钢筋混凝土梁斜压实验
专业：土木工程
年级：2012级
课程：《混凝土结构原理》
学号：12040530
组号：斜压实验
姓名：张琼图
指导老师：乔崎云
完成时间：2014.12.14
钢筋混凝土梁斜压实验
一、实验任务
1.了解钢筋混凝土梁受剪破坏的过程，验证受弯构件的斜截面强度计算方法，加深理解箍筋在斜截面抗剪中的作用。
2.了解对钢筋混凝土结构进行试验研究的方法。
3.得到进行钢筋混凝土结构试验的一些基本技能的训练。
二、实验设备和仪器
（1）根据实验要求，试验梁的混凝土等级为C45，
（Fc=22N/mm2，ft=1.80 N/mm2）钢筋：纵筋2φ12
试件尺寸：b＝100mm；h＝160mm；L＝1700mm；a=220mm，,
b=147mm，c=966mm
1—试验梁；2—滚动铰支座；3—固定铰支座；4—支墩；5—分配梁滚动铰支座；
6—分配梁滚动铰支座；7—集中力下的垫板；8—分配梁；9—反力梁及龙门架；10—千斤顶；
图2 梁受剪试验装置图
2．实验所需仪器：
手动油压千斤顶1个，测力仪及压力传感器各1个；静态电阻应变仪一台；百
分表及磁性表座各3个；刻度放大镜、钢卷尺；支座、支墩、分配梁。
三、实验方案
1. 加载装置
梁的实验荷载一般较大，多点加载常采用同步液压加载方法。构件实验荷载
的布置应符合设计的规定，当不能相符时，应采用等效荷载的原则进行代换，使
构件实验的内力图与设计的内力图相近似，并使两者的最大受力部位的内力值相等。采用分级加载，每级载荷10kN，直至破坏，记录数据及其过程。
2. 测试内容及测点布置
测试内容钢筋及混凝土应变、挠度和裂缝宽度等。
本次实验测试具体项目：梁挠度；裂缝发展情况；开裂荷载；破坏荷载。
挠度测点三个：跨中点，支座沉降点（2个）
四．实验过程描述
如上图所示，当荷载加到60kN时，开始出现裂缝。梁的变形并不明显，随着载荷继续增大，裂缝出现延伸增多，裂缝主要出现在梁的下边和斜压区域，当载荷达到121.02时，梁发生脆性破坏，无任何征兆，且破坏过程比较短，比较激烈。与斜拉、剪压实验相比，能够承受的载荷比较高。
五．实验数据及其处理
实验记录图表如下：
荷载（kN）挠度
0 0
11.46 0.27
20 0.52
30.2 0.81
40.1 1.17
50.49 1.53
60.1 1.89
70.34 2.24
80.15
2.56 90.2
2.91 100.2
3.25 111.17
3.69 121.02
4.05
差异原因：（1）实验操作过程误差。（2）仪器误差。
（3）记录误差。（4）钢筋在加载停止时，可能出现回缩。 计算受剪承载力理论数值
忽略纵筋的销栓力、弯起钢筋的抗剪，骨料咬合力以及混凝土梁的自重，仅考虑混凝土抗剪。
0c u f 1
75.1bh V V t +==λ 其中λ取1.5 代入数据得=u V 20kN 结果分析
因不考虑纵筋的销栓力、弯起钢筋的抗剪，骨料咬合力，并且没有计算箍筋的承载力，误差较大，可见箍筋在受剪承载力中起了非常大的作用。
本次实验数据对比，误差存在，产生误差的主要原因有三点：
1计算时没有考虑梁的自重、骨料的咬合力以及纵筋的销栓力，没有算箍筋承载力而实验时
1、混凝土保护层厚度是指（） (B) 受力钢筋的外皮至混凝土外边缘的距离 2、单筋矩形截面梁正截面承载力与纵向受力钢筋面积A s的关系是（） (C) 适筋条件下，纵向受力钢筋面积愈大，承载力愈大 3、少筋梁正截面受弯破坏时，破坏弯矩是（） (A) 小于开裂弯矩 4、无腹筋梁斜截面受剪破坏形态主要有三种，对同样的构件，其斜截面承载力的关系为（） (B) 斜拉破坏<剪压破坏<斜压破坏 5、混凝土柱的延性好坏主要取决于（） (B) 纵向钢筋的数量 二、选择题 1、单筋矩形截面受弯构件在截面尺寸已定的条件下，提高承载力最有效的方法是（） (A) 提高钢筋的级别 2、在进行受弯构件斜截面受剪承载力计算时，对一般梁(h w/b≤，若V>c f c bh0，可采取的解决办法有（） (B) 增大构件截面尺寸 3、轴心受压构件的纵向钢筋配筋率不应小于(C) % 4、钢筋混凝土剪扭构件的受剪承载力随扭矩的增加而(B) 减少 5、矩形截面大偏心受压构件截面设计时要令x=b h0，这是为了（） (C) 保证破坏时，远离轴向一侧的钢筋应力能达到屈服强度 二、选择题 1、对构件施加预应力的主要目的是（） (B) 避免裂缝或减少裂缝（使用阶段），发挥高强材料作用 2、受扭构件中，抗扭纵筋应（） (B) 在截面左右两侧放置
3、大偏心受拉构件的破坏特征与（）构件类似。 (B) 大偏心受压 4、矩形截面小偏心受压构件截面设计时A s可按最小配筋率及构造要求配置，这是为了（） (C) 节约钢材用量，因为构件破坏时A s应力s一般达不到屈服强度。 5、适筋梁在逐渐加载过程中，当纵向受拉钢筋达到屈服以后（） (C) 该梁承载力略有所增大，但很快受压区混凝土达到极限压应变，承载力急剧下降而破坏 二、选择题（每题 2 分，共 10 分） 1．热轧钢筋经过冷拉后（）。 A．屈服强度提高但塑性降低 2．适筋梁在逐渐加载过程中，当正截面受力钢筋达到屈服以后（）。 D．梁承载力略有提高，但很快受压区混凝土达到极限压应变，承载力急剧下降而破坏3．在进行受弯构件斜截面受剪承载力计算时，对一般梁（h w/b≤），若 V＞βc f c bh0,可采取的解决办法有（）。 B．增大构件截面尺寸 4．钢筋混凝土柱子的延性好坏主要取决于（）D．箍筋的数量和形式 5．长期荷载作用下，钢筋混凝土梁的挠度会随时间而增长，其主要原因是（）。D．受压混凝土产生徐变 二、选择题：（每题 2 分，共 10 分） 1．有三种混凝土受压状态：a 为一向受压，一向受拉，b 为单向受压，c 为双向受压，则 a、b、c 三种受力状态下的混凝土抗压强度之间的关系是（）。 C．c>b>a 2．双筋矩形截面正截面受弯承载力计算，受压钢筋设计强度规定不超过 400N/mm 2 ，因为（）。 C．混凝土受压边缘此时已达到混凝土的极限压应变 3．其它条件相同时，预应力混凝土构件的延性通常比钢筋混凝土构件的延性（）B．小些4．无腹筋梁斜截面的破坏形态主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。这三种破坏的性质是（）。 A．都属于脆性破坏
