設(shè)計(jì)答辯演示PPT

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組我們的未來(lái)從這里開(kāi)始?xì)g迎大家共同探討路橋六班混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)07級(jí)路橋006班設(shè)計(jì)組全體成員共16人組長(zhǎng)：張?zhí)煊瑁瑢?duì)設(shè)計(jì)全盤負(fù)責(zé)，并組織設(shè)計(jì)組成員多次討

論，選定方案副組長(zhǎng)：侯峰，參與設(shè)計(jì)思路的討論與PPT的具體制作組員：肖凱東周名博李志，參與設(shè)計(jì)思路的討論、

具體的設(shè)計(jì)計(jì)算董文專，參與設(shè)計(jì)思路的討論，PPT的制作與圖紙繪

制胡植，參與設(shè)計(jì)思路的討論與PPT的具體制作陳小龍賀志軍陳偉劉閩汪鵬陳耒譚利

李正康

吳成玉，參與設(shè)計(jì)思路的討論土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組實(shí)驗(yàn)梁的尺寸：

寬度b=120mm，高度h=200mm，L=2.1m，計(jì)算長(zhǎng)度L=2.0m提供的材料：

鋼筋：HRB335φ12

R235φ6

混凝土：C35土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組混凝土配合比設(shè)計(jì)加載方式：

按正截面破壞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行加載，直接加載在實(shí)驗(yàn)梁中間的兩個(gè)力間距最大為1.5m。我們希望盡量增大實(shí)驗(yàn)梁的承載力，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)及相關(guān)原理（在一定范圍內(nèi)，在相同截面及布筋的情況下，直接加載在實(shí)驗(yàn)梁上的兩個(gè)力間距越大，實(shí)驗(yàn)梁的承載力越大）。考慮到壓力機(jī)分配梁的尺寸及實(shí)驗(yàn)室老師的相關(guān)要求。

因此，我們將直接加載在實(shí)驗(yàn)梁中間的兩個(gè)力間距取為1m。

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組詳細(xì)加載圖土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組實(shí)驗(yàn)梁自重分析

根據(jù)混凝土的配合比設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)梁體積V=50.4L）：實(shí)驗(yàn)梁混凝土中各材料的實(shí)際用量為：水泥：18.14kg，水：9.07kg，砂：27.72kg，石：64.66kg將上述各材料的質(zhì)量相加得到實(shí)驗(yàn)梁中的混凝土質(zhì)量M=119.59kg；

再根據(jù)施工的經(jīng)驗(yàn)，保守的估計(jì)實(shí)驗(yàn)梁鋼筋骨架的質(zhì)量m=20kg。則實(shí)驗(yàn)梁的自重G=(M+m)g≈1.37kN.

而我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)梁在扣除自重的影響下，最大承載力Pmax=54.85kN.

實(shí)驗(yàn)梁自重G與最大承載力Pmax相比G/Pmax=2.5%，在實(shí)驗(yàn)要求和精度有限的條件下，可以忽略自重所產(chǎn)生的影響。土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組

另外，在測(cè)量各級(jí)加載下實(shí)驗(yàn)梁跨中截面撓度時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)條件有限，實(shí)驗(yàn)梁是先固定在支座上，再放置跨中截面位移計(jì)。實(shí)驗(yàn)梁自重產(chǎn)生的短期撓度，在放置位移計(jì)之前就已經(jīng)產(chǎn)生，故實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的跨中截面撓度已經(jīng)扣除了自重所產(chǎn)生的影響！綜上所述，我們?cè)O(shè)計(jì)組認(rèn)為：

實(shí)驗(yàn)梁自重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確實(shí)產(chǎn)生一定的影響，但在我們的實(shí)驗(yàn)條件和測(cè)量精度下，完全可以忽略自重所產(chǎn)生的影響，大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和計(jì)算?！豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》

（JTGD62—2004）參考規(guī)范：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組設(shè)計(jì)思路：

參考規(guī)范，考慮到是實(shí)驗(yàn)梁，在實(shí)驗(yàn)加載的過(guò)程中，沒(méi)有荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值和各分項(xiàng)系數(shù)。故將各級(jí)壓力下，實(shí)驗(yàn)梁中的內(nèi)力彎矩、剪力分別用M、V表示，實(shí)驗(yàn)梁的最大內(nèi)力彎矩、剪力分別用Mmax、Vmax表示，實(shí)驗(yàn)梁的抗彎、抗剪承載力設(shè)計(jì)值則按照規(guī)范分別用：Mμ、Vμ表示。那么，實(shí)驗(yàn)梁不被破壞的必要條件為：M≤Mμ、V≤Vμ.土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組因此，我們的設(shè)計(jì)的流程為:

