钢筋混凝土梁破坏初步设计计算书

初步设计计算书一、 构件尺寸1、确定梁的跨度2、梁截面尺寸二、 材料参数1、混凝土配合比计算本次试验梁制作采用32.5 号水泥、20mm~40mm 碎石、中砂，拟设计混凝土等级为C20的混凝土，混凝土标准差取5.0MPa 水泥：普通硅酸盐水泥，.水泥强度富余系数.中砂：,级配合格碎石：, 级配合格,1） 试配强度=⨯+=σ645.1,,k cu h cu f f2） 水灰比=⨯=5.32c cs k f 是否考虑水泥强度富余系数k c ?csb a h cu cs a f f f C Wααα+=, 由于混凝土深处在干燥环境容许的最大水灰比为 ，故最大水灰比取计算值3） 确定单位用水量查表，塌落度 mm 35~50mm 查表,用水量 kg ，可直接采用。

4） 计算单位水泥用量=⨯=CW W C 00 5） 查表得最小水泥用量为260kg ，故取为计算值6） 确定砂率对于采用最大粒径为的碎石配制的混凝土，当水灰比为时，其砂率值可选取= %7）计算单位砂、石用量采用体积法计算⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=⨯++++PGSWCSGSSGSWC01000110ρρρρ解联立方程得S、G则计算配合比：C：W：S：=G2、材料用量根据所设计梁截面和跨度，混凝土梁及立方体试件总体积：由计算配合比可得材料用量分别为Cm、Sm、Gm、Wm三、配筋计算试验提供钢筋级别 HRB335，箍筋级别可选用 HPB235，设计荷载为跨度3分点（距支座900）的两个荷载P/2作用，考虑本试验实际加载情况，需要考虑梁的自重。

（混凝土重度25KN/）梁自重为均布荷载，其均布力大小：1)选取受拉主筋：采用Φ12 的一级钢筋根，试验前预留三根长500mm的钢筋，用作测试其应力应变关系；架立筋选择2φ6或22)采取单筋截面设计:根据实际配筋验算适用条件1.适筋验算100.550y sbcf Af bhξξα==<=是否满足适筋或超筋配筋率：0%s A bhρ==因为1.430.450.45 2.145%300tyff⨯=⨯=min%hhρρ=>⋅=是否满足大于最小配筋率的要求2、承载力计算参照《混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）》的规定，单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力的计算，应符合下列规定：混凝土受压区高度应按下列公式确定：混凝土受压区高度尚应符合下列条件：式中，α1，β1——系数，当混凝土强度等级不超过C50 时，α1取为1.0，β1取为0.8；f ck——混凝土轴心抗压强度标准值，采用材性试验结果；h0——截面有效高度，纵向受压钢筋合力点至截面受压边缘的距离，h0= h-a；b , h ——试验梁矩形截面的宽度和高度；x ——混凝土受压区高度；f yk——受拉主筋抗拉强度标准值，采用材性试验结果；A s——受拉区纵向主筋的截面面积；a s——受拉区全部纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离，取a s＝20mm；ξb——相对界限受压区高度；E s——钢筋弹性模量，对Q235 钢材取E s＝2.1×105 N/mm2；εcu——正截面的混凝土极限压应变，当混凝土强度等级不超过C50 时取0.00333.由u M 反算P ：22123816/8u u P l ql M P M ql l⨯+=⎛⎫→=- ⎪⎝⎭4. 斜截面抗剪设计①求剪力设计值梁自重可视作均布荷载6225180120100.54/mm q N -=⨯⨯⨯= 梁截面的剪力为122m PV ql KN=+=支座处剪力为V= KN ，本实验中梁不设弯起钢筋，则剪力全部由混凝土和箍筋承担。

集中荷载对支座截面产生的剪力V F = KN ，则有，故对该矩形截面简支梁应考虑剪跨比的影响，其中a=900=950mm ，计算剪跨比，取λ=3.0HPB235钢筋的②验算截面尺寸018015165w h h ==-=165 1.3754120w h b ==< 一般梁 00.25c c m f bh V β=>截面符合抗剪要求 剪力图如下：（3）验算是否需要按计算配置箍筋故需要按计算配置箍筋（4）箍筋数量计算按仅配箍筋计算采用Φ8@540双肢箍，实有故满足设计要求配筋箍率箍筋间距和箍筋率满足要求4.正常使用荷载的计算式中，γμ——荷载分项系数的平均值，本次试验取γμ＝1.4；γ0——结构重要性系数，取γ0＝1.0；[γμ]——构件的承载力检验系数允许值，对于以主筋屈服的受弯破坏取[γμ]＝1.2；5.开裂荷载理论值的计算参照《水工混凝土结构设计规范（SL/T191-96）》，钢筋混凝土受弯构件的开裂弯矩为：式中，γm——截面抵抗矩塑性系数，对于矩形截面取γμ=1.55 ；f tk——混凝土轴心抗拉强度标准值，采用材性试验结果；I0——试验梁换算截面惯性矩；y0——试验梁截面形心轴至受拉边缘距离；αE——钢筋弹性模量和混凝土弹性模量之比：αE=E s/E c；E c——混凝土弹性模量，对C20 混凝土可取E c＝2.55×104 N/mm2；ρ——纵向受拉钢筋配筋率，对于钢筋混凝土受弯构件，取ρ=A s/bh。