钢筋混凝土梁正截面实验 一、实验目的 1.通过对钢筋混凝土梁的承载力、应变、挠度及裂缝等参数的测定，熟悉钢筋 混凝土受弯构件正截面破坏的一般过程及其特征，加深对书本理论知识的理解。 2.进一步学习常规的结构实验仪器的选择和使用操作方法，培养实验基本技 能。 3.掌握实验数据的整理、分析和表达方法，提高学生分析与解决问题的能力。 二、实验设备和仪器 1.试件—钢筋混凝土简支梁1根、尺寸及配筋如图所示。 混凝土设计强度等级：C25 钢筋：纵筋2φ8，Ⅰ级（实际测得钢筋屈服强度为390Mpa，极限抗拉强度为450 Mpa）箍筋：φ6＠100，Ⅰ级 试件尺寸： b＝100mm； h＝150mm； L＝1100mm； 制作和养护特点：常温制作与养护 2．实验所需仪器： 手动油压千斤顶1个，测力仪及压力传感器各1个；静态电阻应变仪一台；百分表及磁性表座各3个；刻度放大镜、钢卷尺；支座、支墩、分配梁。 三、实验方案 为研究钢筋混凝土梁的受力性能，主要测定其承载力、各级荷载下的挠度
和裂缝开展情况，另外就是测量控制区段的应变大小和变化，找出刚度随荷载变化的规律。 1. 加载装置 梁的实验荷载一般较大，多点加载常采用同步液压加载方法。构件实验荷载的布置应符合设计的规定，当不能相符时，应采用等效荷载的原则进行代换，使构件实验的内力图与设计的内力图相近似，并使两者的最大受力部位的内力值相等。 作用在试件上的实验设备重量及试件自重等应作为第一级荷载的一部分。确定试件的实际开裂荷载和破坏荷载时，应包括试件自重和作用在试件上的垫板，分配梁等加荷设备重量（本实验梁的跨度小，这些影响可忽略不计）。 2. 测试内容及测点布置 测试内容钢筋及混凝土应变、挠度和裂缝宽度等。 本次实验测试具体项目：正截面应变；纵向受力钢筋应变；梁挠度；裂缝发展情况；开裂荷载；屈服荷载；破坏荷载。 纯弯区段混凝土表面布置5个电阻应变片（自行设计测点位置），实验前完成应变片粘贴工作。另外梁内受拉主筋各布有电阻应变片1片。 挠度测点三个：跨中点，支座沉降点（2个）。 3. 实验步骤 实验为半开放式：实验前，学生应仔细阅读实验指导书，了解实验过程，在指导教师解答提问、讲明注意事项之后，由学生自己提具体实施方案，经指导教师同意后，分组（每组不多于10人）自行操作实验。教师给出实验所需的仪器设备并实时指导。 具体实验步骤如下： （1）考察实验场地及仪器设备，听实验介绍，写出实验预习报告。
《混凝土结构设计原理》作业1、2、3、4参考答案 作业1 一、选择题 A D A DC DBA 二、判断题 1．× 2．√3.×4.×5．×6．√7．×8．×9．√10．√ 三、简答题 1．钢筋和混凝土这两种物理和力学性能不同的材料，之所以能够有效地结合在一起而共同工作，其主要原因是什么？ 答：1）钢筋和混凝土之间良好的黏结力； 2）接近的温度线膨胀系数； 3）混凝土对钢筋的保护作用。 2．试分析素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的差异。 答：素混凝土梁承载力很低，受拉区混凝土一开裂，裂缝迅速发展，梁在瞬间骤然脆裂断开，变形发展不充分，属脆性破坏，梁中混凝土的抗压能力未能充分利用。 钢筋混凝土梁承载力比素混凝土梁有很大提高，受拉区混凝土开裂后，钢筋可以代替受拉区混凝土承受拉力，裂缝不会迅速发展，直到钢筋应力达到屈服强度，随后荷载略有增加，致使受压区混凝土被压碎。梁破坏前，其裂缝充分发展，变形明显增大，有明显的破坏预兆，结构的受力特性得到明显改善。同时，混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力得到充分利用。 3．钢筋混凝土结构设计中选用钢筋的原则是什么？ 答：1）较高的强度和合适的屈强比； 2）足够的塑性； 3）可焊性； 4）耐久性和耐火性 5）与混凝土具有良好的黏结力。 4．什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义是什么？ 答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。 结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。 结构或构件达到最大承载能力、疲劳破坏或者达到不适于继续承载的变形时的状态，称为承载能力极限状态。 结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态，称为正常使用极限状态。 5．什么是结构上的作用？结构上的作用分为哪两种？荷载属于哪种作用？ 答：结构上的作用是指施加在结构或构件上的力，以及引起结构变形和产生内力的原因。 结构上的作用又分为直接作用和间接作用。荷载属于直接作用。 6．什么叫做作用效应？什么叫做结构抗力？ 答：直接作用和间接作用施加在结构构件上，由此在结构内产生内力和变形，称为作用效应。 结构抗力R是指整个结构或构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载力和刚度等。 作业2 一、选择题 ACCCD 二、判断题 1．√2．√3．×4．×5．×6．√7．×8．√ 三、简答题 1．钢筋混凝土受弯构件正截面的有效高度是指什么？ 答：计算梁、板承载力时，因为混凝土开裂后，拉力完全由钢筋承担，力偶力臂的形成只与受压混凝土边缘至受拉钢筋截面重心的距离有关，这一距离称为截面有效高度。 2．根据配筋率不同，简述钢筋混凝土梁的三种破坏形式及其破坏特点? 答：1）适筋破坏；适筋梁的破坏特点是：受拉钢筋首先达到屈服强度，经过一定的塑性变形，受压区混凝土被压碎，属延性破坏。2）超筋破坏；超筋梁的破坏特点是：受拉钢筋屈服前，受压区混凝土已先被压碎，致使结构破坏，属脆性破坏。3）少筋破坏；少筋梁的破坏特点是：一裂即坏，即混凝土一旦开裂受拉钢筋马上屈服，形成临 的含义及其在计算中的作用是什么？ 界斜裂缝，属脆性破坏。3．在受弯构件正截面承载力计算中， b 答：是超筋梁和适筋梁的界限，表示当发生界限破坏即受拉区钢筋屈服与受压区砼外边缘达到极限压应变同时发生时，受压区高度与梁截面的有效高度之比。其作用是，在计算中，用来判定梁是否为超筋梁。
