混凝土梁实验方案设计

1、钢筋混凝土简支梁正截面静载破坏实验及工作性能评定钢筋混凝土简支梁正截面钢筋混凝土简支梁正截面静载破坏实验及工作性能评定静载破坏实验及工作性能评定 对一根已知的待检测构件对一根已知的待检测构件钢筋混凝土简钢筋混凝土简支梁进行分析计算；根据计算结果设计实支梁进行分析计算；根据计算结果设计实验方案并完成整个实验；整理出完整的实验方案并完成整个实验；整理出完整的实验结果；将实验结果与理论计算值进行比验结果；将实验结果与理论计算值进行比较，判断该梁是否达到设计要求。较，判断该梁是否达到设计要求。 通过本实验了解钢筋混凝土梁全过程受力通过本实验了解钢筋混凝土梁全过程受力行为，掌握钢筋混凝土梁完整的实验过程

2、。行为，掌握钢筋混凝土梁完整的实验过程。 实验内容实验内容 受拉钢筋的应变测试；受拉钢筋的应变测试； 混凝土的应变测试；混凝土的应变测试； 梁的挠度测试；梁的挠度测试； 混凝土梁的开裂荷载测试；混凝土梁的开裂荷载测试； 受拉钢筋屈服荷载测试；受拉钢筋屈服荷载测试； 混凝土梁的极限荷载测试；混凝土梁的极限荷载测试； 混凝土梁裂缝宽度与荷载的关系；混凝土梁裂缝宽度与荷载的关系； 混凝土梁的破坏形态。混凝土梁的破坏形态。钢筋混凝土简支梁正截面钢筋混凝土简支梁正截面静载破坏实验及工作性能评定静载破坏实验及工作性能评定 方案内容方案内容 理论计算：理论计算： 开裂试验荷载值开裂试验荷载值Pcr、破坏试验

3、荷载值、破坏试验荷载值Pu 跨中应变跨中应变(开裂时刻混凝土及钢筋、破坏时钢筋开裂时刻混凝土及钢筋、破坏时钢筋) 跨中挠度跨中挠度(破坏时破坏时) 破坏过程及破坏形态破坏过程及破坏形态(超筋、适筋、少筋超筋、适筋、少筋)钢筋混凝土简支梁正截面钢筋混凝土简支梁正截面静载破坏实验及工作性能评定静载破坏实验及工作性能评定 方案内容方案内容 加载及量测方案设计：加载及量测方案设计： 测点布置图：混凝土应变测点布置图：混凝土应变(纯弯段、弯剪段纯弯段、弯剪段)、钢筋、钢筋 应变、挠度应变、挠度 加载程序：加载程序：(计算出每级荷载的加载量计算出每级荷载的加载量) 仪器选用：根据数据测试范围合理选用仪器，

4、选用仪器选用：根据数据测试范围合理选用仪器，选用仪器时考虑适合的量程及精度。仪器时考虑适合的量程及精度。 实验表格设计：挠度及应变测试数据记录表格实验表格设计：挠度及应变测试数据记录表格钢筋混凝土简支梁正截面钢筋混凝土简支梁正截面静载破坏实验及工作性能评定静载破坏实验及工作性能评定试件描述试件描述(一一)简支钢筋混凝土梁简支钢筋混凝土梁尺寸：长尺寸：长 宽宽 高高=3000 150 300mm。 配筋：四种配筋：四种(见后见后)试件描述试件描述(二二) L-1配筋图配筋图100010001000箍筋箍筋 62006200箍筋箍筋 62006200箍筋箍筋 62006200受拉纵筋受拉纵筋2 2

5、 12 12架力筋架力筋2 2 10试件描述试件描述(三三) L-2配筋图配筋图100010001000箍筋箍筋 61506150箍筋箍筋 62006200箍筋箍筋 61506150受拉纵筋受拉纵筋3 3 12 12架力筋架力筋2 2 10试件描述试件描述(四四) L-3配筋图配筋图100010001000箍筋箍筋 61206120箍筋箍筋 62006200箍筋箍筋 61206120受拉纵筋受拉纵筋4 4 12 12架力筋架力筋2 2 10试件描述试件描述(五五) L-4配筋图配筋图100010001000箍筋箍筋 61006100箍筋箍筋 62006200箍筋箍筋 61006100受拉纵筋受

6、拉纵筋5 5 12 12架力筋架力筋2 2 10加载图式加载图式1m1m1mP/2P/2P方案设计方案设计一、一、 理论计算理论计算1. 实验荷载的计算实验荷载的计算实验梁：实验梁：L3 材料强度按实测材料强度取值计算材料强度按实测材料强度取值计算(见下表见下表) 保护层厚度：保护层厚度：20mm 计算加载装置实际的加载值计算加载装置实际的加载值P。方案设计方案设计一、一、 理论计算理论计算1. 实验荷载的计算实验荷载的计算试件试件编号编号试件尺寸试件尺寸(mm)试件承试件承压压面积面积(mm2)试件破坏试件破坏荷载荷载(kN)抗压强度抗压强度 (MPa)强度强度等级等级1150*150*15

7、092329363914平均强度平均强度混凝土立方体试块抗压强度实验记录表格混凝土立方体试块抗压强度实验记录表格确定混凝土强度等级后，按表确定混凝土强度等级后，按表4-1中的标准强度确定中的标准强度确定各项强度值。各项强度值。方案设计方案设计一、一、 理论计算理论计算1. 实验荷载的计算实验荷载的计算试件试件编号编号试件直试件直径径(mm)试件试件截面截面面积面积(mm2)试件试件屈服屈服荷载荷载(kN)屈服强度屈服强度(MPa)极限强度极限强度(MPa)11244.7245.3345.1平均强度平均强度HRB335钢筋抗拉强度实验记录表格钢筋抗拉强度实验记录表格bhh022hAbhAbhxs

