抗剪的案例
論文建模復現-超高性能混凝土組合梁抗剪性能視頻教學 ￥99.99
</p><p>5、 計算結果</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202506/bd3291ebb16b80d591f9329f5942eda0.png"></p><p>圖8位移云圖</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202506/ee899266d90dead056fdc05118d63114.png"></p><p>圖9應力云圖</p><p>6、 結論與拓展應用</p><p>（1） 復現結論：有限元模型能準確模擬 UHPC 組合梁抗剪性能，界面連接強度與剪跨比是控制破壞的關鍵因素；</p><p>（2） 工程建議：實際設計中可通過增加栓釘密度、優化截面形式提高抗剪安全性；</p><p>（3） 拓展方向：該方法可延伸至鋼 - UHPC 連續梁、波形鋼腹板組合梁等場景，或結合疲勞荷載分析長期性能。</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">7、 附件：本案例中的abaqus模型文件和教學視頻（包括cae、odb和inp文件）</span></p><p><br></p><p><br></p>
展開 箍筋抗拉能力跟梁的抗剪能力有什么關系？
就是箍筋做出的貢獻，依據就是我們上面的分析；
則是假設完全沒有箍筋，一根純混凝土梁的近似抗剪承載力，說白了就是混凝土強度乘以截面面積。這兩者加起來，就是一根鋼筋混凝土梁最終的抗剪承載力。
另一個相關的問題就是，如果我們這根簡支梁非常短又非常高，也就是所謂的深梁，那這時候其實只需要斜向下的一個傳遞就夠了，所以不需要額外的箍筋。
比如就像這樣一根深梁，一次傳遞，外力就能流動到支座，所以就不需要中間的豎向傳遞的箍筋了。而深梁設計的核心問題也就是底部的縱筋要至少能平衡掉這個斜向壓力的水平分力。
鋼筋混凝土結構設計: 第四章(受彎構件斜截面承載力)
1.在豎向荷載作用下，鋼筋混凝土受彎構件截面上會同時產生剪力和彎矩，會發生沿受彎構件斜裂縫的斜截面受剪破壞或斜截面受彎破壞。保證受彎構件正截面受彎承載力的同時，還要保證其斜截面承載力，它包括受彎構件的斜截面抗剪承載力和斜截面抗彎承載力。
2. 鋼筋混凝土梁設置的箍筋和彎起鋼筋及斜鋼筋都起抗剪作用，統稱為梁的腹筋。僅設置縱向受力鋼筋而不設腹筋的梁稱為無腹筋梁。
3. 在梁的剪彎段中，當主拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，就會出現梁體斜向裂縫。斜裂縫出現后梁截面發生應力重分布.
4. 梁的剪跨比 m=M/Vh0. 式中M 和V分別為梁剪彎區段中某個豎直截面的彎矩和剪力，h0為截面有效高度。剪跨比m反映了截面上正應力σ和剪應力τ的相對比值，在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對比值。對無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態有決定性影響。
鋼筋混凝土受彎構件剪跨與深度比
不同規范剪跨比m取值范圍的比較
5. 無腹筋簡支梁斜截面的破壞形態: 斜拉破壞(m>3), 剪壓破壞(1≤m≤3), 斜壓破壞(m<1). 鋼筋混凝土梁的三種斜截面受剪破壞形態的抗剪承載力是不同的：斜壓破壞時最大，其次為剪壓破壞，斜拉破壞最小。在達到峰值荷載時，梁的跨中撓度都不大，破壞時抗剪承載力都會迅速下降，均屬結構受力脆性破壞類型。
6. 配置箍筋是提高鋼筋混凝土梁抗剪承載力的有效措施。彎起鋼筋或斜筋，與臨界斜裂縫相交后發揮其抗剪作用，可以提高梁的抗剪承載力。彎起鋼筋或斜筋不宜單獨使用，必須與箍筋聯合使用。v設置腹筋的鋼筋混凝土簡支梁斜截面剪切破壞形態仍為斜拉破壞、斜壓破壞和剪壓破壞。
7. 影響受彎構件斜截面抗剪承載力的主要因素: 剪跨比m; 混凝土抗壓強度fcu, 縱向受拉鋼筋配筋率; 配箍率和箍筋強度.
