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1、砼结构设计原理砼结构设计原理课程教学实验课程教学实验钢筋混凝土梁正截面强度试验指导书钢筋混凝土梁正截面强度试验指导书（土木工程专业适用）土木工程专业适用）实验性质：实验性质：综合性实验综合性实验沈阳建筑大学土木工程学院结构工程实验室沈阳建筑大学土木工程学院结构工程 实验室二00六年三月年三月钢筋混凝土梁正截面强度试验实验指导书一、实验性质钢筋混凝土梁正截面强度试验是综合性试验，要求学生在教师的指导下独立完 成。通过综合性实验，使学生进一步巩固和加强钢筋混凝土基本理论的掌握和训 练，拓宽学生的知识面，培养学生综合运用钢筋混凝土的基本原理去解决实际问 题的能力、查阅文献的能力、操作和使用现代仪器设
2、备的能力和深入处理实验数 据的能力，使学生的实验素质达到一个更高的层次，为从事科学研究打下良好的 基础。二、实验目的1、通过试验观察适筋梁、少筋梁及超筋梁的破坏过程及破坏特征。2、观察适筋梁纯弯段在使用阶段的裂缝宽度及裂缝间距。3、实测材料强度、梁的挠度及极限荷载。4、比较适筋梁、少筋梁及超筋梁的破坏形态及破坏荷载，比较其挠度。5、通过 试验初步了解混凝土简支梁正截面试验的一般原理和方法，并分析测得的数据。三、实验原理根据钢筋混凝土梁正截面承载力计算的方法，在教师的指导下进行钢筋混凝土的 少筋梁、适筋梁和超筋梁的设计，并且保证在梁发生正截面破坏前斜截面不发生 破坏，以便观察正截面的各种破坏形态
3、。一般受鸾轲晔正觎面受力的汁耕段J由曲戢聚渥掃 如斟L闍丄W*亠J.曲址其受力卞誓肯三卒阶6如图卫所亦锚筋魁尊上中協廉、适窮梁和超苗罄: 2 ill!f：k.U I ： Hi.：-； .j jS-lJ用3农即购柞H嘶谢咪击DiE冊垃坏q柿)同妃的逐爆？ W巾出霸监体试醴按叭 m-m巴恂杵酋秋热if熔 机m配納年口右匕 还和的筋曲混倒I-的强度等级有关，对于常用的钢筋和混凝土等级来说，受弯构件的破坏形态取决 于配筋率P主要有适筋梁破坏、超筋梁破坏和少筋梁破坏三种形态。1.适筋梁破坏纵向受拉钢筋配筋率适中(pminSpSpb )的梁称为适筋梁。适筋梁发生正截面破坏 时，其破坏特征是：破坏首先从受拉
4、区开始，受拉钢筋先发生屈服，直到受压区 边缘混凝土达到极限压应变scu,受压区混凝土被压碎而告终。从钢筋开始屈服到 受压区混凝土达到极限压应变这一过程中，受拉区混凝土的裂缝逐渐扩展、延伸，梁的挠度明显加大，受拉钢筋和受压区混凝土都呈现出明显的塑性性质，破 坏常给人们以明显预兆。这种破坏属于“延性破坏”。2.超筋梁破坏受拉钢筋的配筋率超过最大配筋率pb的梁，称为超筋梁。这种梁由于受拉钢筋 配置过多，在外荷载作用下，受拉钢筋尚未屈服时，受压区混凝土即被压碎而破 坏。破坏时，受拉区钢筋还处于弹性阶段，裂缝宽度小，梁的挠度小，破坏突 然，没有明显的预兆，该种破坏属于“脆性破坏”。这种梁一旦破坏会给人们
5、带来 突然性的危害，又浪费钢材，所以规范不允许将受弯构件设计成超筋梁。 3少筋梁破坏受拉钢筋的配筋率少于最小配筋率pmin的梁，称为少筋梁。这种梁，当受拉区 混凝土一旦开裂，裂缝截面的全部拉力转由钢筋承担，而钢筋又配置过少，其拉 应力很快超过屈服强度并进入流幅阶段，造成整个构件迅速被撕裂，甚至钢筋被 拉断而破坏卩“一裂即坏”。破坏突然，没有明显预兆，属于“脆性破坏”。这种 梁破坏时，受压区混凝土的强度得不到充分发挥，破坏造成的危害严重，故规 范也不允许将受弯构件设计成少筋梁。单筋矩形截面梁承载力计算公式，如下：x=O:Asfy=alfcbxM=O:x M=alfcbx hO 2式中:fy钢筋的
6、抗拉强度设计值；As纵向受拉钢筋的截面面积;fc混凝土轴 心抗压强度设计值；al系数；b截面的宽度；x混凝土受压区高度；hO截面 有效高度；M截面弯矩设计值。公式的适用条件由于两个基本公式是根据适筋破坏推得，因此要使公式成立必须满足下列适用条 件：为防止发生超筋破坏，应满足：b(或 ppb，或 xpmin(或Aspminbh) bhOhO式中：pmin一纵向受力钢筋最小配筋率，规范规定，对于受弯构件、偏心受 拉和轴心受拉构件的纵向受力钢筋最小配筋率pmin不应小于0.2%和45ftfy中的较大值；在设计中应保证钢筋混凝土梁斜截面不发生破坏。按照“强剪弱弯”的原则进行设 计。受弯构件斜截面受剪承
