適筋梁受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案0001

1、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理L EN試G驗(yàn)INE課E程RIN作G業(yè)適筋梁受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)課教師 黃慶華姓名學(xué)號手機(jī)號任 課 教 師 顧祥林合作者適筋梁受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、 試驗(yàn)?zāi)康模?）通過實(shí)踐掌握試件的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理的方法。2）加深對混凝土基本構(gòu)建受力性能的理解。3）更直觀的了解適筋梁受彎破壞形態(tài)及裂縫發(fā)展情況。4）驗(yàn)證適筋梁破壞過程中的平截面假定。5）對比實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算理論值，從而更好地掌握設(shè)計(jì)的原理。二、 試件設(shè)計(jì)：（1）試件設(shè)計(jì)的依據(jù)根據(jù)梁正截面受壓區(qū)相對高度 和界限受壓區(qū)相對高度 b 的比較可以判斷出受 彎構(gòu)件的類型：當(dāng)b時，為適筋梁；當(dāng)b 時，為超筋梁。界限受壓區(qū)相對高度b可按下

2、式計(jì)算：0.8fy0.0033Es在設(shè)計(jì)時，如果考慮配筋率，則需要確保1c fy其中在進(jìn)行受彎試件梁設(shè)計(jì)時， fy、 Es分別取混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的鋼筋受拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和彈性模量；進(jìn)行受彎試件梁加載設(shè)計(jì)時，fy 、 Es分別取鋼筋試件試驗(yàn)得到鋼筋受拉屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和彈性模量。同時，為了防止出現(xiàn)少筋破壞， 需要控制梁受拉鋼筋配筋率 大于適筋構(gòu)件的最 小配筋率 min ，其中 min 可按下式計(jì)算：min 0.45 ffy（2）試件的主要參數(shù) 試件尺寸（矩形截面） ：b×h×l180×250× 2200mm； 混凝土強(qiáng)度等級： C35；縱向受拉鋼筋的種類：

3、 HRB400； 箍筋的種類： HPB300（純彎段無箍筋）；縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度： 25mm；綜上所述，試件的配筋情況見圖 3 和表 1：表1試件 編號試件特征配筋情況預(yù)估荷載 P (kN)PcrPyPuMLA適筋梁4 162 10850(2)32.729147.266163.629說明：預(yù)估荷載按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給定的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，未計(jì) 試件梁和分配梁的自重。三、 試驗(yàn)裝置：圖 1 為本方案進(jìn)行梁受彎性能試驗(yàn)采用的加載裝置， 加載設(shè)備為千斤頂。 采用兩 點(diǎn)集中力加載， 以便于在跨中形成純彎段。 并且由千斤頂及反力梁施加壓力， 分配梁 分配荷載，壓力傳感器測定荷載值。梁受彎性能

4、試驗(yàn)中， 采用三分點(diǎn)加載方案， 取 L 2200mm，a 100mm，b 700mm ， c 600mm 。圖 2.a為加載簡圖，此時千斤頂加力為 P ，經(jīng)過分配梁后，可視為兩個大小為 P/2 的集中荷載分別作用于圖示位置。圖 2.b 為荷載作用下的彎矩圖。由此圖可知，純彎段的彎矩最大， M 0.35P .圖 2.c 為荷載作用下的剪力圖。1試驗(yàn)梁； 2滾動鉸支座； 3固定鉸支座； 4支墩； 5分配梁滾動鉸支座；6分配梁滾動鉸支座； 7集中力下的墊板； 8分配梁； 9反力梁及龍門架； 10 千斤頂；圖 1 梁受彎試驗(yàn)裝置圖a）加載簡圖（ kN, mm ）b）彎矩圖（c）剪力圖（ kN ?mm

5、）圖 2 梁受彎試驗(yàn)加載和內(nèi)力簡圖四、（1）加載方式：單調(diào)分級加載機(jī)制：梁受彎試驗(yàn)采取單調(diào)分級加載，每次加載時間間隔為 15 分鐘。在正式加載前， 為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常， 需要預(yù)加載，預(yù)加載所用的荷載是分級荷載的前兩級。 具體加載過程為： 在加載到開裂荷載計(jì)算值的 90% 以前，每級荷載不宜大于開裂荷載計(jì) 算值得 20% 達(dá)到開裂荷載計(jì)算值的 90%以后，每級荷載不宜大于其荷載值的 5% ； 當(dāng)試件開裂后，每級荷載值取 10%的承載力試驗(yàn)荷載計(jì)算值的級距； 當(dāng)加載達(dá)到縱向受拉鋼筋屈服后，按跨中位移控制加載，加載的級距 為鋼筋屈服工況對應(yīng)的跨中位移； 加載到臨近破壞前，拆除所有儀表，然后加