8.
展開 土的剪切試驗方法
測定土的抗剪強度指標的試驗稱為剪切試驗。土的剪切試驗既可在室內進行，也可在現場進行原位測試。室內試驗的特點是邊界條件比較明確，且容易控制。但室內試驗要求從現場采集樣品，在取樣的過程中不可避免地引起土的應力釋放和土的結構擾動。原位試驗的優點是簡捷、快速，能夠直接在現場進行，不需取試樣，能夠羅好反映土的結構和構造特性。 一般，有4種試驗方法。 1、 直接剪切試驗 直接剪切試驗是測定土的抗剪強度指標的室內試驗方法之一，它可以直接測出預定剪切破裂面上的抗剪強度。 為了模擬土體在現場受剪時的提成水條件，通常將直剪試驗按加荷速率的不同，分為快剪、固結快剪和慢剪三種。 1） 快剪：豎向力施加后，立即施加水平力，剪切速度很快，3-5分鐘，土樣被剪破，試件受剪過程不排水。 2） 固結快剪：先使試樣在法向力作用下達到完全固結，然后加水平力進行剪切，快速地3-5分鐘把試樣剪破，剪切過程不讓孔隙水排出。 3） 慢剪：先使試樣在法向力作用下完全固結，然后慢速加水平力，1-4小時將土樣剪破，土樣剪切的過程有時間排水。 對正常固結的粘性土，在豎向力和剪應力作用下，土樣都被壓縮，所以在一定應力范圍內，快剪的抗剪強度最小，固結快剪的抗剪強度有所增大，而慢剪抗剪強度最大。 工程上，選用哪種剪切強度主要是結合工程實際，看固結和排水條件。如果工期比較緊張或排水條件不好的地層，可用直剪（直快或三軸剪）；如工期比較長或排水條件好，一般用固結剪。 2、 三軸壓縮試驗 直接量測試樣在不同恒定周圍壓力下的抗壓強度，然后利用莫爾-庫侖破壞理論間接推求的抗剪強度。 三軸試驗是測定土抗剪強度的一種比較完善的方法，測定土應力應變關系和強度的試驗。對應于直接剪切試驗的快剪、固結快剪和慢剪試驗。
展開 
在ABAQUS中實現植物根系建模（植物枝干建模）
生態護坡主要是利用了植被莖葉的水文效應和根系的固土效應，其中，植物根系的固土效應尤為明顯，其主要是通過根系在土體變形時承受拉力而限制土體的位移變形，從而提高了土體的抗剪強度，而根土復合體的抗剪強度在不考慮土本身的因素下主要受到以下四個方面的影響：(1) 根的力學特性，根土復合體抗剪強度與根的抗拉強度呈正相關關系；(2) 根土復合體的含根量，土體抗剪強度與根系生物量呈正相關；(3) 根的吸水特性，植物根系通過吸水可以降低土體孔隙水壓力，從而提高土體的抗剪強度；(4) 根系的形態分布，植物根系錯綜復雜，具有一定的結構性，會影響根和土的咬合情況，并顯著影響根土復合體的抗剪強度，而且不同形狀的根系對于邊坡淺層穩定性有較大影響。對于前三個因素的影響，大量學者已做了廣泛的研究，然而，由于植物根系形態分布非常復雜，而且埋藏在土體中，不易被準確觀察，所以根系的形態分布對于根土復合體抗剪強度的影響研究還存在較大的不足。特別是在研究邊坡穩定性問題時，通常需要借助數值模擬的手段進行分析，而以往的經驗是將根系簡化為一根簡單的細直錨桿，或帶有一兩條分叉的錨桿。但實際根系是蜿蜒曲折，不斷分叉且具有拓撲結構的復雜形體，因此植被根系形態不能由簡單的、一成不變的形態來表達，而細直錨桿這樣的形態對于具有復雜結構的根系有過度簡化的嫌疑，忽略了根系對土體在三維空間中加固、耦合的效果。（來源：《植物根系生長模擬及固土力學效應研究》
可以通過使用python進行編程，在abaqus中建立植物根系模型及枝干模型。
植物根系模型
植物枝干模型
展開 明確組合梁負彎矩區段計算！新鋼標很給力
鋼-混凝土組合梁是通過抗剪連接件將混凝土樓板和鋼梁組合成一個整體，充分發揮鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓性能，與單獨工作的鋼梁相比，撓度可減小1/3~1/2，實在是節能減排必備良品。