1.根據(jù)規(guī)范假設(shè)純彎段受拉鋼筋的布置，求純彎段正截面的抗彎承載力Mμ；

2.按照結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理，根據(jù)純彎段正截面抗彎承載力Mμ和實(shí)驗(yàn)梁的彎矩示意圖，求出實(shí)驗(yàn)梁在實(shí)驗(yàn)中破壞前的最大荷載Pmax；土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組

3.按照結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)梁在實(shí)驗(yàn)中破壞前的最大荷載Pmax和實(shí)驗(yàn)梁的剪力示意圖，求出實(shí)驗(yàn)梁剪彎段的抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vμ；

4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)梁的剪力圖和剪彎段的抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vμ，按規(guī)范的構(gòu)造要求，確定實(shí)驗(yàn)梁腹筋的布置；5.根據(jù)實(shí)驗(yàn)梁腹筋的布置，在剪彎段進(jìn)行斜截面的抗彎承載力Mμ和抗剪承載力Vμ的復(fù)核；土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組1.按規(guī)范計(jì)算實(shí)驗(yàn)梁純彎段的各項(xiàng)參數(shù)

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組設(shè)計(jì)結(jié)果分析：根據(jù)規(guī)范可得：①開(kāi)裂截面換算截面各系數(shù)：⑴換算截面受壓區(qū)高度：⑵換算截面面積：⑶換算截面慣性矩：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組②全截面換算截面各系數(shù)：⑴換算截面面積：⑵換算截面受壓區(qū)高度：⑶換算截面慣性矩：

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組⑷換算截面面積矩：⑸換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組2.下面計(jì)算在各級(jí)加載下，實(shí)驗(yàn)梁純彎段的各項(xiàng)數(shù)據(jù)：

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組在各級(jí)加載下，正截面的彎矩值為：x為全截面換算截面受壓區(qū)高度I0為全截面換算截面慣性矩h0i為第i排受拉鋼筋形心到實(shí)驗(yàn)梁上邊緣的距離x為全截面換算截面受壓區(qū)高度I0為全截面換算截面慣性矩土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組①實(shí)驗(yàn)梁在第Ⅰ階段工作時(shí)，混凝土下邊緣沒(méi)有開(kāi)裂，實(shí)驗(yàn)梁處于彈性工作狀態(tài)：L為實(shí)驗(yàn)梁的計(jì)算長(zhǎng)度B0為全截面的抗彎剛度，B0=0.95EcI0土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組詳細(xì)計(jì)算x為全截面換算截面受壓區(qū)高度I0為全截面換算截面慣性矩 跨中截面的撓度：

受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)力:σsi，上邊緣混凝土壓應(yīng)力：σc，跨中截面撓度：y的計(jì)算方式均與實(shí)驗(yàn)梁在第Ⅰ階段工作時(shí)的計(jì)算方法相同。Icr為開(kāi)裂截面換算截面的慣性矩x為開(kāi)裂截面換算截面受壓區(qū)高度土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組②實(shí)驗(yàn)梁第Ⅰ階段末時(shí)是混凝土下邊緣剛開(kāi)裂的瞬間，實(shí)驗(yàn)梁正截面彎矩M等于開(kāi)裂彎矩Mcr：Icr為開(kāi)裂截面換算截面的慣性矩x為開(kāi)裂截面換算截面受壓區(qū)高度h0i為第i排受拉鋼筋形心到實(shí)驗(yàn)梁上邊緣的距離土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組③實(shí)驗(yàn)梁在第Ⅱ、Ⅲ階段工作時(shí)，混凝土帶裂縫工作，實(shí)驗(yàn)梁處于彈塑性工作階段：Icr為開(kāi)裂截面換算截面的慣性矩x為開(kāi)裂截面換算截面受壓區(qū)高度L為實(shí)驗(yàn)梁的計(jì)算長(zhǎng)度Bcr為開(kāi)裂截面抗彎剛度，Bcr=EcIcrB0，Mcr與前面取值相同土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組C1，C2，C3參考規(guī)范均取1.0d縱向受拉鋼筋直徑，ρ縱向受拉鋼筋配筋率④實(shí)驗(yàn)梁達(dá)到承載力極限時(shí)，正截面彎矩M=正截面的抗彎承載力Mμ：