6、載至破壞。（2）開裂荷載實(shí)測值確定方法：對于本次試驗(yàn)， 采用放大鏡觀測法確定開裂荷載實(shí)測值。 具體過程： 用放大倍率 不低于四倍的放大鏡觀察裂縫的出現(xiàn)； 當(dāng)加載過程中第一次出現(xiàn)裂縫時， 應(yīng)取前一級 荷載作為開裂荷載實(shí)測值； 當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時， 應(yīng)取本級 荷載值與前一級荷載的平均值作為開裂荷載實(shí)測值； 當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結(jié)束后 第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本次荷載值作為開裂荷載實(shí)測值。（3）承載力極限狀態(tài)確定方法：對梁試件進(jìn)行受彎承載力試驗(yàn)時， 在加載或持載過程中出現(xiàn)下列標(biāo)記即可認(rèn)為該 結(jié)構(gòu)構(gòu)件已經(jīng)達(dá)到或超過承載力極限狀態(tài)，即可停止加載： 受拉主鋼筋拉斷； 受拉主鋼筋處最大

7、垂直裂縫寬度達(dá)到 1.5mm； 撓度達(dá)到跨度的 1/30； 受壓區(qū)混凝土壓壞。五、 試 驗(yàn)測量內(nèi)容、方法和測點(diǎn)儀表布置：（ 1） 混凝土平均應(yīng)變在梁跨中一側(cè)面布置 5 個位移計(jì)， 位移計(jì)間距 50mm，標(biāo)距為 150mm，以量測梁 側(cè)表面混凝土沿截面高度的平均應(yīng)變分布規(guī)律，測點(diǎn)布置見圖4。圖 4 梁受彎試驗(yàn)混凝土平均應(yīng)變測點(diǎn)布置（ 2）縱向鋼筋應(yīng)變在試件縱向受拉鋼筋中部粘貼電阻應(yīng)變片， 以量測加載過程中鋼筋的應(yīng)力變化， 測點(diǎn) 布置見圖 5。圖5 縱筋應(yīng)變片布置（3）撓度 對受彎構(gòu)件的撓度測點(diǎn)應(yīng)布置在構(gòu)件跨中或撓度最大的部位截面的中軸線上， 如 圖 6 所示。 在試驗(yàn)加載前， 應(yīng)在沒有外荷載的條

8、件下測讀儀表的初始讀數(shù)。 試驗(yàn)時在 每級荷載下， 應(yīng)在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結(jié)束時量測構(gòu)件的變形。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件各部位測點(diǎn) 的測度程序在整個試驗(yàn)過程中宜保持一致，各測點(diǎn)間讀數(shù)時間間隔不宜過長。（ 4）裂縫試驗(yàn)前將梁兩側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制 50mm×50mm 的網(wǎng)格。試驗(yàn)時借助放 大鏡用肉眼查找裂縫。 構(gòu)件開裂后立即對裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進(jìn)行詳細(xì)觀測， 用讀數(shù) 放大鏡及鋼直尺等工具量測各級荷載 （0.4Pu0.7Pu）作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間 距，并采用數(shù)碼相機(jī)拍攝后手工繪制裂縫展開圖， 裂縫寬度的測量位置為構(gòu)件的側(cè)面 相應(yīng)于受拉主筋高度處。 最大裂縫寬度應(yīng)在使用狀態(tài)短期試驗(yàn)荷載值持續(xù)

9、 15min 結(jié)束 時進(jìn)行量測。六、 理論極限荷載計(jì)算書1）配筋計(jì)算： 由所選材料性能可知2 fyk 400N /mm2 fy 360N / mm2 fyv 270N /mm2 fck 23.4N / mm22 fc 16.7N / mm2 ftk 2.20N /mm2 ft 1.57N /mm2min0.45 ffyt1.57 30.45 1.96 10 3 360b0.80.0033Es1=0.5230.523 1 16.7 0.024360h0 h c d 250 252所以，當(dāng)所配縱筋為8 217mm3 14 時，鋼筋面積 A s=804mm2;Asbh00.021此時min b所以該

10、梁為適筋梁2)試件加載估算1. 開裂彎矩估算6.540Es 2.06 105 E4 E E c 3.15 1040.2342 E As 2 6.54 804 bh 180 250cr20.292(1 2.5 A)ftkbh220.292 1 2.5 0.234 2.20 180 250211.455kN ? m2. 屈服彎矩估算 作為估算，可以假定鋼筋屈服時，壓區(qū)混凝土的應(yīng)力為線性分布，因此有： M y fyAs(h0 xn /3) 0.9Mu400 8043. 極限彎矩估算 f yk Asyk s 0.350 1 fck bh0 1 23.4 180 218Mu1k fckbh02 (1 0.5 )0.350Pu57.270kN mM cr 11.455 kN=32.729kN 0.35 0.35Mu 57.270 kN 163.629kN0.35 0.350.9Pu 147.266kN抗剪驗(yàn)算PcrPy4.1 23.4 180 2172 0.350 1 0.5Q >3=3Asv42822 mm2100.53mm= Asv100.532.5710 min0.24 ftf yv= bh0180217Vu ,max0.25cfcbh00