8、EsEcr )()(323220crstEcrcrcrtcrxhAfxxhxhbfM tuctEf 50. cccE sssE sscrtcrcAxhbfbx )(.50crscrccrtuxhxxh 0 xcrcsEEE / (1) 开裂荷载开裂荷载tus (2)(2)极限承载能力的计算极限承载能力的计算 按照等效的矩形应力分按照等效的矩形应力分布图，矩形截面钢筋混布图，矩形截面钢筋混凝土受弯构件的极限承凝土受弯构件的极限承载力计算式为：载力计算式为： 0s0cm0ys0yuh)ff5 . 01(AfM 0ssbh/A 0 x s0y0cmAfbxf 0 M )2xh(AfM0s0yu (3

9、)(3)破坏时挠度的计算破坏时挠度的计算 sE20sss62 . 015. 1hAEB skettkf65. 01 . 1 0ssbhA 05 . 0 bhAset suBlMf4852 S0uskAh87. 0M 纵向受拉钢筋的配筋率纵向受拉钢筋的配筋率以有效受拉混凝土截面面积计算、以有效受拉混凝土截面面积计算、且考虑钢筋粘结性能差异后的有且考虑钢筋粘结性能差异后的有效纵向受拉钢筋的配筋率效纵向受拉钢筋的配筋率按荷载短期效应组合计算的裂缝按荷载短期效应组合计算的裂缝截面处纵向受拉钢筋的应力截面处纵向受拉钢筋的应力钢筋应变不均匀系数，是裂缝之钢筋应变不均匀系数，是裂缝之间钢筋的平均应变与裂缝截

10、面钢间钢筋的平均应变与裂缝截面钢筋应变之比筋应变之比(4)(4)破坏形态分析破坏形态分析 ycb1bf/f 0bhAs 的较大值的较大值与与ytminf/f45. 0%2 . 0 方案设计方案设计二、加载程序设计二、加载程序设计根据理论计算结果，设计加载程序，实测构件的开根据理论计算结果，设计加载程序，实测构件的开裂荷载及极限荷载。裂荷载及极限荷载。加载程序设计原则加载程序设计原则(2) 正式加载：取正式加载：取1kN作为初荷载，每级加载量不作为初荷载，每级加载量不大于最大加载量的大于最大加载量的20%，接近开裂荷载及极限，接近开裂荷载及极限荷载时减小加载级距，一般不大于开裂荷载或荷载时减小加

11、载级距，一般不大于开裂荷载或极限荷载的极限荷载的5%，每级稳载时间，每级稳载时间1015min。(1) 预载：预载：开裂荷载计算值的开裂荷载计算值的70%，循环，循环13次次加载程序设计要求：加载程序设计要求：计算出每级荷载的具体数值，计算出每级荷载的具体数值，级间间距较大时，加载精度精确到级间间距较大时，加载精度精确到5kN即可，若级即可，若级间间距较小时，加载精度精确到间间距较小时，加载精度精确到1kN即可。即可。方案设计方案设计二、加载程序设计二、加载程序设计例：混凝土梁开裂荷载例：混凝土梁开裂荷载27kN，破坏荷载，破坏荷载134kN。加载级别：加载级别：预载值：预载值：27*70%=

12、18.9(kN),取取15kN，循环，循环13次，次， 可不分级。可不分级。(1)开裂前：开裂前：1kN10kN20kN24kN26kN27kN 28kN (2)开裂后：开裂后： 30kN50kN70kN90kN110kN120kN 130kN135kN140kN 首先考虑：首先考虑： 结构结构整体变形整体变形结构挠度等随荷载变化的量测结构挠度等随荷载变化的量测 然后考虑：然后考虑： 结构结构局部变形局部变形应力、裂缝等的测量。应力、裂缝等的测量。三、量测方案设计三、量测方案设计方案设计方案设计设计原则：设计原则：要求测量最大挠度及挠度变形曲线。要求测量最大挠度及挠度变形曲线。挠度测点布置原则

13、：见实验指导书挠度测点布置原则：见实验指导书P32。1. 挠度测量挠度测量方案设计方案设计2. 应变测量应变测量要求测量：弯矩最大截面上的最大拉压应力、应变分布要求测量：弯矩最大截面上的最大拉压应力、应变分布规律及中和轴位置，并测定受拉纵筋的应变。规律及中和轴位置，并测定受拉纵筋的应变。 应变测点布置原则：见实验指导书应变测点布置原则：见实验指导书P3233。 要求观测开裂荷载及裂缝发展情况。要求观测开裂荷载及裂缝发展情况。3. 裂缝测量裂缝测量量测方案设计要求：量测方案设计要求： 根据上面所述的受弯构件量测方案设计原则进行根据上面所述的受弯构件量测方案设计原则进行挠度及应变测点的方案设计，绘制应变及挠度测点布挠度及应变测点的方案设计，绘制应变及挠度测点布置图。置图。 测点布置图要求测点布置图要求按比例绘制按比例绘制，图中标注构件及测，图中标注构件及测点位置的点位置的详细尺寸详细尺寸，必要时绘制正视图、俯视图或断，必要时绘制正视图、俯视图或