新版《鋼結構設計標準》GB 50017-2017與《鋼結構設計規范》GB 50017—2003 相比對組合梁對設計進行了很多的修訂和完善。土木君簡單給大家列舉一下：
1、 增加了鋼與混凝土組合梁的疲勞驗算章節，在已有研究成果和工程實踐經驗的基礎上，給出了直接承受動力荷載組合梁的設計原則。
2、有效翼緣寬度跟板厚沒關系了！考慮到組合梁混凝土板的有效寬度主要和梁跨度有關，和混凝土板的厚度關系不大，故取消了混凝土板有效寬度與厚度相關的規定。
3、明確了負彎矩區段組合梁承載力驗算。
4、和抗剪彎筋說再見
目前應用最廣泛的抗剪連接件為圓柱頭焊釘連接件，在沒有條件使用焊釘連接件的地區，可以采用槽鋼連接件代替。原規范中給出的彎筋連接件施工不便，質量難以保證，不推薦使用，故此次修訂取消了彎筋連接件的相關條文內容。
5、調整了剪跨區段，進一步合并剪跨區段，以最大彎矩點和支座為界限劃分區段，并在每個區段內均勻布置連接件，計算時應注意在各區段內混凝土翼板隔離體的平衡。
6、增加縱向抗剪驗算
在剪力連接件集中剪力作用下，組合梁混凝土板可能發生縱向開裂現象。組合梁縱向抗剪能力與混凝土板尺寸及板內橫向鋼筋的配筋率等因素密切相關，作為組合梁設計最為特殊的一部分，組合梁縱向抗剪驗算應引起足夠的重視。
當然，針對負彎矩區樓板抗裂問題，專家們想了很多辦法，包括加密鋼筋法、縱向預應力技術、群釘技術、優化施工工藝法等。
展開 抗滑樁支護邊坡的穩定性分析(Stability of Pile/Micro Pile Reinforced Slope)
樁的抗剪強度(Pile Shear Strength)，是指導致穿過樁的剪切破壞所需的剪切力,注意，樁的抗剪強度是以力的形式(kN)輸入的。這個值是根據樁的橫截面尺寸和橫截面單位面積的抗剪強度計算出來的樁的總抗剪能力。如同土釘的模擬一樣，施力方式通常選擇"被動"。當滑動面與樁相交時，所施加的力(即樁的抗剪強度)的默認方向(Force Direction)與假定的滑動面方向一致(Parallel to Surface)。
新版的SLIDE引入了 Ito & Matsui(1975)的受力模式。該模式假定樁被塑性變形的地層包圍，作用在樁上的側向力通過從樁頂到與滑動面相交處的積分來計算。這個力取決于土的粘聚力和內摩擦角，樁的直徑和垂直有效應力。因此，對于單一材料，力將隨著深度的增加而增加，然而如果樁與多種材料相交將有所不同，因為它取決于材料的特性。這已經超出了本文討論的范疇。
展開 高強度螺栓一定比普通螺栓強度高？
根據安裝特點分為：大六角頭螺栓和扭剪型螺栓。其中扭剪型只在10.9級中使用。
根據高強度螺栓的性能等級分為：8.8級和10.9級。其中8.8級僅有大六角型高強度螺栓，在標示方法上，小數點前數字表示熱處理后的抗拉強度；小數點后的數字表示屈強比即屈服強度實測值與極限抗拉強度實測值之比。8.8級的意思就是螺栓桿的抗拉強度不小于800MPa，屈強比為0.8；10.9級的意思就是螺栓桿的抗拉強度不小于1000MPa，屈強比為0.9。
結構設計中高強度螺栓直徑一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不過M22/M27為第二選擇系列，正常情況下選用M16/M20 /M24/M30為主。
高強度螺栓在抗剪設計上根據設計要求分為：高強度螺栓承壓型和高強度螺栓摩擦型。
摩擦型的承載能力取決于傳力摩擦面的抗滑移系數和摩擦面數量，噴砂（丸）后生赤銹的摩擦系數最高，但從實際操作來看受施工水平影響很大，很多監理單位都提出能否降低標準來確保工程質量。
承壓型的承載能力取決于螺栓抗剪能力和栓桿承壓能力的最小值。在只有一個連接面的情況下，M16摩擦型抗剪承載力為21.6~45.0kN，而M16承壓型抗剪承載力為 39.2~48.6 kN，性能要優于摩擦型。
