適筋梁受彎性能試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、適筋梁受彎性能試驗(yàn)u 試驗(yàn)?zāi)康模?） 參加并完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的所有內(nèi)容，理解和掌握混凝土構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)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） 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在此過(guò)程中，加深對(duì)混凝土適筋梁受彎性能的理解。u 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(lèi)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：b=0.81+fy0.0033Es（1）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)，fy、Es分別取鋼筋試件

2、試驗(yàn)得到鋼筋受拉屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和彈性模量。對(duì)于少筋梁，設(shè)計(jì)試件配筋時(shí)，需要控制梁受拉鋼筋配筋率不大于適筋構(gòu)件的最小配筋率min，其中min可按下式計(jì)算。min=0.45ftfy （2）（2）試件的主要參數(shù) 試件尺寸（矩形截面）：b×h×l120×200×1800mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C20；縱向受拉鋼筋的種類(lèi)：HRB335（適筋梁和超筋梁），HPB235（少筋梁）；箍筋的種類(lèi)：HPB235（純彎段無(wú)箍筋）；縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度：15mm；試件的配筋情況見(jiàn)圖1和表1； 圖1梁受彎試驗(yàn)試件配筋試件編號(hào)試件特征配筋情況預(yù)估荷載P (kN)PcrPyPuML

3、A適筋梁214210850(2)10.844.449.3表1梁受彎試件的配筋u 試驗(yàn)裝置和加載方式（1）試驗(yàn)裝置圖2為進(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，在跨中形成純彎段，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(cè)定荷載值。梁受彎性能試驗(yàn)，取L=1800mm，a=100mm，b=600mm，c=400 mm。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(mén)架；10千斤頂；圖2 梁受彎試驗(yàn)裝置圖（2）加載方式單調(diào)分級(jí)加載機(jī)制試件的加載簡(jiǎn)圖和相應(yīng)的彎矩、剪力圖見(jiàn)圖3所示。

4、梁受彎試驗(yàn)采用單調(diào)分級(jí)加載，每次加載時(shí)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(jí)荷載的前2級(jí)。對(duì)于適筋梁：1.在加載到開(kāi)裂試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90以前，每級(jí)荷載不宜大于開(kāi)裂荷載計(jì)算值的20；2.達(dá)到開(kāi)裂試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90以后，每級(jí)荷載值不宜大于其荷載值的5；3.當(dāng)試件開(kāi)裂后，每級(jí)荷載值取10的承載力試驗(yàn)荷載計(jì)算值（Pu）的級(jí)距；4.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y；5.到臨近破壞前，拆除所有儀表，然后加載至破壞。（a）加載簡(jiǎn)圖（kN，mm）（b）彎矩圖（kNm）（c）剪力圖（kN）圖3 梁受

5、彎試驗(yàn)加載和內(nèi)力簡(jiǎn)圖開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值確定方法對(duì)于正截面出現(xiàn)裂縫的試驗(yàn)構(gòu)件，可采用下列方法確定開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值：1.放大鏡觀察法 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(guò)程中第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取前一級(jí)荷載作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)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(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)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(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值。2.荷載撓度曲線判別法 測(cè)定試件的最大撓度，取其荷載撓度曲線上斜率首次發(fā)生突變時(shí)的荷載值作為開(kāi)裂荷載的實(shí)測(cè)值；3.連續(xù)布置應(yīng)變計(jì)法 在截面受拉區(qū)最外層表面，沿受力主筋方向在拉應(yīng)力最大區(qū)段的全長(zhǎng)

6、范圍內(nèi)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)應(yīng)變值的發(fā)展，取任一應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變?cè)隽坑型蛔儠r(shí)的荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值。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(guò)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(guò)承載力極限狀態(tài)，即可停止加載：1.對(duì)有明顯物理流限的熱軋鋼筋，其受拉主筋的受拉應(yīng)變達(dá)到0.01；2.受拉主鋼筋拉斷； 3.受拉主鋼筋處最大垂直裂縫寬度達(dá)到1.5mm；4.撓度達(dá)到跨度的1/30；5.受壓區(qū)混凝土壓壞。u 量測(cè)內(nèi)容、方法和工況（1）混凝土平均應(yīng)變?cè)诹嚎缰幸粋?cè)面布置4個(gè)位移計(jì)，位移計(jì)間距40mm，標(biāo)距為150mm，以量測(cè)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(cè)點(diǎn)布置

