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。
26mm
B-B 截面 A-A 截面
图1
（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
拟定计划
M s =Qs L 02/8=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 =Fs L 0/8
由于M Fs = Ms 故有F s L 0/8= Qs L 02/8
F s = Qs L 0 =10×1.6=16(kN)
（2）计算承载力试验荷载值F u
F u = Qu L 0 =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= Es / Ec =8.235 A s =226.19mm2
M cr =0.292［1+5nAs /bh］bh 2f t
=0.292×［1+5×8.235×226.19/(100×180) ］×100×1802×1.1 =1579150（N ﹒mm ）
F cr =8 Mcr / 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 gk =gk (0.05+0.4)2/2- gk ×0.42/2
=0.0096 kN
F gk =8 M gk /L0=0.05 kN
自重影响可以忽略不计。
故外加荷载值为F cr ˊ=8kN
F s ˊ= 16kN
F u ˊ=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% Fs =3.2 kN
达到F s 后级差：10% Fs =1.6 kN
临裂级差：5% Fs =0.8kN
接近承载力试验荷载时级差：5% Fu =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----17.6—19.2—20.8—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=120Ω K=2.08 钢筋应变片工作片1片、补偿片1个，型号3mm ×2mm R=120Ω K=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