在安裝上，承壓型工藝要簡單一些，連接面僅需清除油污及浮銹。沿軸桿方向抗拉承載力，在鋼結構規范中寫的很有意思，摩擦型設計值等于0.8倍預拉力，承壓型設計值等于螺桿有效面積乘以材料抗拉強度設計值，看起來似乎有很大區別，實際上兩個值基本一致。
展開 10種地基承載力檢測方法一次講透！
08
十字板剪切試驗
適用于測定飽和軟粘性土的不排水抗剪強度及靈敏度等參數。
十字板剪切試驗是一種用十字板測定飽和軟粘性土不排水抗剪強度和靈敏度的試驗，屬于土體原位測試試驗的一種。
測試方法
將一個裝有4個葉片的探頭壓入到未擾動的土層，然后轉動探頭，直至土壤剪切破壞。
十字板剪切測試示意圖
測試中，通常會記錄兩個抗剪強度，最大抗剪強度，以及修正后的抗剪強度。
通過這些測試，我們可以確定土壤的敏感性，并且可以用來對土壤的阻力進行分析，而這個阻力也就是我們在打樁的時候需要克服的。
連接探桿的側壁摩阻力也需要加以測量，因為在計算真實抗剪強度時需要減去這個阻力。當不排水抗剪強度低于1ksf時，十字板剪切測試所測得的不排水抗剪強度是最準確的。
GVT-100電動十字板剪切試驗儀
當前市面上大多數十字板剪切儀測量扭力和旋轉速度的精度都很低，只有最基本的控制功能，操作上具有很大的局限性。GVT-100電動十字板剪切儀克服了上述局限性：它是一套通過復雜的PLC控制的裝置，配有高精度的扭力傳感器。而且，測試過程和數據采集全部通過軟件控制。
09
應力鏟試驗
適用于確定軟塑~流塑狀飽和粘性土。
應力鏟是由兩塊1mm厚的不銹鋼板焊接而成一5mm厚的空心扁盒，盒內充滿了去氣硅油，硅油通往上面桿內的半導體壓力傳感器。
展開 ABAQUS 小應變分析(例6) 板錨在海洋粘土中上拔(飽和不排水強度隨深度增大) ￥70
土為海洋粘土，板錨上拔過程為不排水狀態，故而采用Tresca模型來模擬粘土的飽和不排水抗剪強度。粘土的抗剪強度從海床表面隨著埋深呈線性增大(如圖1所示)。考慮錨的上覆土重，粘土的有效重度設置為6kN/m3。
圖1 粘土抗剪強度隨深度增大
模型的網格劃分如下圖所示：
圖2 模型的網格劃分
圖3 錨在土中的位置及錨周圍土的網格劃分細節
圖4 錨的網格劃分(處理成離散剛體)
模型的邊界條件：
圖5 模型的邊界條件(底部固定，約束兩邊的水平位移)
二、模擬結果展示
圖6 錨的破壞機理
圖7 錨的峰值承載力
展開 巖橋破壞的等效剪切強度(Equivalent shear strength parameters）
3 巖橋比例
研究顯示在地下開挖中，巖橋的抗剪能力要比在邊坡中的抗剪能力強，只有1%的巖橋理論上具有與常見的地下支護系統(如錨桿和錨索)相當的抗拉能力。(Diederichs, 1999). 這表明小而完整的巖橋可顯著增強破壞表面的抗剪強度。這與邊坡工程中8%的臨界值有較大的差異。(階梯狀平面破壞)。Tuckey (2013)從文獻中統計了巖橋的比例，如下表所示。可以發現，有些巖橋比例已經8%的邊坡也發生破壞，因此巖橋比例對巖體的破壞的影響存在著不確定性。
實驗室內的研究表明，巖橋的抗剪強度不僅取決于加載條件(即主應力的大小和方向), 而且取決于巖體內預先存在的節理的幾何形狀。但在野外真實的巖體中進行類似的邊坡破壞研究是不可行的。Fairhurst(2019) 專門以《Rock Engineering: Where is the Laboratory?》為題強調了這一點。 因此，Starfield and Cundall (1988)提出的模擬方法論可以使我們逐步了解巖橋的破壞機理。
4 參考文獻
1. Diederichs, M.S. (1999) Instability of Hard Rockmasses: The Role of Tensile Damage and Relaxation. PhD thesis, University of Waterloo.