钢筋混凝土梁计算 一、设计要求: C30 结构安全等级: 一级 混凝土强度等级: C30 钢筋等级: HRB335 弯矩设计值M＝150.000000（kN-m） 矩形截面宽度b＝250.0（mm） 矩形截面高度h＝500.0（mm） 钢筋合力点至截面近边的距离a＝35.0（mm）二、计算参数: 根据设计要求查规范得: ◇重要性系数γ0＝1.1 ◇混凝土C30的参数为: 系数α1＝1.00 系数β1＝0.80 混凝土轴心抗压强度设计值fc＝14.3（N/mm2） 混凝土轴心抗拉强度设计值ft＝1.43（N/mm2） 正截面混凝土极限压应变εcu＝0.00330 ◇钢筋HRB335的参数为: 普通钢筋抗拉强度设计值fy＝300（N/mm2） 普通钢筋弹性模量Es＝2.0（×100000N/mm2）
三、计算过程: ◇截面有效高度: h0＝h－a＝465.0（mm） ◇相对受压区高度计算: ξb＝β1／（1＋fy／Es／εcu）＝0.550 ξ＝1－√￣［1－2×γ0×M／（α1×fc×b×h0×h0）］＝0.243 ξ≤ξ b ◇钢筋截面面积计算: As＝α1×fc×b×h0×ξ／fy＝1208.0（mm2） ◇配筋率验算: 规范要求最小配筋率ρmin＝取大者（0.2％，45×ft／fy％）＝0.21（%） As≥ρmin×b×h＝262.5（mm2） ─────单筋矩形截面受弯构件正截面配筋计算书─────C15二级 一、设计要求: 结构安全等级: 二级 混凝土强度等级: C15 钢筋等级: HRB335 弯矩设计值M＝150.000000（kN-m） 矩形截面宽度b＝250.0（mm）
四、计算题（要求写出主要解题过程及相关公式，必要时应作图加以说明。每题15分。） 第3章 轴心受力构件承载力 1．某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN ，计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =），环境类别为一类。确定柱截面积尺寸及纵筋面积。（附稳定系数表） 2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高l 0=H =5.60m ， 混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB335级（2'/300mm N f y =），环境类别为一类。 确定该柱截面尺寸及纵筋面积。（附稳定系数表） 3．某无侧移现浇框架结构底层中柱，计算长度m l 2.40=，截面尺寸为300mm ×300mm ，柱内配有416纵筋（2'/300mm N f y =），混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），环境类别为一类。柱承载轴心压力设计值N=900kN ，试核算该柱是否安全。（附稳定系数表） 第4章 受弯构件正截面承载力 1．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25,f c =11.9N/mm 2， 2/27.1mm N f t =, 钢筋采用HRB335，2/300mm N f y =截面弯矩设计值M=165KN.m 。环境类别为一类。求：受拉钢筋截面面积。 2．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25，22/9.11,/27.1mm N f mm N f c t ==，截面弯矩设计值M=125KN.m 。环境类别为一类。 3．已知梁的截面尺寸为b ×h=250mm ×450mm;受拉钢筋为4根直径为16mm 的HRB335钢 筋，即Ⅱ级钢筋，2 /300mm N f y =，A s =804mm 2；混凝土强度等级为C40，22/1.19,/71.1mm N f mm N f c t ==；承受的弯矩M=89KN.m 。环境类别为一类。验算此梁截面是否安全。 4．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C40， 22/1.19,/71.1mm N f mm N f c t ==，钢筋采用HRB335，即Ⅱ级钢筋，2/300mm N f y =， 截面弯矩设计值M=330KN.m 。环境类别为一类。受压区已配置3φ20mm 钢筋，A s ’=941mm 2,求受拉钢筋A s 5．已知梁截面尺寸为200mm ×400mm ，混凝土等级C30，2/3.14mm N f c =，钢筋采用 HRB335，2 /300mm N f y =，环境类别为二类，受拉钢筋为3φ25的钢筋，A s =1473mm 2，受压钢筋为2φ6的钢筋，A ’s = 402mm 2 ；承受的弯矩设计值M=90KN.m 。试验算此截面是否安全。 6．已知T 形截面梁，截面尺寸如图所示，混凝土采用C30，