混凝土强度的确定1. 单组混凝土试块强度确定方法：每一试块的抗压强度f cu按式f cu=P/A计算，以三个试件抗压强度的算术平均值作为该组立方体试块的抗压强度标准值f cu,k，精确至0.1MPa。

三个测定值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的±15％，则取中间值作为该组试件的抗压强度值；如有两个测值与中间值的差值超过中间值的±15％，则该组试件的试验结果无效。

2. 根据混凝土立方体试块的抗压强度标准值，采用如下统计公式计算该混凝土强度标准值：式中f ck——混凝土棱柱体抗压强度标准值；f cu,k——边长为150mm 的混凝土立方体抗压强度标准值；αc1——棱柱体强度与立方体抗压强度之比值，对普通混凝土，其强度等级≤C50 时，取αc1＝0.76，对高强混凝土C80，取αc1＝0.82，其间按线性内插法取用；αc2——对C40以上等级的混凝土考虑脆性折减系数，当≤C40时，取αc2＝1，对C80，取αc2＝0.87，其间按线性内插法取用；σfcu——混凝土立方体抗压强度的变异系数，对单组试验取σfcu＝0。

试验方案设计一、试验目的1. 通过试验初步掌握钢筋混凝土梁正截面受弯试验的试验方法和操作程序。

2. 通过试验了解钢筋混凝土梁受弯破坏的全过程。

3. 通过试验加深对钢筋混凝土梁正截面受力特点、变形性能和裂缝开展规律的理解。

4. 通过试验了解正常使用极限状态和承载能力极限状态下梁的受弯性能。

二、试验仪器及设备三、试验方案（一）根据初步计算结果画出配筋图（二）试验梁的加载及仪表布置1. 试验梁支承于台座上，通过千斤顶和分配梁施加两点荷载，由力传感器读取荷载读数。

2. 在梁支座和跨中各布置几个百分表？3. 在跨中梁侧面布置几排应变引伸仪测点或粘贴几个5*40mm的电阻应变片？4. 在跨中梁上表面布置几只应变片？5. 在跨中受力主筋中间位置各预埋几只应变片？四、试验量测数据内容各级荷载下位移、应变（钢筋、混凝土）、裂缝的发展情况（包括裂缝分布和最大裂缝宽度Ｗmax）。

五、试验步骤（一）试验准备1. 试件的制作。

2. 混凝土和钢筋力学性能试验3. 试件两侧用稀石灰刷白试件，用铅笔画40mm×100mm 的方格线（以便观测裂缝），粘贴应变引伸仪测点。

4. 根据试验梁的截面尺寸、配筋数量和材料强度标准值计算试验梁的承载力、正常使用荷载和开裂荷载。

（二）试验加载（设计一个荷载分级表格）1. 对试验梁进行预加载。

如何分级？2. 调整仪表并记录仪表初读数。

4.对试验梁分级加载，如何分级？5. 当达到试验梁开裂荷载的90％时，改为多少进行加载？6. 开裂后怎么加载？7. 当达到正常使用荷载时，荷载持续5 分钟后，记录电阻应变仪、百分表和手持式应变仪读数。

8. 超过正常使用荷载后继续加载，按什么进行加载？9. 当达到试验梁破坏荷载的90％时，改为多少进行加载？直至试验梁达到极限承载状态，记录试验梁承载力实测值。

10. 当试验梁出现明显较大的裂缝时，撤去百分表，加载到试验梁完全破坏，记录混凝土应变最大值和荷载最大值。

11. 卸载，记录试验梁破坏时裂缝的分布情况。

（三）人员分工试验总指挥 1 人，负责对现场实测数据的观察判断构件的受力阶段并决定加载的程序；试验加载1人，负责控制电动油泵站或手动油泵，根据力传感器的读数稳定每级加载量；测读电阻应变仪1人，负责电阻应变仪的检查和调试，测读并记录各个电阻应变片的读数；测读手持式应变仪1人，负责测读并记录手持式应变仪的读数；测读百分表1人，负责测读并记录百分表读数；观察裂缝2人，负责观测裂缝的开展情况，并对裂缝进行描绘。

六、记录试验数据设计试验记录表格；记录各级荷载下位移、应变、开裂荷载、破坏荷载、极限荷载；绘制裂缝分布图。

七、试验数据处理跨中挠度修正，跨中弯矩计算、正截面应变修正、主筋应变修正（取平均值）、混凝土受压应变画出曲线图（考虑自重、分配梁等荷载的影响修正）绘制M-f曲线、M-εs曲线、M-εc曲线、在各级荷载下，截面的应变沿高度的分布δ-H曲线八、实验结果与分析九、思考题与实验体会。