
ΔL——沿钢桁架方向的变形量；
Mu——牛腿梁受弯极限承载力设计值；
h0——梁截面有效高度。
因此，框口支座对牛腿梁施加水平力产生的弯矩超出牛腿梁受弯承载力。
因为牛腿梁在设计时就完全不考虑非正常状态下出现的水平荷载，所以在遇到如此巨大的水平荷载后，牛腿梁的受弯超出承载力极限值，牛腿梁破坏。
3.2.3钢桁架长度及钢支腿安装误差
根据现场实测，两跨钢桁架中间的钢支架顶部向重锤间方向偏移70mm，远远大于计算得出的36mm，而且仓上的辊轴支座没有任何移动，说明高处的钢桁架长度大于设计长度70mm。同样根据现场实测，重锤间牛腿梁朝重锤间方向水平挠曲40mm，也大于计算值36mm。
两段钢桁架一长一短直接导致了钢支架在安装时就有了偏差，钢支架的垂直度误差远远大于规范允许值，产生严重的Δ-Ρ效应，进而产生向牛腿梁的水平推力。
某厂房平台牛腿的裂缝原因分析及处理
某厂房平台牛腿的裂缝原因分析及处理摘要：某厂房支撑平台牛腿在使用过程中出现裂缝，通过分析裂缝产生原因，并对问题牛腿及裂缝进行了相应的检测，制定了裂缝处理方案，并在实际加固后验证了方案的可靠性。
该问题的处理经验可供类似工程借鉴。
关键字：钢筋混凝土牛腿裂缝问题处理一般来说混凝土结构都是带裂缝工作的，但对于影响工程安全的裂缝应尽量避免。
对于结构构件出现的裂缝，我们应判定裂缝是否趋于稳定是否有害，分析其产生的原因，对于影响结构安全的裂缝应及时处理。
裂缝的产生有两个原因，一是由荷载引起的，此种裂缝将影响结构安全；二是由变形引起的，由于温度变化、地基的不均匀沉降等原因产生，裂缝产生后应力得到释放。
较宽的裂缝可能会引起钢筋锈蚀、混凝土碳化、保护层剥落，使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用。
本文结合工程实例，对牛腿裂缝产生的原因进行分析，并对牛腿加固提出具体的处理方案，该处理经验可供类似工程借鉴。
1.工程概况该厂房跨度27m，长度532m，钢筋混凝土排架结构，在▽3.500m设置通长钢筋混凝土平台，平台48m设置一道伸缩缝，平台在伸缩缝处设置双梁搭在同一根预制柱牛腿上。
牛腿破坏见图（1），图（1）1.现场检测1.现场采用回弹仪对混凝土强度进行检测，结果表明牛腿的混凝土强度达到C30的设计要求；采用非金属声波检测仪对牛腿的混凝土密实度进行检测，混凝土基本密实。
2.采用钢筋探测仪对牛腿中钢筋直径、间距及保护层厚度进行检测，结果均满足施工验收规范要求。
3.采用带光源读数显微镜对裂缝进行检测，裂缝最宽达0.8mm。
1.原因分析由于伸缩缝两侧梁搭在同一牛腿上，两侧混凝土平台由于温度收缩作用加固方案1.加固范围牛腿裂缝进行封闭处理，对牛腿外表面粘贴碳纤维加固1.裂缝处理1.裂缝检查全面查清裂缝的性质，以便确定处理方案。
1.裂缝处理混凝土构件的较小裂缝，用钢丝刷等工具清除混凝土裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，刷去浮灰，用酒精或丙酮将沿缝两侧 2-3cm 范围擦拭干净。
探析混凝土结构的钢牛腿设计
探析混凝土结构的钢牛腿设计1 、概述在水电站厂房中，混凝土牛腿是一种传统的支撑结构，具有施工简单、安全可靠等优点。
但也存在一定的缺点，由于牛腿凸出墙体表面，限制了滑模的使用，对墙体施工的进度有一定的影响。
为解决这个问题，考虑在墙体表面预埋钢板，然后再将钢牛腿再与钢板焊接的结构型式（见图1）。
这样，可以在墙体施工完毕以后，再进行钢牛腿的安装，加快了厂房主体工程的施工进度，具有一定的经济效益。
2 、工程设计实例某涉外水电站发电机层板梁采用钢牛腿支撑，牛腿荷载由上部板梁传来，经计算梁端剪力设计值V=500kN，牛腿端部产生的弯矩设计值M=Ve=75kN.m。
初步拟定牛腿端部截面尺寸见图2，其中，，，，，塑形发展系数。
钢板采用Q235级钢材。
根据规范要求，需验算钢牛腿端部截面、连接焊缝以及混凝土预埋件在剪力及弯矩作用下的承载力。
2.1 端部截面承载力验算牛腿端部截面面积24000mm2钢牛腿为左右对称截面，下翼缘外边缘至截面形心轴处的距离y=180mm形心轴以上面积对形心轴的面积距s=1710000mm3截面惯性矩=490897500 mm4形心轴以上、以下截面模量2727208 mm32727208mm3上翼缘外边缘的正应力26.2 <215N/ mm2，上翼缘抗弯满足规范要求。
26.2 <215N/ mm2，下翼缘抗弯满足规范要求。
截面形心轴处的剪应力<120 N/ mm2，截面抗剪满足要求。
以下验算截面腹板计算高度边缘处的折算应力：N/ mm2腹板下端以上截面对形心轴的面积矩：，满足规范要求满足规范要求。
2.2 焊缝承载力验算偏安全考虑，上端部弯矩全部由牛腿翼缘承担，端部剪力全部由牛腿腹板承担。
基于以上考虑，牛腿的上、下翼缘与混凝土表面预埋钢板的连接采用与母材等强的对接透焊，焊缝质量等级为二级，焊缝强度可不必验算。