钢筋砼梁应力应变计算方法的探讨 余海森 （江西省交通科研院南昌 330038） 摘要：对于钢筋砼梁应力应变的计算，分别用桥梁规范中弹性体假定的应力计算方法和以砼处于弹塑性阶段的应力计算方法进行分析，通过算例比较两者计算结果的差异，提出一些个人的见解。关健词：桥梁工程；钢筋砼梁；应力应变值；计算方法；基本假定；弹性；弹塑性 0 前言 钢筋砼梁属于受弯构件。按《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(以下简称《桥规》)要求，对于钢筋砼受弯构件的设计，首先按承载能力极限状态对梁进行强度计算，从而确定构件的设计尺寸、材料、配筋量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于荷载效应；另外，尚需按正常使用极限状态对构件进行应力、变形、裂缝计算，验算其是否满足正常使用时的一些限值的规定。为检验钢筋砼梁的施工是否满足设计要求，均应对形成该梁的材料（钢筋及砼）进行强度检验，但由于砼的养护环境、工作条件及钢筋的加工、布置等方面，均存在试样与实际构件之间的差异，因而不能完全地说明该构件的工作性能。有时，按需要可对梁进行直接加载试验以量测荷载效应值，通过实测值与理论计算值的比较，以检验其工作性能是否能满足设计和规范的要求。通常情况下，我们不能直接测定梁体的应力值，只能通过实测梁体的应变值，进而求算其应力值。但钢筋砼结构属于非匀质材料，不能直接运用材料力学计算公式进行其应力及应变的计算，因此，本文按弹性阶段应力计算和弹塑性阶段应力计算2种方法进行分析比较。 1 按弹性阶段计算应力的方法 钢筋砼梁在使用阶段的工作状态可认为与施工阶段的工作状态相同，都处于带裂缝工作阶段，因此可按施工阶段的应力计算方法进行计算。 1.1 基本假定 《桥规》规定：钢筋砼受弯构件的施工阶段应力计算，可按弹性阶段进行，并作以下3项假定。 1.1.1 平截面假定 认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形后，仍保持为平面，平行于梁中性轴的各纵向纤维的应变与其到中性轴的距离成正比，同时由于钢筋与砼之间的粘结力，钢筋与其同一水平线的砼应变相等。其表达式为： εh/x=εh′/(h0-x) εg=εh′ 式中：εh′-为与钢筋同一水平处砼受拉平均应变； εh-为砼受压平均应变； εg-为钢筋平均拉应变； x-为受压区高度； h0-为截面有效高度。 1.1.2 弹性体假定 假定受压区砼的法向应力图形为三角形。钢筋砼受变构件处在带裂缝工作阶段，砼受压区的应力分布图形是曲线形，但曲线并不丰满，与直线相差不大，可以近似地看作呈直线分布，即受压区砼的 应力与应变成正比。 σh=εhEh 式中：σh-为砼应力； εh-为砼受压平均应变； E h-为砼弹性模量。 1.1.3 受拉区砼完全不能承受拉应力 在裂缝截面处，受拉区砼已大部分退出工作，但在靠近中和轴附近，仍有一部分砼承担着拉应力。由于其拉应力较小，内力偶臂也不大，因此，不考 虑受拉区砼参加工作，拉应力全部由钢筋承担。 σg=εgEg 式中：σg-为钢筋应力； εg-为受拉区钢筋平均应变； E g-为钢筋弹性模量。 1.2采用换算截面计算应力 根据同一水平处钢筋应变与砼的应变相等，将钢筋应力换算为砼应力，则钢筋应力为砼应力的n g 倍（n g=E g/E h）。由上述假定得到的计算图式与材料力学中匀质梁计算图非常接近，主要区别是钢筋砼梁的受拉区不参予工作。因此，将钢筋假想为受拉的砼，形成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面，即为换算截面，再按材料力学公式进行应
2011年课程考试复习题及参考答案 工程力学 计算题： 1.梁结构尺寸、受力如图所示，不计梁重，已知q=10kN/m，M=10kN·m，求A、B、C处的约束力。 2.铸铁T梁的载荷及横截面尺寸如图所示，C为截面形心。已知I z=60125000mm4，y C=157.5mm，材料许用压 应力[σc]=160MPa，许用拉应力[σt]=40MPa。试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件校核梁的强度。 3.传动轴如图所示。已知F r=2KN，F t=5KN，M=1KN·m，l=600mm，齿轮直径D=400mm，轴的[σ]=100MPa。 试求：①力偶M的大小；②作AB轴各基本变形的内力图。③用第三强度理论设计轴AB的直径d。 4.图示外伸梁由铸铁制成，截面形状如图示。已知I z=4500cm4，y1=7.14cm，y2=12.86cm，材料许用压应力[σc]=120MPa，许用拉应力[σt]=35MPa，a=1m。试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件确定梁截荷P。 5.如图6所示，钢制直角拐轴，已知铅垂力F1，水平力F2，实心轴AB的直径d，长度l，拐臂的长度a。 试求：①作AB轴各基本变形的内力图。②计算AB轴危险点的第三强度理论相当应力。
6.图所示结构，载荷P=50KkN，AB杆的直径d=40mm，长度l=1000mm，两端铰支。已知材料E=200GPa，σp=200MPa，σs=235MPa，a=304MPa，b=1.12MPa，稳定安全系数n st=2.0，[σ]=140MPa。试校核AB杆是否安全。 7.铸铁梁如图5，单位为mm，已知I z=10180cm4，材料许用压应力[σc]=160MPa，许用拉应力[σt]=40MPa， 试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件确定梁截荷P。 8.图所示直径d=100mm的圆轴受轴向力F=700kN与力偶M=6kN·m的作用。已知M=200GPa，μ=0.3，[σ]=140MPa。试求：①作图示圆轴表面点的应力状态图。②求圆轴表面点图示方向的正应变。③按第四强度理论校核圆轴强度。 9.图所示结构中，q=20kN/m，柱的截面为圆形d=80mm，材料为Q235钢。已知材料E=200GPa，σp=200MPa，σs=235MPa，a=304MPa，b=1.12MPa，稳定安全系数n st=3.0，[σ]=140MPa。试校核柱BC是否安全。