受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)力：σsi，上邊緣混凝土壓應(yīng)力：σc，最大裂縫寬度：Wfk，跨中截面撓度：y的計(jì)算方式均與實(shí)驗(yàn)梁在第Ⅱ、Ⅲ階段工作時(shí)的計(jì)算方法相同土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組3.用表格表示各級(jí)加載下，計(jì)算得到的實(shí)驗(yàn)梁純彎段各項(xiàng)數(shù)據(jù)：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組4.通過(guò)以上表格，可以得到實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)的理論計(jì)算結(jié)果曲線圖：從圖上看出：在實(shí)驗(yàn)梁開(kāi)裂時(shí)，荷載—撓度線發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)折。土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組從圖上看出：在實(shí)驗(yàn)梁開(kāi)裂時(shí)，受拉區(qū)裂縫處鋼筋應(yīng)力突然增加，這是因?yàn)樵诨炷灵_(kāi)裂處，混凝土的應(yīng)力轉(zhuǎn)移到鋼筋上造成的。土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組由于時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中難免存在諸多不足，希望大家多多指正。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并非重要的事，重要的是我們?cè)?jīng)努力過(guò)！土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組

1.根據(jù)規(guī)范假設(shè)純彎段受拉鋼筋的布置，求純彎段正截面的抗彎承載力Mμ：

根據(jù)規(guī)范要求:

受拉鋼筋最小配筋率ρmin=0.24%(0.2和45ftd/fsd中的較大值)；土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組受拉鋼筋最大配筋率：

參考規(guī)范，考慮到鋼筋與混凝土間的粘結(jié)滑移，我們實(shí)驗(yàn)梁內(nèi)縱向受拉主筋只選擇二級(jí)鋼筋。

為了增大實(shí)驗(yàn)梁的承載力，每層鋼筋盡量布滿。

由于截面尺寸有限，為了滿足規(guī)范中主鋼筋凈距和層與層凈距Sn≥30mm(三層或三層以下Sn≥30mm和d)、保護(hù)層厚度c≥30mm的要求。正截面縱向受拉主筋可能的合理布置有三種：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組①

配筋率：受壓區(qū)高度：正截面抗彎承載力：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組②配筋率：受壓區(qū)高度：正截面抗彎承載力：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組③配筋率：⑴

如果按單筋梁來(lái)計(jì)算：受壓區(qū)高度：正截面抗彎承載力：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組考慮混凝土受壓性能要充分利用，

取ξ=ξb，則：混凝土受壓區(qū)高度達(dá)到最大值：故：受壓鋼筋面積As'達(dá)到最小值：⑵

如果按雙筋梁來(lái)計(jì)算：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組

Ⅰ當(dāng)受壓區(qū)使用R235

φ6時(shí)，As'=313.93(mm2)，鋼筋根數(shù)n=11；

Ⅱ當(dāng)受壓區(qū)使用HRB335

φ12時(shí)，As'=218.63(mm2)，鋼筋根數(shù)n=2.

采用以上兩種情況，都會(huì)導(dǎo)致梁正截面上無(wú)法布置相應(yīng)根數(shù)的受壓區(qū)鋼筋。

因此：不能按雙筋梁來(lái)設(shè)計(jì)。土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組綜上所述：與第二種方案相比，第一種方案的Mμ更大；第三種方案計(jì)算的實(shí)驗(yàn)梁正截面超筋，而且由于h0的減小，使得Mμ也沒(méi)有第一種方案的大。所以，實(shí)驗(yàn)梁縱向受拉鋼筋采用第一種布筋方案最為合適。

我們的實(shí)驗(yàn)梁就按照第一種情況布置縱向受拉鋼筋。土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組2.按照結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理，根據(jù)純彎段正截面抗彎承載力Mμ和實(shí)驗(yàn)梁的彎矩示意圖，求出實(shí)驗(yàn)梁在實(shí)驗(yàn)中破壞前的最大荷載Pmax：

畫出實(shí)驗(yàn)梁在荷載作用下的彎矩示意圖：土木工程學(xué)院

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混凝土實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)組由結(jié)構(gòu)力學(xué)和上述的彎矩示意圖可知：

實(shí)驗(yàn)梁未破壞前，純彎段彎矩：