牛腿腹板与柱连接采用通长双面贴角焊缝，焊脚尺寸腹板双面角焊缝应力：，满足规范要求。
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钢筋混凝土牛腿的构造及破坏实例探讨
2011-7-11
牛腿是钢筋砼结构中一种常用的承重构件，尤其在有吊车的单层工业厂房内大量使用。
牛腿有点像一个缩短了的加腋挑梁，不过它主要不是受弯构件，而是剪拉构件。
《混凝土结构设计规范》第10章第8条有较详细的介绍。
一、牛腿构造及简图
牛腿顶面的作用力有 F vk和 F hk（用于裂缝计算）或者是 F v和 F h （用于配筋计算）。
F vk——作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值；
F hk——作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力值；
Fv--作用在牛腿顶部的竖向力设计值；
Fh--作用在牛腿顶部的水平拉力设计值。
牛腿各部位的名称如下：
a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离,竖向力作用点仍位于下柱截面以内时，取a=0；
b——牛腿宽度，垂直于本图方向；
c——下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度；
h1——牛腿的外边缘高度，不应小于h/3,且不应小于200mm；
h——牛腿的高度；
沿牛腿顶部配置的纵向受力钢筋，数量不宜小于4根，直径不宜小于12mm。
全部纵向受力钢筋及弯起钢筋宜沿牛腿外边缘向下伸入下柱内150mm后截断
承受竖向力所需的纵向受力钢筋的配筋率，按牛腿有效截面计算不应小于0.2%及0.45ft/fy,也不宜大于0.6%，钢筋
当牛腿设于上柱柱顶时，宜将牛腿对边的柱外侧纵向受力钢筋沿柱顶水平弯入牛腿，作为牛腿纵向受拉钢筋使用；当牛腿顶面纵向受拉
钢筋与牛腿对边的柱外侧纵向钢筋分开配置时，牛腿顶面纵向受拉钢筋应弯入柱外侧，并应符合本规范第10.4.4条有关搭接的规定(图10.4.4b)。
当牛腿的剪跨比a/h0≥0.3时，宜设置弯起钢筋。
并宜使其与集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的交点位于牛腿上部l/6至l/2之间的的范围内，其截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一，根数不宜少于2根，直径不宜小于12mm。
纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。
牛腿应设置水平箍筋，水平箍筋的直径宜为6-12mm，间距宜为100-150mm，且在上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一。
二、劳动村A7厂房实例剖析
劳动村A7厂房的伸缩缝两侧没有采用通常的双柱做法，可能出于节省的考虑，采用了牛腿竖向支撑结构荷重，在牛腿顶面滑移来解决结构的伸缩问题。
现场检测时已经记录了牛腿破裂的现状，但报告中完全忽略了这部分内容，更不可理喻的是将牛腿支撑改为了缝边双柱支撑。
经专家现场核对，才引起重视。
经重新审视现场，否定报告模型，并开凿验证分析，牛腿破坏主要有如下原因：
2.1、可能施工时的本意是用双层油毡隔离砼，以制造一个光滑的摩擦面，让另一边的楼面在往复的温度应力作用下伸缩自如。
事实上在振捣施工阶段，尖锐的砂石已经把软弱的油毡刺穿，在拆模后结构自重的巨大压力已经将边梁和牛腿顶面紧紧地咬合在一起了。
油毡能起“光滑”作用的期望一开始就已经不存在了，边梁和牛腿顶面有油毡的摩擦系数与砼之间的摩擦系数并无两样。
2.2、又由于两层油毡较薄，当滑动一侧楼面受荷（自重和活载）使得楼面梁发生微微弯曲时，梁与牛腿的设计支撑点向牛腿外端移动，使得梁底与牛腿端部外边缘“咬紧”，这种局部接触有可能超出
牛腿砼的局部抗压强度；或是受力点是牛腿最小截面处，砼抗剪强度受到挑战，最终在牛腿核心砼之外的保护层内产生了剪切裂缝。
当滑动一侧的楼层向外运动时，巨大的摩擦力，逐次在加剧裂缝的发展，最终使得牛腿端部外边缘的保护层首先脱落。
2.3、经现场开凿剥露，验证了开裂和剥落部位正是牛腿端部外边缘的保护层。
继续扫描和开凿，显露的是4根25的受拉钢筋，圆8@100的箍筋，至于抗剪弯起筋担心对承重的核心砼破坏太大，就停止了“深究”。
2.4、本例牛腿的破坏，只要构造措施得当是可以避免的。
最好在牛腿顶面和梁端得底面预埋上钢板，在两者之间设置钢板铰垫块，
保持有足够的间隙（约20），当滑动侧楼盖挠曲时，梁底就不会与牛腿端部的外边缘接触，从而保证了设计受力支撑点位置变化不大，水平移动摩擦力变小（钢-钢摩擦系数=0.15,砼-砼摩擦系数=0.30），牛腿始终处在设计受力状态，因此也不会被破坏。