混凝土_適筋梁_設(shè)計方案同濟大學

1、裝訂線混凝土結(jié)構(gòu)基本原理試驗課程作業(yè)混凝土受彎構(gòu)件適筋梁破壞試驗方案試驗名稱混凝土受彎構(gòu)件適筋梁破壞試驗試驗課教師趙勇姓名倪蔭豪，劉國釗學號1350871,1350868手機號課教師薛偉晨，顧祥林日期2015.12.011. 試驗目的通過觀察混凝土適筋梁受彎破壞的全過程，認識混凝土適筋梁的受彎性能；理解和掌握鋼筋混凝土適筋梁受彎構(gòu)件的試驗方法和實驗結(jié)果，通過實踐掌握試件的設(shè)計、實驗結(jié)果整理的方法。(1)參加并完成規(guī)定的實驗項目內(nèi)容，理解和掌握鋼筋混凝土構(gòu)件的實驗方法和實驗結(jié)果，通過實踐掌握試件的設(shè)計，實驗結(jié)果的整理方法。(2)寫出實驗報告，通過試驗加深對混凝土機構(gòu)基本

2、構(gòu)件的受力性能的理解。2. 試件設(shè)計2.1 材料和試件尺寸試件尺寸：bhl=1202001800mm；混凝土強度等級：C25 fc=11.9MPa；ft=1.27MPa；縱向受拉鋼筋種類：HRB335；箍筋的種類：HPB235（純彎段無箍筋）；縱向鋼筋混凝土保護層厚度：15mm；2.2 試件設(shè)計2.2.1試件設(shè)計的基本原理及依據(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b時，為適筋梁；當b時為超筋梁。界限受壓區(qū)相對高度b按下式計算： 其中在進行受彎試件梁設(shè)計的時候，fy、Es分別取混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的鋼筋受拉強度標準值和彈性模量；進行受彎試件梁加載設(shè)

3、計時，fy、Es分別取鋼筋試件試驗得到鋼筋受拉屈服強度標準值和彈性模量。為滿足發(fā)生適筋破壞，應有以下配筋率的要求：其中，b=b1fcfy 同時，為保證承剪段不發(fā)生受剪破壞，有受剪承載力要求：按混凝土結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）第五章第七節(jié)相關(guān)知識，有以下正截面承載力相關(guān)公式：2.2.2試件的主要參數(shù)及驗證配筋圖如下圖1 適筋梁構(gòu)造配筋圖表1 少筋梁受彎試件的配筋試件編號截面尺寸配筋情況LA1214850(2)參數(shù)的驗證：將本構(gòu)件的截面參數(shù)代入上一節(jié)的基本原理與依據(jù)，進行配筋率要求，受剪承載力要求的檢驗依據(jù)極限彎矩的預估。（1） 配筋率檢驗As=24142=307.72mm2h0=200-15-7=1

4、78mm=Asbh0=0.0144 由min=0.00165在此處鍵入公式。由b=b1fcfy b=0.0176為適筋梁。（2） 極限彎矩的預估值由， Mu=12.7 kN*m(3)極限抗剪承載力 =ah0=6.183,取3由 得， Vu=81.86kN2.3 試件的制作將試件按照設(shè)計方案及標準方法制作好，并按照規(guī)定的養(yǎng)護情況養(yǎng)護至規(guī)定齡期。試件制成后，在試驗前應將試件表面刷白，并分格畫線，分格大小按。在刷白前應對試件進行檢查，包括收集試件的原始設(shè)計資料、設(shè)計圖紙和計算書，施工和制作記錄，原材料的物理力學性能試驗報告等文件資料；對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨度、截面、鋼筋的位置、保護層厚度等實際尺寸及初始撓度

5、、變形、原始裂縫等作出書面記錄，繪制詳圖。對鋼筋位置、實際規(guī)格、尺寸和保護層厚度也可在實驗結(jié)束后進行量測。3. 加載裝置和加載方式3.1 加載裝置圖2為進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，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，壓力傳感器測定荷載值。梁受彎性能試驗，取L=1800mm，a=150mm，b=500mm，c=500mm。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2 梁受彎試驗裝置圖加載簡圖、彎矩剪力圖如圖3所示：圖3 加載簡

6、圖、彎矩剪力圖3.2 加載制度采用單調(diào)分級加載機制，加載分級情況為：在加載到開裂試驗荷載計算值的90%之前，每級荷載不宜大于開裂荷載計算值的20%；達到開裂試驗荷載計算值的90%之后，每級荷載值不宜大于其荷載值的5%；當試件開裂后，每級荷載取10%的承載力試驗荷載計算值（Pu）的級距；加載到臨近破壞前，拆除所有儀表，然后加載至破壞，記錄破壞荷載。承載力極限狀態(tài)確定方法：受拉主鋼筋拉斷；受拉主鋼筋處最大垂直裂縫寬度達到1.5mm；受壓區(qū)混凝土壓壞；撓度達到跨度的1/30。3.3 材料試驗3.3.1 混凝土材料試驗按國家標準普通混凝土力學性能試驗方法（GB/T 50081-2002）規(guī)定，用邊長為