已知某钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸h b ?=250mm ×550mm ，混凝土强度等级为C30，配有422受拉钢筋，环境类别为一类。计算跨度0l =6m ，净跨n l ＝5.74m ，箍筋采用HPB235级。试求当纵向钢筋未弯起或截断,采用φ8@200双肢箍时，梁所能承受的均布荷载设计值(含自重)q g +为多少？ 解：（1）正截面抗弯荷载设计值： mm h 510405500=-= %2.0%19.1510 25022)4/14.3(4min 2 0=>=???==ρρbh A s mm h mm b f A f x b c s y 23851055.085.085.06.127250 3.1415203000=??=<=??==ξ m KN x h bx f KM c ?=- ???=-=5.203)2 6.127510(6.1272503.14)2 (0 m KN l K M q g /7.37620.1/5.2038/8220=?==+ （2）斜截面抗剪荷载设计值： %15.0%2.0200 2503.502min =>=??==sv sv sv bs A ρρ 满足要求。 KN h s A f bh f KV sv bv t 9.1943.676.1275102003.50221025.151025043.17.025.17.000=+=??? ?+???=+= 6混凝土梁承载力计算原理 6.1概述 本章介绍钢筋混凝土梁的受弯、受剪及受扭承载力计算方法。钢筋混凝土梁是由钢筋和混凝土两种材 料所组成，且混凝土本身是非弹性、非匀质材料。抗拉强度又远小于抗压强度，因而其受力性能有很大不 同。研究钢筋混凝土构件的受力性能，很大程度上要依赖于构件加载试验。建筑工程中梁常用的截面形式 如图 6-1 所示。 6.2正截面受弯承载力 6.2.1材料的选择与一般构造 1)截面尺寸 为统一模板尺寸以便施工，现浇钢筋混凝土构件宜采用下列尺寸： 梁宽一般为100 mm、120 mm、 150 mm、 180 mm、 200 mm、220 mm、 250 和 300 mm，以上按 50 mm模数递增。梁高200～800mm，模数为50mm，800mm以上模数为100 mm。梁高与跨度只比 主梁为 1/8 ～ 1/12 ，次梁为 1/15 ～ 1/20 ，独立梁不小于1/15（简支）和 1/20（连续）；梁高与梁宽之比在矩形截面梁中一般为2～ 2.5 ，在 T 形梁中为 2.5 ～ 4.0 。b / l ，h / b ， 2)混凝土保护层厚度 为了满足对受力钢筋的有效锚固及耐火、耐久性要求，钢筋的混凝土保护层应有足够的厚度。混凝土 保护层最小厚度与钢筋直径，构件种类、环境条件和混凝土强度等级有关。具体应符合下表规定。 表 6-1 混凝土保护层最小厚度 环境类别 板墙壳梁柱 C25～ C45 C25～ C45 C20 C50 C20 C50 一20 15 15 30 25 25 a —20 15 —30 25 二 b —25 20 —35 30 三—30 25 —40 35 注：（ 1）基础的保护层厚度不小于40mm；当无垫层时不小于70mm。 （2）处于一类环境且由工厂生产的预制构件，当混凝土强度不低于C20 时，其保护层厚度可按表中规定减少5mm，但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm；处于二类环境且由工厂生产的预制构件，当表面另做水泥砂浆抹面 层且有质量保证措施时，保护层厚度可按表中一类环境数值取用。 （ 3）预制钢筋混凝土受弯构件钢筋端头的保护层厚度不应小于10mm，预制肋形板主肋钢筋的保护层厚度应按梁的数值 采用。 （ 4）板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm，梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。 （ 5）处于二类环境中的悬臂板，其上表面应另作水泥砂浆保护层或采取其它保护措施。 1、梁的受力及横截面尺寸如图所示。试求：(1)梁的剪力图和弯矩图；(2)梁内最大拉 应力与最大压应力；(3)梁内最大切应力。 2、在一体积较大的钢块上开一个贯穿的槽如图所示，其宽度和深度都是10mm 。在槽内紧密无隙地嵌人一10m ×10mm ×10mm 的铝质立方块。当铝块受到F=6kN 作用时，求铝块的三个主应力及相应的变形。假设钢块不变形，铝块的材料常数为E =70GPa ，μ=0.33。 3、某结构的计算简图如图所示，AB 部分为14号工字钢，抗弯截面模量Wz=102cm3,截面面积A=21.5cm2，容许应力[σ]=160MPa ，CD 为受拉圆截面钢索，其容许应力[σ]L=120MPa ，试校核工字钢的强度，并求钢索的最小直径d. 4、图示悬臂木梁上荷载为P 1＝800N ，P 2＝1600 N ，材料的许用最大拉应力为[σ]=150 MPa,，若矩形截面的高宽比h /b ＝2，试确定截面尺寸。. 5，图示混凝土挡水墙，墙高H=8m，最大水位为h=7m，混凝土容重 γ=20KN/m3，欲使墙底部不发生拉应力，求a为多少？并求强内的最大压应力。 6、平面结构如图所示,BD梁的抗弯截面模量WZ=150cm3,AB杆为大柔度杆,其直径为D=4cm, 梁与杆为同一材料,其弹性模量E=200GPa,屈服极限=240 MPa, 梁的强度安全系数n=1.5 ,压杆的稳定安全系数nW=2.5, 试求此结构能否安全。 7,一简支木梁受力如图所示，荷载F=5kN，距离d=0.7m，材料的许用弯曲正应 力[]=10MPa，横截面为h/b=3的矩形。试按正应力强度条件确定梁横截面的尺寸。 8,一矩形截面木梁，其截面尺寸及荷载如图，q=1.3kN／m。已知[ σ]=10MPa ,[ τ]=2MPa。试校核梁的正应力和切应力强度。 9．图示木梁受一可移动的荷载F=40kN作用。已知[σ]=10MPa，[τ]=3MPa。木梁的横截面为矩形，其高宽比h/b=3/2。试选择梁的截面尺寸。 10，一矩形截面简支梁由圆柱形木料锯成。已知F=5kN，d=1.5m，[σ]=10MPa。试确定弯曲截面系数为最大时矩形截面的高宽比h/b，以及梁所需木料的最小直径d. 11．