適筋梁受彎性能試驗(yàn)混凝土實(shí)驗(yàn)方案

1、適筋梁受彎性能試驗(yàn)1.適筋梁受彎破壞機(jī)理：當(dāng)梁中縱向受力鋼筋的配筋率適中時(shí)，梁正截面受彎破壞過(guò)程表現(xiàn)為典型的三個(gè)階段。第一階段彈性階段（階段）：當(dāng)荷載較小時(shí)，混凝土梁如同兩種彈性材料組合的組合梁，梁截面的應(yīng)力呈線性分布，卸載后幾乎無(wú)殘余變形。當(dāng)梁受拉區(qū)混凝土的最大拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度，且最大的混凝土拉應(yīng)變超過(guò)混凝土的極限受拉應(yīng)變時(shí)，在純彎段某一薄弱截面出現(xiàn)首條垂直裂縫。梁開(kāi)裂標(biāo)志著第一階段的結(jié)束。此時(shí)，梁純彎段截面承擔(dān)的彎矩稱(chēng)為開(kāi)裂彎矩。第二階段帶裂縫工作階段（階段）：梁開(kāi)裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力激增，且通過(guò)粘結(jié)力向未開(kāi)裂的混凝土傳遞拉應(yīng)力，使得梁中繼續(xù)出現(xiàn)拉裂縫。壓區(qū)混凝土

2、中壓應(yīng)力也由線性分布轉(zhuǎn)化為非線性分布。當(dāng)受拉鋼筋屈服時(shí)標(biāo)志著第二階段的結(jié)束。此時(shí)梁純彎段截面承擔(dān)的彎矩稱(chēng)為屈服彎矩。第三階段破壞階段（階段）：鋼筋屈服后，在很小的荷載增量下，梁會(huì)產(chǎn)生很大的變形。裂縫的高度和寬度進(jìn)一步發(fā)展，中和軸不斷上移，壓區(qū)混凝土應(yīng)力分布曲線漸趨豐滿(mǎn)。當(dāng)受壓區(qū)混凝土的最大壓應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限壓應(yīng)變時(shí)，混凝土壓碎，梁正截面受彎破壞。此時(shí)，梁承擔(dān)的彎矩稱(chēng)為極限彎矩。適筋梁的破壞始于縱筋屈服，終于混凝土壓碎。整個(gè)過(guò)程要經(jīng)歷相當(dāng)大的變形，破壞前有明顯的預(yù)兆。這種破壞屬于延性破壞。2.試驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)適筋梁的受彎實(shí)驗(yàn)：1） 學(xué)會(huì)預(yù)估裂縫出現(xiàn)位置及發(fā)展，觀察裂縫，測(cè)量裂縫寬度，描述裂縫狀

3、態(tài)2） 學(xué)會(huì)分析裂縫形成及發(fā)展原因3） 觀察適筋梁受彎破壞的三個(gè)典型階段（彈性階段、帶裂縫工作階段、破壞階段）的特征4）利用數(shù)據(jù)做出有關(guān)鋼筋與混凝土的撓度、應(yīng)變、應(yīng)力等指標(biāo)的圖形，分析各階段相關(guān)指標(biāo)的變化原因。5計(jì)算梁的抗彎性能。3.試驗(yàn)裝置：試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1： 圖1 梁受彎試驗(yàn)裝置圖加載設(shè)備為千斤頂。采用兩點(diǎn)集中力加載，在跨中形成純彎段，由千斤頂及反力梁施加壓力，分配梁分配荷載，壓力傳感器測(cè)定荷載值。4.加載方式：試件的加載簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2： 圖2 試件加載簡(jiǎn)圖試件剪力圖見(jiàn)圖3： 圖3 試件剪力圖 試件彎矩圖見(jiàn)圖4： 圖4 試件彎矩圖1) 單調(diào)分級(jí)加載機(jī)制：深受彎試驗(yàn)采用單調(diào)分級(jí)加載，每次加載時(shí)間間

4、隔15分鐘。加載前，為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常，需要預(yù)加載，預(yù)加載所使用的荷載是分級(jí)加載的前2級(jí)。對(duì)于適筋梁，在加載到開(kāi)裂試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90%以前，每級(jí)荷載不宜大于開(kāi)裂荷載計(jì)算值的20%；達(dá)到開(kāi)裂試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90%以后，每級(jí)荷載值不宜大于其荷載值的5%；當(dāng)試件開(kāi)裂后，每級(jí)荷載值10%的承載力試驗(yàn)荷載計(jì)算值的級(jí)距；當(dāng)加載達(dá)到縱向受拉鋼筋屈服后，按跨中位移控制加載，加載的級(jí)距為鋼筋屈服工況對(duì)應(yīng)的跨中位移；加載到臨近破壞前，拆除所有儀表，然后加載至破壞。2）開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值確定方法：對(duì)于正截面出現(xiàn)裂縫的試驗(yàn)構(gòu)件，可采用下列方法確定開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值：放大鏡觀察法：用放大倍率不低于四倍的放大鏡觀察裂縫

