適筋梁受彎破壞試驗設計方案和對策

1、.WORD 完美格式編輯 .適筋梁受彎破壞試驗設計方案一、試驗目的：（ 1） 通過實踐掌握試件的設計、實驗結果整理的方法。（ 2） 加深對混凝土基本構建受力性能的理解。（ 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） 驗證適筋梁破壞過程中的平截面假定。（ 5） 對比實驗值與計算理論值，從而更好地掌握設計的原理。二、試件設計：（ 1）試件設計的依據(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 可按下式計算：0.8bfy10.0033Esbb1 fcfy在設計時，如果考慮配筋率，則需要

2、確保其中在進行受彎試件梁設計時，fy 、 Es 分別取混凝土結構設計規(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計時，f y、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。同時，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件的最小配筋率min ，其中min 可按下式計算：min0.45ftf y（ 2）試件的主要參數(shù)試件尺寸（矩形截面） ：b×h×l 180× 250× 2200mm；混凝土強度等級： C35；縱向受拉鋼筋的種類：HRB400；箍筋的種類： HPB300（純彎段無箍筋）；縱向鋼筋混凝土保護層厚度

3、：25mm；綜上所述，試件的配筋情況見圖3和表 1：技術資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .圖 3 梁受彎實驗試件配筋表 1試件配筋情況預估荷載 P (kN)試件特征編號PcrPyPuMLA適筋梁416210850(232.729147.266 163.629)說明：預估荷載按照混凝土結構設計規(guī)范給定的材料強度標準值計算，未計試件梁和分配梁的自重。三、試驗裝置：圖 1 為本方案進行梁受彎性能試驗采用的加載裝置， 加載設備為千斤頂。 采用兩點集中力加載， 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，壓力傳感器測定荷載值。梁受彎性能試驗中， 采用三分點加載方

4、案， 取 L2200 mm ，a 100mm ，b 700mm ，c600mm 。圖 2.a 為加載簡圖，此時千斤頂加力為 P ，經(jīng)過分配梁后，可視為兩個大小為 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 0.35 P .圖 2.c為荷載作用下的剪力圖。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 1梁受彎試驗裝置圖技術資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .（ a）加載簡圖（ kN, mm ）（ b）彎矩圖（ kNm

5、m ）（ c）剪力圖（ kNmm ）圖 2梁受彎試驗加載和內(nèi)力簡圖四、加載方式：（ 1）單調(diào)分級加載機制：15 分鐘。在正式加載前，梁受彎試驗采取單調(diào)分級加載，每次加載時間間隔為為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常， 需要預加載，預加載所用的荷載是分級荷載的前兩級。具體加載過程為： 在加載到開裂荷載計算值的90%以前，每級荷載不宜大于開裂荷載計算值得 20% 達到開裂荷載計算值的90%以后，每級荷載不宜大于其荷載值的5%； 當試件開裂后，每級荷載值取10%的承載力試驗荷載計算值的級距； 當加載達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的跨中位移； 加載到臨近破壞前，拆除所有

6、儀表，然后加載至破壞。（ 2）開裂荷載實測值確定方法：對于本次試驗， 采用放大鏡觀測法確定開裂荷載實測值。 具體過程： 用放大倍率不低于四倍的放大鏡觀察裂縫的出現(xiàn)； 當加載過程中第一次出現(xiàn)裂縫時， 應取前一級荷載作為開裂荷載實測值； 當在規(guī)定的荷載持續(xù)時間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時， 應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； 當在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結束后第一次出現(xiàn)裂縫時，應取本次荷載值作為開裂荷載實測值。（ 3）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)下列標記即可認為該技術資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .結構構件已經(jīng)達到或超過承載力極限

7、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到1.5mm；撓度達到跨度的1/30 ；受壓區(qū)混凝土壓壞。五、試驗測量內(nèi)容、方法和測點儀表布置：（ 1） 混凝土平均應變在梁跨中一側(cè)面布置5 個位移計，位移計間距 50mm，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4。圖 4 梁受彎試驗混凝土平均應變測點布置（ 2）縱向鋼筋應變在試件縱向受拉鋼筋中部粘貼電阻應變片， 以量測加載過程中鋼筋的應力變化， 測點布置見圖 5。圖 5 縱筋應變片布置（ 3）撓度對受彎構件的撓度測點應布置在構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

8、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)試件結束時量測構件的變形。 結構構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。技術資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .圖 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。試驗時借助放大鏡用肉眼查找裂縫。 構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 (0.4 Pu0.7 Pu) 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

9、圖， 裂縫寬度的測量位置為構件的側(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 結束時進行量測。六、理論極限荷載計算書（ 1）配筋計算：由所選材料性能可知 :fyk400N / mm2fy360N / mm2f yv270N / mm2fck23.4N / mm2fc16.7N / mm2ftk2.20N / mm2ft1.57N / mm2min0.45 ft0.451.57 1.96 10 3fy3600.8bfy10.0033Es=0.523bb1 fc0.523 1 16.70.024f y360技術資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .dh

10、0hc250258217mm22所以，當所配縱筋為3 14 時，鋼筋面積 As =804mm;As0.021bh0此時minb所以該梁為適筋梁（ 2）試件加載估算1. 開裂彎矩估算Es2.061056.540E3.15104E c2E As26.548040.234Abh180250M cr0.292(1 2.5A ) ftk bh20.29212.50.2342.20180250211.455kNm2. 屈服彎矩估算作為估算，可以假定鋼筋屈服時，壓區(qū)混凝土的應力為線性分布，因此有：M yf y As (h0xn /3)0.9M u3. 極限彎矩估算f yk As4008040.3501 fck bh01 23.4180218M u1k fckbh02(1 0.5)123.418021720.35010.50.35057.270kN mPcrM cr11.455kN=32.729kN0.350.35PM u57.270 kN163.629kNu0.350.35Py0.9Pu147.266kN4. 抗剪驗算梁中箍筋采用上述配置，及850 2 ，此時梁的抗剪能力如下：a700h02173.2>3=3技術資料 . 專業(yè)整理.WORD 完美格式編輯 .Asv4282 mm2100.53mm2= Asv100.532.5710 3min0.24 f