图示一简单托架，其撑杆AB为圆截面木杆，强度等级为TCl5。若架上受集度为q=50kN ／m的均布荷载作用，AB两端为柱形铰，材料的强度许用应力[σ]=11MPa，试求 撑杆所需的直径d。 第一章绪论 思考题 1钢筋混凝土结构有哪些优点、缺点？ 2钢筋与混凝土两种物理力学性能不同的材料，为何能共同工作？3学习本课程要注意哪些问题？ 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 思考题 1混凝土的立方体抗压强度f cu,k是如何确定的？与试块尺寸有什么关系？ 2如已知边长150mm混凝土立方体试件抗压强度平均值 f cu=20N/mm2，试估算下列混凝土强度的平均值： 1．100mm边长立方体抗压强度； 2．棱柱体试件的抗压强度； 3．构件的混凝土抗拉强度。 3绘制混凝土棱柱体试件在一次短期加荷下的应力－应变曲线，并指出曲线的特点及f c、ε0、εmax等特征值。 4混凝土的割线模量、弹性模量有何区别？它们与弹性系数有何关系？ 5什么叫混凝土的徐变、线性徐变、非线性徐变？混凝土的收缩和徐变有何本质区别？ 6绘制有物理屈服点的钢筋的应力－应变曲线，并指出各阶段的特 点及各转折点的应力名称。 7解释条件屈服强度、屈强比、伸长率？ 8受拉钢筋锚固长度l a与哪些因素有关，如何确定？受压钢筋锚固长度为何小于l a，又有哪些要求？ 9如何确定同一、非同一搭接区段，如何确定搭接长度，在同一接区段内的搭接钢筋面积有哪些要求？ 10为何要在受力钢筋搭接处设置箍筋，对该处箍筋的直径和布置有何要求？ 11《规范》对机械连接接头和焊接接头分别提出了哪些要求？ 12一对称配筋的钢筋混凝土构件，其支座之间的距离固定不变。试问由于混凝土的收缩，混凝土及钢筋中将产生哪些应力？ 第三章按近似概率理论的极限状态设计法 思考题 1结构设计的目地是什么？结构应满足哪些功能要求？ 2结构的设计基准期是多少年？超过这个年限的结构是否不能再使用了？ 3何谓结构的极限状态？结构的极限状态有几类？主要内容是什么？ 4何谓结构的可靠性及可靠度？ 5何谓结构上的作用、作用效应？何谓结构抗力？ 6结构的功能函数是如何表达的？当功能函数Z＞0、Z＜0、Z＝0 钢筋混凝土简支梁的正截面破坏实验报告 一、试验目的及要求 1、学习钢弦传感器，荷载传感器和百分表的使用。 2、通过试验理解适筋梁、少筋梁及超筋梁的破坏过程及破坏特征。 3、观察适筋梁纯弯段在使用阶段的裂缝宽度及裂缝间距。 4、学习如何确定开裂荷载、梁的挠度及极限荷载。 5、掌握试验数据处理的方法并绘制曲线。 二、试验仪器及设备 JMZX-215型钢弦传感器、JMZX-212型钢弦传感器、JMZX-200X综合测试仪、MS-50位移传感器，磁性表座，千斤顶。 三、试验内容及步骤 1、将钢弦传感器的底座黏贴在画好的黏贴的位置，再将钢弦传感器安装在底座上，固定好传感器，调整初始读数，并记录初始读数。 2、将百分表安放好，记录钢弦传感器和百分表的初始读数。 3、加载，并记录每级荷载下的钢弦传感器的读数，每一级荷载下观察裂缝的宽度变化。 四、试验报告 1、计算钢筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载。 开裂荷载计算： 极限荷载计算： 2、简述钢弦传感器的使用步骤，数显百分表的使用方法。 钢弦传感器的使用步骤：1、首先确定测试位置，并画出定位线。2、用标准杆将钢弦底座固定在定位线上。3、将标准杆拆下，并将传感器固定在底座上，并记录初始读数。4、分级加载，记录读数。 数显百分表的使用步骤：1、将数显百分表固定在磁性表座上。2、将磁性表座安放在固定支墩上，调整磁性表座到合适位置，使百分表垂直于被测构件的表面。3、记录初始读数，分级加载，记录读数。 3、实验数据记录（荷载、混凝土应变、跨中位移计读数）。 见试验数据记录表 4、根据实验数据绘制荷载荷载-挠度曲线，荷载-应变曲线，沿截面高度砼应变变化曲线。 5、观察裂缝的发展趋势，并解释原因。 在跨中纯弯段，最先出现裂缝并沿着梁高方向发展，裂缝大致与梁长方向垂直；在支座附近弯剪区域，裂缝大致与梁长方向呈45度角出现并发展延伸。 其原因是：在跨中纯弯段，因为混凝土只承受弯曲应力，混凝土承受的主应力方向与梁长方向平行，故此区域的混凝土因主应力而出现的裂缝方向与主应力方向垂直，沿梁高方向出现并发展；在支座附近弯剪区域，因为混凝土同时承受弯曲应力和剪切应力，混凝土承受的主应力方向与梁长方向呈45度，故此区域的混凝土因主应力而出现的裂缝方向与主应力方向垂直，沿梁长方向呈45度角出现并发展延伸。 梁侧模板计算书 一、梁侧模板基本参数 计算断面宽度600mm，高度1600mm，两侧楼板厚度120mm。 模板面板采用普通胶合板。 内龙骨布置5道，内龙骨采用50×100mm木方。 外龙骨间距450mm，外龙骨采用双钢管48mm×3.5mm。 对拉螺栓布置5道，在断面内水平间距 100+250+400+400+300mm，断面跨度方向间距450mm，直径12mm。 面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm4。 木方剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9500.0N/mm4。 3 5 8 3 5 8 3 5 8 3 5 8 1 6 m m 模板组装示意图 二、梁侧模板荷载标准值计算 强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。 新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值: 其中c——混凝土的重力密度，取24.000kN/m3； t ——新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取4.000h； T ——混凝土的入模温度，取20.000℃； V ——混凝土的浇筑速度，取2.500m/h； H ——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取3.000m； 1——外加剂影响修正系数，取1.000； 2——混凝土坍落度影响修正系数，取0.850。 