2. Fairhurst, C. (2019) Rock Engineering: Where is the Laboratory?. Rock Mech Rock Eng 52, 4865–4888. (pdf)
3.
展開 
更新HYRCAN Version 1.75.3---支護單元(Support Element)
樁的抗剪強度(Pile Shear Strength)，是指導致穿過樁的剪切破壞所需的剪切力,注意，樁的抗剪強度是以力的形式(kN)輸入的。這個值是根據樁的橫截面尺寸和橫截面單位面積的抗剪強度計算出來的樁的總抗剪能力。如同土釘的模擬一樣，施力方式通常選擇"被動"。當滑動面與樁相交時，所施加的力(即樁的抗剪強度)的默認方向(Force Direction)與假定的滑動面方向一致(Parallel to Surface)。
7 結束語
這個筆記簡要討論了HYRCAN提供的5種基本支護型式，也有其他類型的支護模式和模型，例如Slide可以考慮帶摩擦力的灌漿拉桿(Grouted Tieback)，雖然使用與灌漿拉桿相同的輸入參數， 但允許考慮土與灌漿界面的摩擦強度(取決于應力)。總的來說，所有的LEM都把支護等效成一個力施加到邊坡面進行計算，沒有考慮支護單元與周圍巖土體的相互作用，而有限元和離散元等數值方法能夠更詳細地考慮支護作用。例如FLAC的結構元有：Beam, Liner, Cable, Pile, Rockbolt, Strip, Support, Shell等，合理使用這些結構元能夠更準確地解釋邊坡的破壞和支護機理。
展開 降雨強度及持時對邊坡穩定性影響研究
降雨水分在邊坡地表時，會逐漸向下滲透到邊坡體內部，增大了邊坡土體的飽和度，降低了土體的抗剪強度，誘發邊坡失穩，導致邊坡滑坡或坍塌。此外，降雨還會導致邊坡土體內部的水壓增大，使得土體的抗剪強度進一步降低。在強降雨時，水壓可能會很快上升，從而迅速引發邊坡失穩。國內外研究人員提出了各種理論和數值模擬方法評價降雨條件下邊坡的穩定性，包括極限平衡法、極限分析法和數值模擬方法，如有限元法、有限差分法、離散元法等[4]。趙衡等[5]利用FLAC3D軟件對某路塹邊坡進行數值模擬分析，得出邊坡破壞方式為對稱破壞，并提出斜坡穩定性極限平衡計算方法。喬翔等[6]針對某公路邊坡的剖面模型，采用極限平衡法對坡體不同部位進行穩定性分析，并根據受力分析提出合理的邊坡加固方案。劉勇等[7]以改良的極限平衡法為基礎，結合室內測試和數值模擬技術，揭示降雨對邊坡安全系數產生顯著影響的影響因素，如降雨強度和降雨時長等，并計算了在降雨入滲作用下，非飽和土質邊坡的穩定性。
大量邊坡失穩工程案例表明，邊坡土體在遭受降雨入滲作用時很容易出現失穩破壞。雨水的滲透會使坡面土體飽和度增加，導致其抗剪能力下降，嚴重影響邊坡穩定性。本文以某水庫邊坡為研究對象，分析降雨強度和持時對邊坡安全系數和變形滲流特征的影響，為降雨條件下邊坡的支護設計方案提供參考。
1 工程概況
某水庫邊坡模型示意圖如圖1所示，坡面前緣長10m, 后緣長20m, 橫向投影23m。邊坡主要巖性為坡積土，由泥巖露頭和早期淺成巖等巖性組成含少量碎石，碎石粒徑在5～15mm之間，含量約30%,坡積土下部為花崗巖基巖，厚約15～25m。斜坡土體的物理和力學參數見表1。根據斜坡幾何尺寸和物理力學參數，利用ABAQUS軟件對對邊坡滲流及穩定性的影響進行分析。
展開 論文速遞 | 不同剪切方向下土工格柵-土界面剪切行為的離散元研究