7、見(jiàn)圖4。圖4 梁受彎試驗(yàn)混凝土平均應(yīng)變測(cè)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(cè)加載過(guò)程中鋼筋的應(yīng)力變化，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)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(cè)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(méi)有外荷載的條件下測(cè)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(cè)構(gòu)件的變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件各部位測(cè)點(diǎn)的測(cè)度程序在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中宜保持一致，各測(cè)點(diǎn)間讀數(shù)時(shí)間間隔不宜過(guò)長(zhǎng)。圖3.1.6 梁受彎試驗(yàn)撓度測(cè)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

8、用肉眼查找裂縫。構(gòu)件開(kāi)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(cè)，用讀數(shù)放大鏡及鋼直尺等工具量測(cè)各級(jí)荷載(0.4Pu0.7Pu)作用下的裂縫寬度、長(zhǎng)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(kāi)圖，裂縫寬度的測(cè)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(cè)。u 相關(guān)計(jì)算書(shū)選擇截面尺寸為b×h×l=250×600×4000mm保護(hù)層厚25mm混凝土C30 ftk=2.01N/mm 2,fck=20.1Nmm 2 ，ft=1.43Nmm 2， Ec=3.00×104 N/mm 2縱向受拉

9、鋼筋HRB400 fyk=400N/mm 2 fy=360N/mm 2 Es=2.0×105 N/mm 2箍筋 HRB335 fyk=335N/mm 2 fy=300N/mm 2 Es=2.0×105 N/mm 2a.設(shè)計(jì)縱筋用量AS：取h0=h-35mm=600-35=565mm求出b，b可按(1)式計(jì)算b=0.81+fy0.0033Es =0.81+3600.0033×2.0×105=0.518對(duì)于適筋梁，要求b （3）且有=fykAs1fck bh0 （4）=Asbh>min （5）由(2)、（3）、（4）、（5）帶入數(shù)據(jù)解得269mm2As

10、3904mm2現(xiàn)取418 As=1018mm2 ，符合條件。則，實(shí)際h0=h-25mm-182mm=566mmb.裂彎矩估算：Mcr=0.2921+2.5Aftkbh2 （6）其中A=2EAsbh=0.09, E=ESEC=6.67。帶入數(shù)據(jù)到（6），得 Mcr=64.71 kN·m 因而，預(yù)估開(kāi)裂荷載為Pcr=Mcr0.6=107.85 kNc.彎矩估算：=fykAs1fck bh0 把 As=1018mm2 h0=566mm 帶入得，=400×10181.0×20.1× 250×566=0.14 Mu=1fckbh02(1-0.5) （7）

11、把相關(guān)數(shù)據(jù)帶入到（7）得，極限抗彎承載力為 Mu=1.0×20.1×250×5662×0.14×(1-0.5×0.14)=209.59 kN·m 因而，預(yù)估極限荷載為Pu=Mu0.6=349.32kNd.彎矩估算：作為估算，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： My=fyAs(h0-xn3)0.9Mu (8)因而，預(yù)估屈服荷載為My=0.9Mu=0.9×209.59=188.64kN·m預(yù)估屈服荷載為 Py=My0.6=314.39 kNe.筋抗剪的要求：由式（3）得，預(yù)估極限荷載為Pu=

12、Mu0.6=349.32kN 因而，最大剪力，應(yīng)該是Vu=12Pu=174.66 kN下面據(jù)此，設(shè)計(jì)箍筋用量：受集中荷載，梁的抗剪承載力計(jì)算公式為： Vu=1.75+1ftkbh0+fykAsvsh0 (9)該梁計(jì)算簡(jiǎn)跨比=1200566=2.12<3 故取=2.12把相關(guān)數(shù)據(jù)帶入（9），得174660=1.752.12+1×2.01×250×566+335×Asvs×566 Asvs=0.08下面考察s的取值： 0.7ftbh0=0.7×1.43×250×566=141.64 kN 由 Vu>0.7ftbh0 500<h800mm 可查表得，Max(s)=250mm取s=250mmAsv=19