根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值 F1=28.380kN/m2 考虑结构的重要性系数0.9，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=0.9×28.380=25.542kN/m2 考虑结构的重要性系数0.9，倒混凝土时产生的荷载标准值 F2=0.9×4.000=3.600kN/m2。 三、梁侧模板面板的计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照简支梁计算。 面板的计算宽度取0.36m。 荷载计算值 q = 1.2×25.542×0.358+1.40×3.600× 0.358=12.759kN/m 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 35.75×1.80×1.80/6 = 19.31cm3； I = 35.75×1.80×1.80×1.80/12 = 17.38cm4； ★在普通钢筋混凝土结构中，采用高强度钢筋是否合理？为什么？不合理。强度太高，在正常使用时受拉钢筋应力太大，造成裂缝开展过宽；用作受压钢筋则破坏时混凝土最大压应变只能达到0.002，超过此值混凝土已压坏了，因此钢筋最大压应力只能达到0.002Es，约为400N/mm2。若钢筋的屈服强度超过400N/mm2，在受压时就不能充分发挥作用。★正常配筋的钢筋混凝土梁从加载到破坏的三个阶段及其特点和与计算的联系？①第Ⅰ阶段即未裂阶段，初始荷载很小时，截面上混凝土应力和钢筋应力都不大，两者的变形基本是弹性的，且应力与应变之间保持线性关系，当荷载持续加大到该阶段末尾时，混凝土受拉区的应力达到了其抗拉强度，出现了很大的塑性变形。若是荷载再增大则受拉区就会出现裂缝，而受压区的压应力远小于混凝土的抗压强度，还处于弹性阶段。受弯构件正常实用阶段抗裂验算即以此应以状态为依据。②当弯矩继续增加，进入第Ⅱ应力阶段即裂缝阶段。受拉区产生裂缝，裂缝所在截面的受拉区混凝土几乎完全脱离工作，拉力由钢筋单独承担。裂缝宽度随荷载的增大而增大并向上发展，受压区也有一定的塑性变形发展，应力图形呈平缓的曲线形。正常使用阶段变形和裂缝宽度的验算即以此应力阶段为依据。③第Ⅲ阶段——“破坏阶段”。荷载继续增加，钢筋应力达到屈服强度fy，即认为梁已进入此时钢筋应力不增加而应变迅速增大，促使裂缝急剧开展并向上延伸，混凝土受压区面积减小，混凝土的压应力增大。在边缘纤维受压应变达到极限值时，受压混凝土发生纵向水平裂缝而被压碎，梁就随之破坏。计算正截面承载力时即以此应力阶段为依据。 ★受弯构件正截面有哪几种破坏形态？破坏特点有何区别？在设计时如何防止发生这几种破坏？①适筋破坏，受拉钢筋的应力首先到达屈服强度，有一根或几根裂缝迅速扩展并向上延伸，受压区面积大大减小，迫使混凝土边缘应变达到极限压应变εcu而被压碎，构件即告破坏。破坏前，构件有明显的裂缝开展和挠度，属于延性破坏。②超筋梁，加载后受拉钢筋应力尚未达到屈服强度前，受压混凝土却已先达到极限压应变而被压坏，这种破坏属于脆性突然破坏。超筋梁承载力控制由于混凝土截面受压区，受拉钢筋未能发挥其应有的作用，裂缝条数多但宽度细小，挠度也小属脆性破坏。③少筋梁，受拉区混凝土一出现裂缝，裂缝截面的钢筋应力很快达到屈服强度，并可能经过流幅段而进入强化阶段。这种少筋梁在破坏时往往只出现一条裂缝，但是裂缝开展极宽，挠度也增长极大，少筋构件的破坏基本上属于脆性破坏，而且构件的承载力又很低，所以在设计中也应避免采用。为防止超筋破坏，应使截面破坏时受压区的计算高度x不致过大，即应使x≤α1ξb?0。为防止少筋破坏，应使受拉纵筋配筋率ρ≥ρmin。 ★影响梁斜截面承载力的因素有哪些？①剪跨比：剪跨比是集中荷载作用下影响梁斜截面承载力的主要因素，随着剪跨比的增加，斜截面受剪承载力降低。②混凝土强度等级：从斜截面破坏的几种主要形态可知，斜拉破坏主要取决于混凝土的抗拉强度，剪压破坏和斜压破坏与混凝土的抗压强度有关，因此，在剪跨比和其他条件相同时，斜截面受剪承载力随混凝土强度的提高而增大，试验表明二者大致呈线性关系。③腹筋数量及其强度：试验表明，在配箍量适当的情况下，梁的受剪承载力随腹筋数量增多、腹筋强度的提高而有较大幅度的增长。④纵筋配筋率：在其他条件相同时，纵向钢筋配筋率越大，斜截面承载力也越大，试验表明，二者大致呈线性关系。 ★什么叫偏心受压构件的界限破坏？常用钢筋是否都有明显的屈服极限？设计时它们取什么强度作为设计的依据？为什么？常用钢筋都有明显的屈服极限。设计时取它们的屈服强度fy作为设计的依据。因为钢筋达到fy后进入屈服阶段，应力不加大而应变大大增加，当进入强化阶段时应变已远远超出允许范围。所以钢筋的受拉设计强度以fy为依据。强化阶段超过fy的强度只作为安全储备，设计时不予考虑。 ★什么是连续梁的内力包络图？将恒载在各截面上产生的内力叠加上各相应截面最不利活荷载所产生的内力，便得出各截面的弯矩图和剪力图，最后将各种活荷载不利布置的 混凝土结构习题集 3 北京科技大学 土木与环境工程学院 2007年 5月 综合练习 一、 填空题 1 .抗剪钢筋也称作腹筋，腹筋的形式可以是 和 。 2.无腹筋梁中典型的斜裂缝主要有 裂缝和 裂缝。 3.对梁顶直接施加集中荷载的无腹筋梁，随着剪跨比λ的 ，斜截面受剪承载力有增高的趋势。当剪跨比对无腹筋梁破坏形态的影响表现在：一般3λ>常为 破坏；当1λ<时，可能发生 破坏；当13λ<<时，一般是 破坏。 4.无腹筋梁斜截面受剪有三种主要破坏形态。就其受剪承载力而言，对同样的构件， 破坏最低， 破坏较高， 破坏最高；但就其破坏性质而言，均属于 破坏。 5.影响无腹筋梁斜截面受剪承载力的主要因素有 、 和 。 6.