7、150mm的立方體作為標準試件，將標準試件在的溫度和相對濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28d，按照標準試驗方法測得破壞荷載，由所得的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度，單位為。同時由計算混凝土抗拉強度；由荷載應變曲線計算混凝土的彈性模量。3.3.1 鋼筋單調(diào)加載拉伸試驗鋼筋試樣采用不經(jīng)切削加工的原截面鋼筋。根據(jù)各類鋼筋標準規(guī)定的伸長率標準和試驗機的上下夾頭的最小距離，夾頭高度等因素決定試件長度。加載前在加載段取長度L并標記，加載時，在彈性范圍內(nèi)保持加載速率330MPa/s的范圍內(nèi)，直至獲得屈服點和上屈服點。卸載后，量取標記之間距離，并計算鋼筋彈性模量，并參考標準值做修正。4. 量測與觀測4.1

8、 荷載荷載測量采用在加荷處放置壓力傳感器，由壓力傳感器直接顯示于試驗機終端上。4.2 鋼筋應變試件制作時，在縱向鋼筋上預埋粘貼電阻應變片，貼于鋼筋外側(cè)，以量測加載過程中鋼筋的應力變化。具體測點布置見圖4。圖4 縱筋應變片布置4.3 混凝土應變在梁跨中一側(cè)面布置4個位移計，位移計間距40mm，標距為150mm，以量測梁側(cè)表面混凝土沿截面高度的平均應變分布規(guī)律，測點布置見圖5。圖5 試件混凝土平均應變測點布置4.4 撓度對受彎構(gòu)件的撓度測點應布置在構(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，應在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結(jié)

9、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。4.5 裂縫試驗前將梁兩側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制50mm50mm的網(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)展情況進行詳細觀測，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)面相應于受拉主筋高度處。最大裂縫寬度應在使用狀態(tài)短期試驗荷載值持續(xù)15min結(jié)束時進行量測。5. 試驗結(jié)果預測5.1 開裂荷載、極限荷載由混凝土結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）第五章相關(guān)知

10、識，有：，開裂彎矩： 開裂荷載： 極限彎矩和極限荷載： 代入相關(guān)數(shù)據(jù)，有Pcr=7.73kN,Pu=42.33kN。 5.2第一階段彈性階段PPcr=7.73kN階段，混凝土和鋼筋公共工作，測量項目：撓度，縱筋應變和混凝土應變度均與荷載成線性關(guān)系，梁截面應力呈線性分布，平截面假定基本符合。時，純彎段某一薄弱截面出現(xiàn)第一條垂直裂縫，此時梁承擔的彎矩稱為開裂彎矩。5.3第二階段帶裂縫工作階段階段，梁開裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋應力激增，且通過粘結(jié)力向未開裂的混凝土傳遞拉應力，使得梁中繼續(xù)出現(xiàn)拉裂縫。測量項目：縱筋應變?nèi)员３峙c荷載的線性關(guān)系，而混凝土的應力由線性轉(zhuǎn)入非線性狀態(tài)，受此影響，撓度同

11、時也轉(zhuǎn)為非線性變化。5.4第三階段破壞階段P接近于Pu=42.33kN時，縱筋屈服，在很小的荷載增量下，梁產(chǎn)生很大的變形。裂縫高度和寬度進一步發(fā)展，中和軸不斷上移，壓區(qū)混凝土應力分布曲線漸趨豐滿。量測項目：縱筋應變進入屈服階段，混凝土應變保持非線性增長，并可能會由于開裂導致應變片破壞使數(shù)據(jù)失效。撓度急劇增加。當時，壓區(qū)混凝土的最大壓應變達到混凝土的極限受壓應變，壓區(qū)混凝土壓碎，或縱筋拉斷，梁正截面破壞。5.5裂縫特性預測開裂后，拉區(qū)裂縫隨荷載增加不斷增加，出現(xiàn)的第一條裂縫為最大裂縫。極限荷載時，壓區(qū)混凝土被壓碎，出現(xiàn)壓區(qū)細小而密集的裂縫。在整個破壞過程中，要歷經(jīng)相當大的變形，破壞前有明顯征兆，屬于延性破壞。6.實驗結(jié)果整理6.1裂縫發(fā)展情況及破壞形態(tài)描述 見附圖6.2 荷載-撓度關(guān)系曲線 確定簡支構(gòu)件在各級荷載下的短期撓度實測值，本應該考慮支座沉降，自重的影響，但是，自重的影響在實驗中被沒有記錄，因此只考慮支座沉降的影響。 fs,i=fq,i=fm,i-0.5 * (fl,i+fr,j)由以上公式可得荷載-撓度關(guān)系曲線， 6.3 彎矩-曲率變化曲線根據(jù)實測混凝土應變，跨中截面平均曲率可按下式計算：ij=i-jhij其中，撓度以向下為正，則i、j分別為截面?zhèn)让嫔舷聝牲c的實測混凝土平均應變（