本文基于室內試驗結果，建立了土工格柵-土界面直剪的三維離散元數值模型，研究了剪切方向和雙向土工格柵各向異性對土工格柵-土界面抗剪強度特性的影響。重點分析了不同剪切方向下土工格柵的內力分布特征和筋-土強相互作用區域內顆粒間法向接觸力的演化。根據不同的接觸力分量將剪切方向上的剪切阻力量化為填料間摩擦阻力、土工格柵-填料間摩擦阻力和土工格柵肋條承載阻力，并基于土工格柵縱、橫肋兩個方向在相同拉應變條件下的拉伸剛度和拉伸強度，提出了雙向土工格柵正交各向異性程度評價指標，量化評估了雙向土工格柵的各向異性程度與肋條承載阻力對筋土界面抗剪強度的貢獻。
論文主要研究結論：
1. 在沿肋條方向上剪切時，雙向土工格柵縱肋與橫肋的拉伸作用和肋條承載作用區別明顯。而45°剪切方向上雙向土工格柵縱、橫肋均可發揮被動承載作用，導致筋-土界面抗剪強度高于沿縱肋（0°）或橫肋（90°）方向上的抗剪強度。
2. 剪切方向對剪切帶中填料顆粒間的法向接觸力幅值有一定影響，但對其法向接觸力主方向影響較小。剪切過程中，45°剪切方向剪切帶中的平均法向接觸力略大于其他兩個剪切方向的平均法向接觸力。
3. 界面剪切強度隨著雙向土工格柵各向異性的增加而降低，并且隨著土工格柵異性的增加，其影響變得更小。
4.對于粗粒料，雙向土工格柵的肋條承載阻力對筋-土界面抗剪強度的貢獻大于土工格柵-土摩擦阻力的貢獻。并且雙向土工格柵的各向異性對土工格柵肋條的承載阻力有重要影響，對筋-土界面摩擦阻力的影響較小。
展開 抗滑樁的支護機理(使用Anti-Slide Pile還是Micro-Pile?)
樁的抗剪強度(Pile Shear Strength)，是指導致穿過樁的剪切破壞所需的剪切力, 是以力的形式(kN)輸入的。這個值是根據樁的橫截面尺寸和橫截面單位面積的抗剪強度計算出來的樁的總抗剪能力。如同土釘的模擬一樣，施力方式通常選擇"被動"。當滑動面與樁相交時，所施加的力(即樁的抗剪強度)的默認方向(Force Direction)與假定的滑動面方向一致(Parallel to Surface)。
抗滑樁的破壞模式除了剪切破壞外，還有兩種輔助的破壞理論：Ito & Matsui和EFW。
(1) Ito & Matsui(1975)---塑性變形
破壞模式假定樁被塑性變形的地層包圍，作用在樁上的側向力通過從樁頂到與滑動面相交處的積分來計算。這個力取決于土的粘聚力和內摩擦角，樁的直徑和垂直有效應力。因此，對于單一材料，力將隨著深度的增加而增加，然而如果樁與多種材料相交將有所不同，因為它取決于材料的特性。
(2) FEW---等效流體重量
EFW(Equivalent Fluid Weight)等效流體重量破壞模式主要用來分析擋墻底部的破壞，壓力沿著樁長按梯形分布，以后再進行詳細討論。
4 分析例子
一個邊坡的地層如下圖所示，擬使用兩根抗滑樁支護邊坡。地層劃分為5層，由三種材料組成。
計算的最小安全系數如下所示，詳細過程可參看【抗滑樁支護邊坡的穩定性分析(Stability of Pile/Micro Pile Reinforced Slope)】。
(1) 簡化的Bishop = 1.346
(2) GLE/M-P = 1.315
(3) 簡化的Janbu = 1.214
(4) Spencer = 1.315
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