適筋梁受彎破壞試驗設(shè)計方案及對策

1、適筋梁受彎破壞試驗設(shè)計方案-、 試驗?zāi)康模?1) 通過實踐掌握試件的設(shè)計、實驗結(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) 驗證適筋梁破壞過程中的平截面假定。(5) 對比實驗值與計算理論值，從而更好地掌握設(shè)計的原理。二、試件設(shè)計：(1) 試件設(shè)計的依據(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可按下式計算：0.80.0033Es在設(shè)計時，如果考慮配筋率，則需要確保亠b其中在進(jìn)行受彎試件梁設(shè)計時，fy、Es分別取混凝土結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計規(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)計時，fy、Es分別取鋼筋試件試驗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Fn可按下式計算：:min ".45 半f y(2) 試件的主要參數(shù) 試件尺寸(矩形截面)：b>hX = 180>250>2200mm 混凝土強(qiáng)度等級：C35; 縱向受拉鋼筋的種類：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：圖3梁受彎實驗試件配

3、筋表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卩162 10°850(2)32.729147.266163.629說明：預(yù)估荷載按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范給定的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算，未計 試件梁和分配梁的自重。三、試驗裝置：圖1為本方案進(jìn)行梁受彎性能試驗采用的加載裝置， 加載設(shè)備為千斤頂。采用兩 點集中力加載，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。梁受彎性能試驗中，采用三分點加載方案，取L=2200mm , aJOOmm ,b=700mm， c = 600mm 0圖2.a為加載簡圖，此時千斤頂加力為

4、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 梁受彎試驗裝置圖P/2O.35PP/2100700600700100.i *1J2200Fi-4(a)加載簡圖(kN, mm)圖2梁受彎試驗加載和內(nèi)力簡圖(b)彎矩圖(kN *mm )(c)剪力圖(kN *mm )四、加載方式：(1) 單調(diào)分級加載機(jī)制：梁受彎試驗

5、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算值的90%以前，每級荷載不宜大于開裂荷載計 算值得20% 達(dá)到開裂荷載計算值的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%勺承載力試驗荷載計算值的級距； 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，然后加載至破壞。(2) 開裂荷載實測值確定方法：對于本次試驗，采用放大鏡觀測法確定開裂荷載實測值。 具體過

6、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、試驗測量內(nèi)容、方法和測點儀表布置

7、：（1）混凝土平均應(yīng)變在梁跨中一側(cè)面布置5個位移計，位移計間距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，測點布置見圖4。圖4梁受彎試驗混凝土平均應(yīng)變測點布置（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, 布置見圖5。以量測加載過程中鋼筋的應(yīng)力變化，測點r / ;1h * 4釧黜以片4亦” 800,300* 3001釗筋世變片仰=鋼酈唱i圖5縱筋應(yīng)變片布置:協(xié)應(yīng)變片1.23（3）撓度對受彎構(gòu)件的撓度測點應(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。在試驗加載前，應(yīng)在沒有外荷載的條件下測讀儀表的初始讀數(shù)。試驗時在 每級荷載下，應(yīng)在規(guī)定的荷載

8、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 的測度程序在整個試驗過程中宜保持一致，各測點間讀數(shù)時間間隔不宜過長。位移計g臉移計丫AL1_LL位移計5-11圖6梁受彎試驗撓度測點布置(4) 裂縫試驗前將梁兩側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制50mm5Omm勺網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡 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(0.4 Pu0.7P)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)短期試驗荷載值持續(xù)15min結(jié)束時進(jìn)行量測。

9、六、理論極限荷載計算書(1)配筋計算： 由所選材料性能可知2fyk 二 400N /mm fy =360N/mm2fyv =270N / mm2 fck = 23.4N / mm2 fc = 16.7N / mm2ftk = 2.20N / mm2ft 二 1.57N / mm2f1 57叮in =0.45= 0.451.96 100.8360b 一1=0.523/ b 乂0.0033Es= 0.523 1 16.7 =0.024 y360dh0 =h -c=250 _25 _8 = 217mm2所以，當(dāng)所配縱筋為3 14時，鋼筋面積A=804mmA-=0.021 b%此時min所以該梁為適筋

10、梁(2)試件加載估算1. 開裂彎矩估算:'EEs52.06 1043.15 10= 6.5402 : e Asbh2 6.54 804180 250= 0.234Mcr =0.292(1 2.5： A)ftkbh22= 0.29212.5 0.2342.20 180 2502 = 11.455kN *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(h) - Xn / 3) <-0.9M u400 8043. 極限彎矩估算f yk Asy0.350rfckb佗1 23.4 180 218Mu = "kfckb%2 (1_0.5 )=1 23.4 180 2172 0.3501 -0.5 0.350= 57.270kN mPcr =歸 二 11.455 kN=32.729kN 0.350.35Mu 57.270ukN =163.629kN0.350.350.9P =147.266kNcrPuPy4.抗剪驗算850 2，此時梁的抗剪能力如下:梁中箍筋采用上述配置，及700 o 門3.2217ho/ >3=3:二2 2 2As-4 2 8 mm = 100.53mmbho100.532.57 10" Sin = 0.24主=1.