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2017-06-15

支座梁,肋,T形梁: 剪力节点

在施工过程中,经常需要分段制造混凝土构件。这种分段制造的一个经典示例是采用预制次梁,其板采用现浇混凝土方式补充。截面部分的补充会导致在已硬化的混凝土与新浇混凝土之间形成缝隙。在设计时必须考虑部分截面之间产生的纵向剪力的传递。

抗剪连接的承载力

在 DIN EN 1992-1-1 中,设计验算通过计算剪应力进行。缝隙的承载力由粘结作用 (vRdi,ad)、缝隙中的摩擦 (vRdi,r) 以及钢筋的夹紧作用和销栓作用承载分量 (vRdi,sy) 组成,其中最大抗剪承载力受新混凝土或旧混凝土折减后的抗压强度 (vRdi,max) 限制。

vRdi = vRdi,ad + vRdi,r + vRdi,sy ≤ vRdi,max

现有的抗剪钢筋可作为结合钢筋考虑。抗剪承载力的设计值按其组成分解如下:

vRdi = c · fctd + μ · σn + ρ · fyd · (1,2 μ · sin α + cos α) ≤ 0,5 · ν · fcd

其中

c、μ 和 ν...取决于缝隙粗糙度的值

  • 齿状:c= 0,50 | μ = 0,90 | ν = 0,70
  • 粗糙:c= 0,40a) | μ = 0,70 | ν = 0,50
  • 光滑:c= 0,20a) | μ = 0,60 | ν = 0,20
  • 非常光滑:c= 0b) | μ = 0,50 | ν = 0

a) 垂直于缝隙方向受拉时:c = 0。 b) 更高的系数必须有相应的设计验算作为依据。 fctd...根据 3.1.6 (2)P 的混凝土抗拉强度设计值 σn...由可与剪力同时作用的、垂直于缝隙方向的最小轴力引起的应力(压力为正值)

ρ = As / Ai As...穿过缝隙、并在缝隙两侧有足够锚固的结合钢筋(包括现有抗剪钢筋)的截面面积 Ai...传递剪力的缝隙面

α...结合钢筋的倾角,限制在 45° ≤ α ≤ 90° 范围内

缝隙划分为非常光滑、光滑、粗糙或齿状等类别取决于浇筑条件、混凝土特性以及混凝土的养护,可参阅相关文献。

作用的剪力

缝隙中作用的剪力设计值按如下方式确定:

其中

β…所考察截面上混凝土附加部分中的轴力与受压区或受拉区中总轴力的比率 VEd...作用的剪力设计值 z...组合截面的力臂 bi...缝隙的宽度

或者,剪力的计算也可以通过一般的应力积分,根据截面附加部分中的轴力差进行。为此,必须在模块中通过 [Details] 按钮和"承载力"选项卡选择选项"通过一般应力积分计算截面附加部分中的轴力差"。与设计标准的规定不同,该选项还考虑了弯矩 Mz,Ed。

缝隙中剪力的设计验算

抗剪连接的设计验算通过关系式 vEdi ≤ vRdi 进行。

在 RF-BETON Stäbe 中考虑缝隙中的剪力

在 RF-BETON Stäbe 中,可以在"1.6 钢筋"输入界面中"抗剪连接"选项卡下考虑缝隙中的剪力。勾选"存在抗剪连接"复选框后,所有其他用于精确描述抗剪连接的选项也将变为可用。在此可以精确定义抗剪连接的位置。一方面可以选择"板 - 腹板过渡",这可能是 T 形梁中最常选用的选项。否则也可以输入距梁顶面或底面的距离。

可以根据 DIN EN 1992-1-1 6.2.5(2) 在列表中选择缝隙的构造形式。所使用的参数会在列表中一并输出。如有需要,可以通过调整设计标准或附录进行调整。

此外,还可以选择是否在设计中考虑 DIN EN 1992-1-1 6.2.5(5),以便在动力荷载或疲劳荷载作用下排除混凝土结合的粘附分量。

为确定正确的缝隙宽度,必须输入相邻叠合板的支座宽度。此处应注意,该宽度应尽可能不大于侧面混凝土保护层,否则将无法放置抗剪钢筋,因而无法满足设计验算。

最后,可以定义缝隙面上的轴向应力。此处应输入可与剪力同时作用的、垂直于缝隙方向的最小轴力。压力输入为正值,拉力输入为负值。若为拉力,则混凝土结合的粘附分量不能考虑,将被设为 0。

抗剪连接设计的输出

在输入界面 2.1 至 2.4 中会输出所需的钢筋。该输出可以按截面、按杆件组、按杆件或按 x 位置进行。抗剪连接所需钢筋的输出与抗剪钢筋 asw,V,Bügel 的输出一并给出。在"中间结果"窗口中可以查看抗剪连接设计的一些中间值。这些中间值在"缝隙中的剪力传递"结果分支下列出。

如果在 asw,V,Bügel 值旁边显示提示 936),则表示抗剪连接的结合钢筋对抗剪钢筋的设计起控制作用。

文献

[1] Fingerloos, F.; Hegger, J.; Zilch, K.: Eurocode 2 für Deutschland - Kommentierte Fassung, 2., überarbeitete Auflage. Berlin: Beuth, 2016
[2] Handbuch RF-/BETON Stäbe. Tiefenbach: Dlubal Software, Oktober 2016.


链接
参考
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