適筋梁受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和對(duì)策

1、.WORD 完美格式編輯 .適筋梁受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案一、試驗(yàn)?zāi)康模海?1） 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(duì)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(duì)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(duì)高度和界限受壓區(qū)相對(duì)高度b 的比較可以判斷出受彎構(gòu)件的類型：當(dāng)b 時(shí)，為適筋梁；當(dāng)b 時(shí)，為超筋梁。界限受壓區(qū)相對(duì)高度b 可按下式計(jì)算：0.8bfy10.0033Esbb1 fcfy在設(shè)計(jì)時(shí)，如果考慮配筋率，則需要

2、確保其中在進(jìn)行受彎試件梁設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)，f y、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(shí)，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：min0.45ftf y（ 2）試件的主要參數(shù)試件尺寸（矩形截面） ：b×h×l 180× 250× 2200mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)： 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

3、：25mm；綜上所述，試件的配筋情況見圖3和表 1：技術(shù)資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .圖 3 梁受彎實(shí)驗(yàn)試件配筋表 1試件配筋情況預(yù)估荷載 P (kN)試件特征編號(hào)PcrPyPuMLA適筋梁416210850(232.729147.266 163.629)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。梁受彎性能試驗(yàn)中， 采用三分點(diǎn)加載方

4、案， 取 L2200 mm ，a 100mm ，b 700mm ，c600mm 。圖 2.a 為加載簡圖，此時(shí)千斤頂加力為 P ，經(jīng)過分配梁后，可視為兩個(gè)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 0.35 P .圖 2.c為荷載作用下的剪力圖。1試驗(yàn)梁； 2滾動(dòng)鉸支座；3固定鉸支座；4支墩； 5分配梁滾動(dòng)鉸支座；6分配梁滾動(dòng)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)裝置圖技術(shù)資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .（ a）加載簡圖（ kN, mm ）（ b）彎矩圖（ kNm

5、m ）（ c）剪力圖（ kNmm ）圖 2梁受彎試驗(yàn)加載和內(nèi)力簡圖四、加載方式：（ 1）單調(diào)分級(jí)加載機(jī)制：15 分鐘。在正式加載前，梁受彎試驗(yàn)采取單調(diào)分級(jí)加載，每次加載時(shí)間間隔為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(jí)荷載的前兩級(jí)。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(jí)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(jí)荷載不宜大于其荷載值的5%； 當(dāng)試件開裂后，每級(jí)荷載值取10%的承載力試驗(yàn)荷載計(jì)算值的級(jí)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(jí)距為鋼筋屈服工況對(duì)應(yīng)的跨中位移； 加載到臨近破壞前，拆除所有

6、儀表，然后加載至破壞。（ 2）開裂荷載實(shí)測值確定方法：對(duì)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(shí)， 應(yīng)取前一級(jí)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(shí)間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)， 應(yīng)取本級(jí)荷載值與前一級(jí)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(shí)間結(jié)束后第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，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(duì)梁試件進(jìn)行受彎承載力試驗(yàn)時(shí)， 在加載或持載過程中出現(xiàn)下列標(biāo)記即可認(rèn)為該技術(shù)資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .結(jié)構(gòu)構(gòu)件已經(jīng)達(dá)到或超過承載力極限

7、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(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?cè)诹嚎缰幸粋?cè)面布置5 個(gè)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?cè)谠嚰v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(duì)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

8、驗(yàn)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(yàn)時(shí)在每級(jí)荷載下， 應(yīng)在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結(jié)束時(shí)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(gè)試驗(yàn)過程中宜保持一致，各測點(diǎn)間讀數(shù)時(shí)間間隔不宜過長。技術(shù)資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .圖 6 梁受彎試驗(yàn)撓度測點(diǎn)布置（ 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(shí)借助放大鏡用肉眼查找裂縫。 構(gòu)件開裂后立即對(duì)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(jí)荷載 (0.4 Pu0.7 Pu) 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

9、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) 15min 結(jié)束時(shí)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 :fyk400N / mm2fy360N / mm2f yv270N / mm2fck23.4N / mm2fc16.7N / mm2ftk2.20N / mm2ft1.57N / mm2min0.45 ft0.451.57 1.96 10 3fy3600.8bfy10.0033Es=0.523bb1 fc0.523 1 16.70.024f y360技術(shù)資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .dh

10、0hc250258217mm22所以，當(dāng)所配縱筋為3 14 時(shí)，鋼筋面積 As =804mm;As0.021bh0此時(shí)minb所以該梁為適筋梁（ 2）試件加載估算1. 開裂彎矩估算Es2.061056.540E3.15104E c2E As26.548040.234Abh180250M cr0.292(1 2.5A ) ftk bh20.29212.50.2342.20180250211.455kNm2. 屈服彎矩估算作為估算，可以假定鋼筋屈服時(shí)，壓區(qū)混凝土的應(yīng)力為線性分布，因此有：M yf y As (h0xn /3)0.9M u3. 極限彎矩估算f yk As4008040.3501 fck bh01 23.4180218M u1k fckbh02(1 0.5)123.418021720.35010.50.35057.270kN mPcrM cr11.455kN=32.729kN0.350.35PM u57.270 kN163.629kNu0.350.35Py0.9Pu147.266kN4. 抗剪驗(yàn)算梁中箍筋采用上述配置，及850 2 ，此時(shí)梁的抗剪能力如下：a700h02173.2>3=3技術(shù)資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .Asv4282 mm2100.53mm2= Asv100.532.5710 3min0.24 f