適筋梁受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及對(duì)策

1、適筋梁受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案-、 試驗(yàn)?zāi)康模?1) 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) 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(guò)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：0.80.0033Es在設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)時(shí)，fy、Es分別取混凝土結(jié)構(gòu)

2、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Fn可按下式計(jì)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(jí)：C35; 縱向受拉鋼筋的種類：HRB400 箍筋的種類：HPB300(純彎段無(wú)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(jiàn)圖 3和表1：圖3梁受彎實(shí)驗(yàn)試件配

3、筋表1試件 編號(hào)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(shuō)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(cè)定荷載值。梁受彎性能試驗(yàn)中，采用三分點(diǎn)加載方案，取L=2200mm , aJOOmm ,b=700mm， c = 600mm 0圖2.a為加載簡(jiǎn)圖，此時(shí)千斤頂加力為

4、P，經(jīng)過(guò)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 =0.35P.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(mén)架；10 千斤頂; 圖1 梁受彎試驗(yàn)裝置圖P/2O.35PP/2100700600700100.i *1J2200Fi-4(a)加載簡(jiǎn)圖(kN, mm)圖2梁受彎試驗(yàn)加載和內(nèi)力簡(jiǎn)圖(b)彎矩圖(kN *mm )(c)剪力圖(kN *mm )四、加載方式：(1) 單調(diào)分級(jí)加載機(jī)制：梁受彎試驗(yàn)

5、采取單調(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)荷載的前兩級(jí)。 具體加載過(guò)程為： 在加載到開(kāi)裂荷載計(jì)算值的90%以前，每級(jí)荷載不宜大于開(kāi)裂荷載計(jì) 算值得20% 達(dá)到開(kāi)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(kāi)裂后，每級(jí)荷載值取10%勺承載力試驗(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，拆除所有儀表，然后加載至破壞。(2) 開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值確定方法：對(duì)于本次試驗(yàn)，采用放大鏡觀測(cè)法確定開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值。 具體過(guò)

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(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。(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(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： 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(cè)量?jī)?nèi)容、方法和測(cè)點(diǎn)儀表布置

7、：（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(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, 布置見(jiàn)圖5。以量測(cè)加載過(guò)程中鋼筋的應(yīng)力變化，測(cè)點(diǎn)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(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

8、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)。位移計(jì)g臉移計(jì)丫AL1_LL位移計(jì)5-11圖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50mm5Omm勺網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助放大鏡 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(0.4 Pu0.7P)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)。

9、六、理論極限荷載計(jì)算書(shū)(1)配筋計(jì)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(shí)，鋼筋面積A=804mmA-=0.021 b%此時(shí)min所以該梁為適筋

10、梁(2)試件加載估算1. 開(kāi)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(shí)，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(yàn)算850 2，此時(shí)梁的抗剪能力如下:梁中箍筋采用上述配置，及700 o 門(mén)3.2217ho/ >3=3:二2 2 2As-4 2 8 mm = 100.53mmbho100.532.57 10" Sin = 0.24主=1.