设计答辩演示PPT

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混凝土实验梁设计组我们的未来从这里开始欢迎大家共同探讨路桥六班混凝土实验梁设计07级路桥006班设计组全体成员共16人组长：张天予，对设计全盘负责，并组织设计组成员多次讨

论，选定方案副组长：侯峰，参与设计思路的讨论与PPT的具体制作组员：肖凯东周名博李志，参与设计思路的讨论、

具体的设计计算董文专，参与设计思路的讨论，PPT的制作与图纸绘

制胡植，参与设计思路的讨论与PPT的具体制作陈小龙贺志军陈伟刘闽汪鹏陈耒谭利

李正康

吴成玉，参与设计思路的讨论土木工程学院

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混凝土实验梁设计组实验梁的尺寸：

宽度b=120mm，高度h=200mm，L=2.1m，计算长度L=2.0m提供的材料：

钢筋：HRB335φ12

R235φ6

混凝土：C35土木工程学院

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混凝土实验梁设计组混凝土配合比设计加载方式：

按正截面破坏实验进行加载，直接加载在实验梁中间的两个力间距最大为1.5m。我们希望尽量增大实验梁的承载力，根据结构力学及相关原理（在一定范围内，在相同截面及布筋的情况下，直接加载在实验梁上的两个力间距越大，实验梁的承载力越大）。考虑到压力机分配梁的尺寸及实验室老师的相关要求。

因此，我们将直接加载在实验梁中间的两个力间距取为1m。

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混凝土实验梁设计组详细加载图土木工程学院

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混凝土实验梁设计组实验梁自重分析

根据混凝土的配合比设计（实验梁体积V=50.4L）：实验梁混凝土中各材料的实际用量为：水泥：18.14kg，水：9.07kg，砂：27.72kg，石：64.66kg将上述各材料的质量相加得到实验梁中的混凝土质量M=119.59kg；

再根据施工的经验，保守的估计实验梁钢筋骨架的质量m=20kg。则实验梁的自重G=(M+m)g≈1.37kN.

而我们设计的实验梁在扣除自重的影响下，最大承载力Pmax=54.85kN.

实验梁自重G与最大承载力Pmax相比G/Pmax=2.5%，在实验要求和精度有限的条件下，可以忽略自重所产生的影响。土木工程学院

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混凝土实验梁设计组

另外，在测量各级加载下实验梁跨中截面挠度时，由于实验条件有限，实验梁是先固定在支座上，再放置跨中截面位移计。实验梁自重产生的短期挠度，在放置位移计之前就已经产生，故实验中测得的跨中截面挠度已经扣除了自重所产生的影响！综上所述，我们设计组认为：

实验梁自重对实验结果确实产生一定的影响，但在我们的实验条件和测量精度下，完全可以忽略自重所产生的影响，大大简化设计和计算。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

（JTGD62—2004）参考规范：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组设计思路：

参考规范，考虑到是实验梁，在实验加载的过程中，没有荷载效应基本组合设计值和各分项系数。故将各级压力下，实验梁中的内力弯矩、剪力分别用M、V表示，实验梁的最大内力弯矩、剪力分别用Mmax、Vmax表示，实验梁的抗弯、抗剪承载力设计值则按照规范分别用：Mμ、Vμ表示。那么，实验梁不被破坏的必要条件为：M≤Mμ、V≤Vμ.土木工程学院

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混凝土实验梁设计组因此，我们的设计的流程为:

1.根据规范假设纯弯段受拉钢筋的布置，求纯弯段正截面的抗弯承载力Mμ；

2.按照结构力学的原理，根据纯弯段正截面抗弯承载力Mμ和实验梁的弯矩示意图，求出实验梁在实验中破坏前的最大荷载Pmax；土木工程学院

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混凝土实验梁设计组

3.按照结构力学原理，根据实验梁在实验中破坏前的最大荷载Pmax和实验梁的剪力示意图，求出实验梁剪弯段的抗剪承载力设计值Vμ；

4.根据实验梁的剪力图和剪弯段的抗剪承载力设计值Vμ，按规范的构造要求，确定实验梁腹筋的布置；5.根据实验梁腹筋的布置，在剪弯段进行斜截面的抗弯承载力Mμ和抗剪承载力Vμ的复核；土木工程学院

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混凝土实验梁设计组1.按规范计算实验梁纯弯段的各项参数

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混凝土实验梁设计组设计结果分析：根据规范可得：①开裂截面换算截面各系数：⑴换算截面受压区高度：⑵换算截面面积：⑶换算截面惯性矩：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组②全截面换算截面各系数：⑴换算截面面积：⑵换算截面受压区高度：⑶换算截面惯性矩：

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混凝土实验梁设计组⑷换算截面面积矩：⑸换算截面受拉区边缘的弹性抵抗矩：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组2.下面计算在各级加载下，实验梁纯弯段的各项数据：

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混凝土实验梁设计组在各级加载下，正截面的弯矩值为：x为全截面换算截面受压区高度I0为全截面换算截面惯性矩h0i为第i排受拉钢筋形心到实验梁上边缘的距离x为全截面换算截面受压区高度I0为全截面换算截面惯性矩土木工程学院