7、载力计算公式，是以剪压破坏为依据建立的半理论半 经验公式。当截面仅配箍筋时，对于矩形、T形和I字形截面的一般受弯构件：VVcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0 s式中：V受弯构件计算截面的剪力设计值；Vcs构件斜截面上混凝土和箍筋 的受剪承载力设计值；ft混凝土的抗拉强度设计值；b矩形截面宽度，T形、I 字形截面的腹板宽度；h0截面有效高度；fyv箍筋的抗拉强度设计值；Asv 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积：Asv=nAsvl，此处，n为在同一截 面内箍筋的肢数，Asvl为单肢箍筋的截面面积；s沿构件长度方向的箍筋间距。对于集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对
8、支座截面或节点边缘 所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况）的独立梁，仅配箍筋时：VVcs=1.75Aftbh0+fyvsvh0 九+ls式中：九一计算截面的剪跨比，可取X=ah0；当九3时， 取九=3；集中荷载作用点至支座之间的箍筋，应均匀配置。公式的适用条件截面限制条件（上限值）为了避免因截面过小、配箍过多而发生斜压破坏，规范给出了斜截面最大受 剪承载力的上限值：当hw4时：V6 时：Vpsvmin=0.24 bsfyv此外，为了保证构件在剪力作用下能可靠工作，规范对箍筋的最大间距，以 及箍筋的最小直径，也做出了规定。四、试件设计及制作1、试件设计设计的混凝土强度为C20 （C25），
9、纵向受力钢筋为1、11级（要求I级钢筋、适端部带弯钩、II级钢筋不带弯钩），箍筋为I级钢，少筋梁（L-1或L-1） 筋梁（L-2或L-2）、超筋梁（L-3或L-3）的配筋见图4和表1。表1钢筋混凝土梁明细表项 目 L-1 L-2 L-3 L-1 号筋24 212 222 2根8号线216 322 号筋204 206 206 28 28 28 号筋 04100 04100 04100 08100 0860 085011700 700 700 700 700 70012700 700 700 700 700 700宽度高度保护层(mm)(mm)(mm) 120 120 120 120 120 12
10、0240 240 240 240 240 24025 25 25 20 20 20L2 L-3，图4梁L1、2、3配筋图呦卜卑讯卯;n茹油r*瞒麴竝新除刁慟和 嚨與J!遐(SsW .1-1L-21,融囂据凝上保护壓厚瘦E；3虫代衣册盼芟诱励，中 KHPB235fflJKH絳*Wl!1力加JKit说明;1, 混凝上强度聲级吃弓：2, 混凝土棵护层厚度20；3, 虫代AHR盼巧钢筋， *代表HP翻5钢祐罔斗菜Ll I 2 . 3配筋图2、试件制作试件采用钢模制作，平板振捣器振捣，常温下养护，制作试件的同时预留混凝土 150x150x150mm立方体试块和纵向受力钢筋试样，以测得混凝土和钢筋的实际
11、强度。五、加载装置采用两点对称加载，梁中部为纯弯段，加载采用油压千斤顶，加载方式、测试仪 表布置如图5所示。试验数据采用SL2101B5+静态电阻应变仪采集数据。千斤 顶、分配梁应与试件在同一平面并对中。机电百分表，fA、fB用来测定支 座沉降值，fC用来测量跨中挠度。图5六、安全注意事项1、试验区域要整洁；2、加载系统稳定可靠；3、仪表安装应轻拿轻放，并绑好安全绳；4、试验中不得触动仪器仪表，以免影响读数的准确性；5、试验梁下中应设安全架，以免破坏时伤害操作者和损坏仪器。七、加荷程序1、预加载，级距取20%的标准荷载，共二级，其目的是检查整个试验工作是否 正常。2、正式试验，采用分级加荷法，荷载分级不宜超过计算破坏荷载的10% （构件 开裂前宜取标载的5%,直加到裂缝出现，以确定开裂荷载值）。作用在构件上的试验设备重量及构件自重应作为第一次加荷的一部分。每级加荷 后宜保持10分钟，待变形稳定后再进行读数和观察（记录表格见试验报告）。八、试验数据整理1、描述适筋梁破坏的全过程，并与超筋梁、少筋梁相比较；2、绘制适筋梁、少筋梁及超筋梁的荷载一挠度曲线；3、绘制适筋梁的裂缝开展图；4、求实测极限弯距Mus与计算极限弯距M之比。
