钢筋混凝土简支梁静载实验试验设计

钢筋混凝土简支梁静载实验试验设计

钢筋混凝土简支梁静载实验试验设计

背景：略

一、 实验目的

1．使同学们对混凝土受弯构件的受力破坏过程有一个实际的认识；

2．学习编制结构实验的计划与组织实施；

3．熟悉对实验数据进行总结和分析，并对结构性能进行评定。

二、试验梁资料介绍

梁全长L=1.7m ,计算跨度L 0=1.6m ，使用状态设计荷载值Q s =10kN/m,承载力设计荷载值Q u =15kN/m 。梁截面型式：矩形，梁宽×梁高=100mm ×180mm ，受拉主筋保护层厚度c=20mm ，配筋见图1。

拟定计划

（一）拟定加载方案

该试验为短期破坏性试验，在室内进行，采用二集中力四分点等效荷载，试件反位安装，见图2。

1．计算等效荷载

梁跨中截面为控制截面

（1）计算使用状态短期试验荷载F s

在设计均布荷载Qs 作用下跨中弯矩

A-A 截面

B-B 截面 154mm

26mm

图1

M s=Q s L02/8=10×1.62/8=3.2(kN﹒m)

使用状态短期试验荷载F s作用下跨中弯矩

M Fs=F s L0/8

由于M Fs= M s故有F s L0/8= Q s L02/8

F s= Q s L0 =10×1.6=16(kN)

（2）计算承载力试验荷载值F u

F u= Q u L0 =15×1.6=24(kN)

（3）估算开裂荷载值F cr

估算M cr

查规范得：钢筋弹性模量E s=2.1×105 MPa，混凝土弹性模量E c=2.55×104 MPa 混凝土极限抗拉强度f t=1.1 MPa。

弹性模量比n= E s / E c =8.235 A s=226.19mm2

M cr =0.292［1+5nA s/bh］bh2f t

=0.292×［1+5×8.235×226.19/(100×180)］×100×1802×1.1

=1579150（N﹒mm）

F cr=8 M cr / L0 =8.0(kN)

（4）计算自重等效荷载F gk

结构所承受的荷载通常包含自重和外力，而梁安装就位后自重已产生，故计算所得的试验荷载应由两部分组成即外加荷载+自重（及加载设备重力），考虑试验加载值大小时应扣除自重影响。由于F s等均为等效荷载，故自重也应换算成等效荷载。

查规范得混凝土容重γ=25.0kN/m3，梁自重g k=γbh=0.45 kN/m

若假定梁无自重，其自重作为外荷载加上去，跨中弯矩

M g k =g k (0.05+0.4)2/2- g k×0.42/2

=0.0096 kN

F gk =8 M g k /L0=0.05 kN

自重影响可以忽略不计。

故外加荷载值为F crˊ=8kN

F sˊ= 16kN

F uˊ=24kN

2．计算加载级差，确定加载顺序

（1）加载级差

达到F s前级差：20% F s=3.2 kN

达到F s后级差：10% F s=1.6 kN

临裂级差：5% F s=0.8kN

接近承载力试验荷载时级差：5% F u=1.2 kN

（2）加载顺序

预加载(kN)：0 -- 3.2-- 0

正式加载(kN)：

0--3.2—6.4--7.2—8.0—(8.8—9.6)—10.4—11.2—12.0--12.8--16.0--17.6—19.2—2

0.8—22.4—24.0—25.2—26.4--28.8—30.0--31.2--32.4—33.6—34.8—36.0—37.2—38.4—39.6—40.8—42.0—43.2—44.4—45.6—46.8—48.0…

（二）拟定观测计划

1．测点选择及布置

（1）挠度

由于需作挠曲曲线，故沿梁跨度方向四分点上布置3分测点，两支座处各布置1个，共5个，自西向东统一编号为1＃～5＃，见图。

（2）应变

a．受拉主钢筋应变

由于受拉区混凝土开裂退出工作，为确定中截面应变分布沿受拉主钢筋轴线方向布置编号为1＃，见图。

b．混凝土截面应变分布

沿中截面高度布置应变片，以确定截面应变分布及中性轴随荷载变化而下移的情况，自下而上统一编号2＃～6＃，见图。

（3）裂缝

为准确确定开裂荷载实测值，在纯弯段的受拉表面沿受拉主筋方向连续搭接布置裂缝监测片，见图。当应变片读数突变时的荷载即为开裂荷载。裂缝宽度的量测用读数显微镜。

2．荷载持续时间

正常级差下t=10min

在使用状态短期荷载试验作用下t=30min

3．观测方法

裂缝监测片在开裂前跟踪读数，开裂后不读。

最大挠度测点边记录边整理，求出差值和总差。

超过使用状态短期荷载试验后，主筋应变跟踪读数。

（三）设备计划

1．加载设备

千斤顶、压力传感器、电子秤、分载梁和反力架各一，支座及支座垫板2套。（四组共用）

2．观测用仪器仪表

DH3818静态电阻应变仪一台

百分表及磁性表座5套，仪表架5个

千分表及夹具2套、弦式应变计5个、转换箱1台、读数仪1台

读数显微镜1个，塞尺1把

混凝土应变片工作片6片、补偿片1个，型号100mm×3mm R=120ΩK=2.08 钢筋应变片工作片1片、补偿片1个，型号3mm×2mm R=120ΩK=2.08 记录板2块

试验准备

1．钢筋下料，弯钢筋2．测点处理，贴钢筋片、焊线、防潮

3．浇注混凝土、养护 4. 划线、贴混凝土片、焊线、防潮，编号

5.标压力传感器

6.梁安装就位

7.焊连接导线、接桥、应变仪调试

8.安装百分表