剪跨比反映了截面所承受的 和 的相对大笑，也是 和 的相对关系。 7.梁沿斜截面破坏包括 破坏和 破坏 8.影响有腹筋梁受剪承载力的主要因素包括 、 、 和 。 9.在进行斜截面受剪承载力的设计时，用 来防止斜拉破坏，用 的方法来防止斜压破坏，而对主要的剪压破坏，则给出计算公式。 10.如按计算不需设计箍筋时，对高度h> 的梁，仍应沿全梁布置箍筋；对高度h= 的梁，可仅在构件端部各 跨度范围内设置箍筋，但当在构件中部跨度范围内有集中荷载作用时，箍筋应沿梁全长布置；对高度为 以下的梁，可不布置箍筋。 11.纵向受拉钢筋弯起应同时满足 、 和 三项要求。 12.在弯起纵向钢筋时，为了保证斜截面有足够的受弯承载力，必须把弯起钢筋伸过其充分利用点至少 后方可弯起。 13.纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断，如必须截断时，应延伸至该钢筋理论截断点以外，延伸长度满足 ；同时，当/c d V V V ≤时，从该钢筋强度充分利用截面延伸的长度，尚不应小于 ，当/c d V V V >时，从该钢筋强度充分利用截面延伸的长度尚不应小于 。 14.在绑扎骨架中，双肢箍筋最多能扎结 排在一排的纵向受压钢筋，否则应采用四肢箍筋；或当梁宽大于400㎜，一排纵向受压钢筋多于 时，也应采用四肢箍筋。 15.当纵向受力钢筋的接头不具备焊接条件而必须采用绑扎搭结时，在从任一接头中心 至 1.3倍搭结长度范围内，受拉钢筋的接头比值不宜超过 ，当接头比值为 或 时，钢筋的搭结长度应分别乘以1.2及1.2。受压钢筋的接头比值不宜超过 。 16.简支梁下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度用s l α表示。当/c d V V V ≤时， 钢筋混凝土梁设计 钢筋混凝土梁课程设计 目录 混凝土的配合比--------------------------------------------------------------1 几种方案的比较--------------------------------------------------------------2 正截面抗弯承载能力计算--------------------------------------------------3 箍筋配置-----------------------------------------------------------------------4 斜截面抗剪、抗弯承载力复核--------------------------------------5 裂缝宽度W fk的验算-------------------------------------------------------6 挠度的验算--------------------------------------------------------------------7 1．配合比设计 材料： 普通水泥：强度等级为32.5 （实测28d 强度35.0Mpa ） 细沙:os ρ=2670Kg/m 3 卵石:最大粒径20mm 3 2660ρm k g g = 水：自来水 （1） 计算配制强度 o cu f , 查表得 C25时 Mpa 5=σ Mpa k cu co f f 225.335645.125σ645.1,=×+=+= （2） 计算水灰比 （C W ） 已知水泥实测强度： Mpa f ce 35= 所用粗集料为卵石，回归系数为： 48.0a α= 33.0α=b 43 .035 33.048.0225.333548.0αα,=××+×==×+×ce o cu ce a f f f c w b 查表最小水灰比规定为0.65 所以 43 .0=c w 例题1：已知：矩形截面钢筋混凝土简支梁，计算跨度为6000mm ， as=35mm 。其上作用均布荷载设计值25 kN/m （不包括梁自重），混凝土强度等级选C20，钢筋HRB335级。（ fc =9.6 N/mm2 ， ft =1.1 N/mm2 ， fy =300 N/mm2 ） 试设计此梁。 [解] (1)基本数据fc=9.6N/mm2，fy=300N/mm2 M=1/8ql 2=25N/mm ×6000mm ×6000mm/8=112500000N.mm (2)假定梁宽b h 一般取为1/10-1/15L ，即600mm-400mm ，取600mm h/b=2.0-3.5 则b=300mm （符合模数要求） (3)假定配筋率 受弯构件 0.2与45ft/fy 较大值 45ft/fy=45×1.1/300=0.165 取0.2 (4)计算有关系数 c y s c y f f bh A f f αραξ=?=0=0.2%×300÷(1×9.6）=0.0625 ])1(1[5.02s ξα--==0.5×[1-(1-0.0625)2]=0.0605 (5)令M=Mu 计算h0 mm 530.803157.645661mm 300/6.910605.011250000010==????==mm N mm N b f M h c s αα (6)计算梁高 h=h0+35=838mm ，取h=900mm 则h/b=3满足h/b=2.0～3.5的要求 (7)计算受拉钢筋 0625.02-1-1==s αξ （第(4)部分已计算结果） 96875.00625.05.015.012211122-11=?-=-=---=+= ξααγs s s 220540900300002.05107.447865 96875.0300112500000mm mm h f M A s y s =??<=??==γ 取2540mm A s = (8)选配钢筋 (9)验算适用条件 (10)这样调整后，截面尺寸b 、h 变为已知情形，再按例题3计算As 。第6章-混凝土梁承载力计算原理.doc
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