5、的出現(xiàn)；當(dāng)加載過(guò)程中第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取前一級(jí)荷載作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值；當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載值與前一級(jí)荷載的平均值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值；當(dāng)規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間結(jié)束后第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本次荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值荷載撓度曲線判別法：測(cè)定試件的最大撓度，取其荷載撓度曲線上斜率首次發(fā)生突變時(shí)的荷載值作為開(kāi)裂荷載的實(shí)測(cè)值；連續(xù)布置應(yīng)變計(jì)法：在截面受拉區(qū)最外層表面，沿受力主筋方向在拉應(yīng)力最大區(qū)段的全長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)應(yīng)變值的發(fā)展，取任一應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變?cè)隽坑型蛔儠r(shí)的荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值。3）承載力極限狀態(tài)確定方法：對(duì)于梁試件進(jìn)行受彎承載力試驗(yàn)時(shí)，在加載或持載

6、過(guò)程中出現(xiàn)以下標(biāo)記即可認(rèn)為該結(jié)構(gòu)構(gòu)件已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)承載力極限狀態(tài)，即可停止加載：對(duì)有明顯物理流限的熱軋鋼筋，其受拉主筋的受拉應(yīng)變達(dá)到0.01受拉主筋拉斷受拉主筋處最大垂直裂縫寬度達(dá)到1.5mm撓度達(dá)到跨度的1/30受壓區(qū)混凝土壓碎5.試件設(shè)計(jì)：1） 試件參數(shù)：1）試件截面尺寸：bhl=1502001800mm 2)混凝土強(qiáng)度等級(jí)： 30mpa，, 3)縱向受拉鋼筋種類(lèi)： hrb400，, 4)箍筋種類(lèi):hpb300(純彎段無(wú)箍筋） 5）縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度：25mm2) 配筋設(shè)計(jì)：,對(duì)于適筋梁，應(yīng)滿(mǎn)足，取得極限承載彎矩計(jì)算：,聯(lián)立解得,即箍筋設(shè)計(jì)：,帶入,解得,取雙肢箍，得s=289mm,

7、根據(jù)規(guī)范要求s取150mm,為保證試件受彎破壞而不是受剪破壞，取吊筋設(shè)計(jì)：規(guī)范吊筋強(qiáng)度取值,選用架力筋按構(gòu)造要求取3）試件加載估算：1）開(kāi)裂彎矩估算：，其中，計(jì)算得：,2）屈服彎矩估算：,3) 極限彎矩計(jì)算：，得,6.量測(cè)內(nèi)容：1） 混凝土的平均應(yīng)變：在梁跨中一側(cè)布置4個(gè)位移計(jì)，位移計(jì)間距見(jiàn)圖5，標(biāo)距150mm,以量測(cè)梁側(cè)表面混凝土沿截面高度的平均應(yīng)變分布規(guī)律，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖5。 圖5 應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖2） 縱向鋼筋應(yīng)變：在試件縱向受拉鋼筋中部粘貼電阻應(yīng)變片，以測(cè)量加載過(guò)程中鋼筋的應(yīng)力變化，測(cè)點(diǎn)布置如圖6。200700200700 圖6 縱向應(yīng)變片布置及詳圖 3) 撓度：撓度測(cè)點(diǎn)布置在構(gòu)件跨中或撓

8、度最大的部位截面對(duì)中軸線上，如圖7。加載前，在沒(méi)有外荷載的條件下測(cè)讀儀表的初始讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，在每級(jí)荷載下，在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)測(cè)量構(gòu)件的變形. 圖7 撓度測(cè)點(diǎn)布置4) 裂縫：試驗(yàn)前將梁兩個(gè)側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制50mm50mm的網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助放大鏡用肉眼尋找裂縫，構(gòu)件開(kāi)裂后立即對(duì)裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，用讀數(shù)放大鏡及鋼直尺等工具測(cè)量各級(jí)荷載作用下的裂縫寬度、長(zhǎng)度及裂縫間距，并用數(shù)碼相機(jī)拍攝后手工繪制裂縫展開(kāi)圖，裂縫寬度的測(cè)量位置為構(gòu)件側(cè)面相應(yīng)于受拉主筋高度處。最大裂縫寬度在使用狀態(tài)短期試驗(yàn)荷載值持續(xù)15min結(jié)束時(shí)進(jìn)行測(cè)量。7.實(shí)驗(yàn)記錄表格： 梁裂縫繪制記錄試驗(yàn)名稱(chēng)：_試件編號(hào)：_記錄內(nèi)容：_