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混凝土实验梁设计组①实验梁在第Ⅰ阶段工作时，混凝土下边缘没有开裂，实验梁处于弹性工作状态：L为实验梁的计算长度B0为全截面的抗弯刚度，B0=0.95EcI0土木工程学院

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混凝土实验梁设计组详细计算x为全截面换算截面受压区高度I0为全截面换算截面惯性矩 跨中截面的挠度：

受拉区钢筋拉应力:σsi，上边缘混凝土压应力：σc，跨中截面挠度：y的计算方式均与实验梁在第Ⅰ阶段工作时的计算方法相同。Icr为开裂截面换算截面的惯性矩x为开裂截面换算截面受压区高度土木工程学院

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混凝土实验梁设计组②实验梁第Ⅰ阶段末时是混凝土下边缘刚开裂的瞬间，实验梁正截面弯矩M等于开裂弯矩Mcr：Icr为开裂截面换算截面的惯性矩x为开裂截面换算截面受压区高度h0i为第i排受拉钢筋形心到实验梁上边缘的距离土木工程学院

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混凝土实验梁设计组③实验梁在第Ⅱ、Ⅲ阶段工作时，混凝土带裂缝工作，实验梁处于弹塑性工作阶段：Icr为开裂截面换算截面的惯性矩x为开裂截面换算截面受压区高度L为实验梁的计算长度Bcr为开裂截面抗弯刚度，Bcr=EcIcrB0，Mcr与前面取值相同土木工程学院

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混凝土实验梁设计组C1，C2，C3参考规范均取1.0d纵向受拉钢筋直径，ρ纵向受拉钢筋配筋率④实验梁达到承载力极限时，正截面弯矩M=正截面的抗弯承载力Mμ：

受拉区钢筋拉应力：σsi，上边缘混凝土压应力：σc，最大裂缝宽度：Wfk，跨中截面挠度：y的计算方式均与实验梁在第Ⅱ、Ⅲ阶段工作时的计算方法相同土木工程学院

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混凝土实验梁设计组3.用表格表示各级加载下，计算得到的实验梁纯弯段各项数据：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组4.通过以上表格，可以得到实验梁设计的理论计算结果曲线图：从图上看出：在实验梁开裂时，荷载—挠度线发生了明显的转折。土木工程学院

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混凝土实验梁设计组从图上看出：在实验梁开裂时，受拉区裂缝处钢筋应力突然增加，这是因为在混凝土开裂处，混凝土的应力转移到钢筋上造成的。土木工程学院

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混凝土实验梁设计组由于时间仓促，设计中难免存在诸多不足，希望大家多多指正。实验的结果并非重要的事，重要的是我们曾经努力过！土木工程学院

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混凝土实验梁设计组

1.根据规范假设纯弯段受拉钢筋的布置，求纯弯段正截面的抗弯承载力Mμ：

根据规范要求:

受拉钢筋最小配筋率ρmin=0.24%(0.2和45ftd/fsd中的较大值)；土木工程学院

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混凝土实验梁设计组受拉钢筋最大配筋率：

参考规范，考虑到钢筋与混凝土间的粘结滑移，我们实验梁内纵向受拉主筋只选择二级钢筋。

为了增大实验梁的承载力，每层钢筋尽量布满。

由于截面尺寸有限，为了满足规范中主钢筋净距和层与层净距Sn≥30mm(三层或三层以下Sn≥30mm和d)、保护层厚度c≥30mm的要求。正截面纵向受拉主筋可能的合理布置有三种：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组①

配筋率：受压区高度：正截面抗弯承载力：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组②配筋率：受压区高度：正截面抗弯承载力：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组③配筋率：⑴

如果按单筋梁来计算：受压区高度：正截面抗弯承载力：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组考虑混凝土受压性能要充分利用，

取ξ=ξb，则：混凝土受压区高度达到最大值：故：受压钢筋面积As'达到最小值：⑵

如果按双筋梁来计算：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组

Ⅰ当受压区使用R235

φ6时，As'=313.93(mm2)，钢筋根数n=11；

Ⅱ当受压区使用HRB335

φ12时，As'=218.63(mm2)，钢筋根数n=2.

采用以上两种情况，都会导致梁正截面上无法布置相应根数的受压区钢筋。

因此：不能按双筋梁来设计。土木工程学院

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混凝土实验梁设计组综上所述：与第二种方案相比，第一种方案的Mμ更大；第三种方案计算的实验梁正截面超筋，而且由于h0的减小，使得Mμ也没有第一种方案的大。所以，实验梁纵向受拉钢筋采用第一种布筋方案最为合适。

我们的实验梁就按照第一种情况布置纵向受拉钢筋。土木工程学院

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混凝土实验梁设计组2.按照结构力学的原理，根据纯弯段正截面抗弯承载力Mμ和实验梁的弯矩示意图，求出实验梁在实验中破坏前的最大荷载Pmax：

画出实验梁在荷载作用下的弯矩示意图：土木工程学院

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混凝土实验梁设计组由结构力学和上述的弯矩示意图可知：

实验梁未破坏前，纯弯段弯矩：