適筋梁受彎性能試驗設(shè)計

1、適筋梁受彎性能試驗u 試驗?zāi)康模?） 參加并完成實驗項目的所有內(nèi)容，理解和掌握混凝土構(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)果整理的方法。（2） 寫出實驗報告。在此過程中，加深對混凝土適筋梁受彎性能的理解。u 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：b=0.81+fy0.0033Es（1）其中在進行受彎試件梁設(shè)計時，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(biāo)準(zhǔn)值和彈性模量；進行受彎試件梁加載設(shè)計時，fy、Es分別取鋼筋試件

2、試驗得到鋼筋受拉屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值和彈性模量。對于少筋梁，設(shè)計試件配筋時，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；混凝土強度等級：C20；縱向受拉鋼筋的種類：HRB335（適筋梁和超筋梁），HPB235（少筋梁）；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；試件的配筋情況見圖1和表1； 圖1梁受彎試驗試件配筋試件編號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 試驗裝置和加載方式（1）試驗裝置圖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=100mm，b=600mm，c=400 mm。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（2）加載方式單調(diào)分級加載機制試件的加載簡圖和相應(yīng)的彎矩、剪力圖見圖3所示。

4、梁受彎試驗采用單調(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2級。對于適筋梁：1.在加載到開裂試驗荷載計算值的90以前，每級荷載不宜大于開裂荷載計算值的20；2.達(dá)到開裂試驗荷載計算值的90以后，每級荷載值不宜大于其荷載值的5；3.當(dāng)試件開裂后，每級荷載值取10的承載力試驗荷載計算值（Pu）的級距；4.載達(dá)到縱向受拉鋼筋屈服后，按跨中位移控制加載，加載的級距為鋼筋屈服工況對應(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）加載簡圖（kN，mm）（b）彎矩圖（kNm）（c）剪力圖（kN）圖3 梁受

5、彎試驗加載和內(nèi)力簡圖開裂荷載實測值確定方法對于正截面出現(xiàn)裂縫的試驗構(gòu)件，可采用下列方法確定開裂荷載實測值：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。2.荷載撓度曲線判別法 測定試件的最大撓度，取其荷載撓度曲線上斜率首次發(fā)生突變時的荷載值作為開裂荷載的實測值；3.連續(xù)布置應(yīng)變計法 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

6、范圍內(nèi)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測應(yīng)變值的發(fā)展，取任一應(yīng)變計的應(yīng)變增量有突變時的荷載值作為開裂荷載實測值。承載力極限狀態(tài)確定方法對梁試件進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：1.對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 量測內(nèi)容、方法和工況（1）混凝土平均應(yīng)變在梁跨中一側(cè)面布置4個位移計，位移計間距40mm，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

7、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，以量測加載過程中鋼筋的應(yīng)力變化，測點布置見圖5。圖5 縱筋應(yīng)變片布置（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。圖3.1.6 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50mm×50mm的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡

8、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(xì)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(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)束時進行量測。u 相關(guān)計算書選擇截面尺寸為b×h×l=250×600×4000mm保護層厚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)計縱筋用量AS：取h0=h-35mm=600-35=565mm求出b，b可按(1)式計算b=0.81+fy0.0033Es =0.81+3600.0033×2.0×105=0.518對于適筋梁，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，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)計箍筋用量：受集中荷載，梁的抗剪承載力計算公式為： Vu=1.75+1ftkbh0+fykAsvsh0 (9)該梁計算簡跨比=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