混凝土小组设计

赵鹤叶新一赵鹤叶新一李帅陈威吴泽弘李科杨曹子健混凝土结构小组方案设计混凝土结构试验小组方案设计赵鹤叶新一李帅陈威吴泽弘李科杨曹子健一、试验内容：少筋梁的制作与极限荷载研究二、试验背景：混凝土梁受弯时表现出的特性和梁的配筋率紧密相关。随着配筋率的减小，钢筋达到屈服时的总拉力相应减小。梁在开裂时受拉区混凝土的拉应力突然释放，使钢筋应力有一突然增量。与轴心受拉构件类似，该应力增量随配筋率的减小而增大。当配筋率小于一定值时，钢筋就会在开裂瞬间达到屈服强度。此时的配筋率称为“最小配筋率”。若梁的配筋率小于最小配筋率，则梁受拉区一出现裂缝，钢筋即屈服，并很快进入强化阶段，甚至拉断，梁的变形和裂缝宽度急剧增大，其破坏性质与素混凝土梁类似，属于受拉脆性破坏。这种梁称为“少筋梁”，其破坏极限弯矩取决于混凝土的抗拉强度，而混凝土的受压强度未得到充分发挥，且极限弯矩很小。少筋梁的受压脆性破坏非常突然，很不安全，而且很不经济，因此工程结构中一般不允许采用。本试验基于已有的知识，根据最小配筋率，制作一根少筋梁，并研究少筋梁的破坏形式与极限荷载。三、试验设计1.试验基本原料（1）混凝土：C30（2）钢丝：主筋采用#8，架立筋采用#14，箍筋采用#16。2.梁的基本参数：（1）截面：100mm×150mm（2）总长：1200mm（3）跨度：1000mm四、混凝土配合比设计1.确定混凝土配制强度在已知混凝土设计强度和混凝土强度标准差时，则可由下式计算求得混凝土要求的配置强度，即：混凝土强度等级低于C20C20~C35高于C35/MPa4.05.06.0故2.初步确定水灰比根据鲍罗米公式，式中A、B——回归系数，——水泥强度等级。回归系数碎石混凝土卵石混凝土A0.460.48B0.070.33实验室提供碎石混凝土，故取A=0.46，B=0.07，水泥强度按42.5MPa计算。可得：根据规范要求，混凝土最大水胶比为0.7。故结果符合规范要求。3.选定混凝土拌合水用量混凝土假定坍落度为55-70mm，给定碎石最大粒径20mm。查表知：用水量为205kg/m3。4.计算水泥用量5.确定合理砂率值合理砂率查表可知：可取砂率为35%。6.按照质量法得出粗细骨料用量不妨取混凝土密度为2400kg/m3计算得：综上，单位体积混凝土各组分用量为：材料胶凝材料细骨料粗骨料水用量（kg）414.98623.0071157.01205.00五、配筋设计1，确定最小配筋率梁的配筋率为最小配筋率时，梁截面下端混凝土开裂失去承载能力瞬间，应力重分布使得钢筋发生屈服，即，上式中考虑到受压区高度很小，取，可得工程上考虑混凝土收缩和温度应力等不利影响，规定最小配筋率为0.2%和中的较大值。本次设计中：，故最小配筋率取为0.2%。2，确定配筋直径和所需数量少筋梁的配筋率要小于最小配筋率，即配筋的面积考虑到要形成稳定的钢筋笼，梁中至少要配两根主筋，则只能选用直径较小的钢丝。本次设计中，选用两根#8钢丝作为主筋，两根#14钢丝陪在截面上端作为架立筋，箍筋选用#16钢丝。梁的配筋率为：由于本次试验的目的是研究混凝土简支梁在正截面受弯时的破坏过程和承载力，为保证梁发生指定的破坏过程，防止梁发生受剪破坏，箍筋的间距保守设计为150mm，整根梁共需要配7根箍筋，每根箍筋的下料计算如下：梁的有效高度为。六、配筋图七、承载力计算混凝土强度等级C30，采用HRB335级钢筋，要求在梁跨中施加一集中力。梁截面尺寸b×h=100×150mm。钢筋屈服强度平均值fy=293.76Nmm2；混凝土强度标准值fck=20.1N截面有效高度为：h受拉钢筋配筋面积A配筋率ρ 相对受压区高度ξ 该梁开裂弯矩为M该梁极限弯矩为M 为少筋梁。 梁身密度ρ=2400kgm3 加载时相当于跨中集中力P，和均布荷载q=9.8×2400×0.1×0.15=352.8Nm二者叠加，M 估算梁开裂时，加载集中力的大小P八、试验记录表格1.基本数据梁的尺寸钢筋备注梁高梁宽梁长#8D=3.82#14D=2.18#16D=1.58有效高度h0配筋面10002*10009*470136.5122.92箍筋间距支座间距保护层厚度屈服强度混凝土强度标准值配筋率150100010293.76//20.10.153%注：长度单位均为mm，面积单位均为mm2，强度单位均为MPa。2.混凝土试块抗压强度测试100试块编号100抗压强度100抗压强度平均值150抗压强度平均值轴心抗压强度平均值轴心抗拉强度平均值1233.简支梁抗压测试测试编号加载应变加载力/kN跨中挠度读数挠度值备注4.预测评价预测值开裂荷载结果