同濟大學(xué)混凝土試驗報告(超筋梁、梁斜拉破壞)

1、混凝土試驗成果集試驗名稱：姓名：學(xué)號：試驗老師：任課老師：手機號碼：混凝土試驗實驗報告1 超筋梁受彎實驗報告 .11.1實驗?zāi)康?.11.2實驗內(nèi)容 .11.3構(gòu)件設(shè)計 .11.3.1構(gòu)件設(shè)計的依據(jù) .11.3.2試件的主要參數(shù) .11.3.3試件加載估算 .21.4實驗裝置 .31.5加載方式 .41.5.1單調(diào)分級加載方式 .41.5.2開裂荷載實測值確定方法 .41.6測量內(nèi)容 .51.6.1混凝土平均應(yīng)變 .51.6.2鋼筋縱向應(yīng)變 .51.6.3撓度 .51.6.4裂縫 .61.7實驗結(jié)果整理 .61.7.1荷載 撓度關(guān)系： .61.7.2荷載 曲率關(guān)系： .71.7.3荷載 縱筋應(yīng)

2、變關(guān)系： .81.7.4裂縫發(fā)展情況描述及裂縫照片.91.8實驗結(jié)論 .101.9實驗建議 .112 梁斜拉破壞試驗報告 .122.1實驗?zāi)康?.122.2實驗內(nèi)容 .122.3試件的設(shè)計 .122.3.1試件設(shè)計的依據(jù) .122.3.2試件的主要參數(shù) .122.3.3試件加載預(yù)估 .132.4實驗裝置 .142.5加載方式 .162.6測量內(nèi)容 .162.6.1混凝土平均應(yīng)變 .162.6.2縱向鋼筋應(yīng)變 .162.6.3撓度 .172.7實驗結(jié)果整理 .172.7.1荷載 撓度關(guān)系： .172.7.2荷載 曲率關(guān)系： .182.7.3荷載 縱筋應(yīng)變關(guān)系： .192.7.4裂縫發(fā)展情況描述及

3、裂縫照片.202.8試驗結(jié)論 .212混凝土試驗實驗報告3 適筋梁受彎性能試驗設(shè)計 .223.1試驗?zāi)康?.223.2試件設(shè)計 .223.2.1試件設(shè)計依據(jù) .223.2.2試件的主要參數(shù)： .223.3試驗裝置和加載方式 .233.3.1試驗裝置 .233.3.2加載方式 .243.4量測內(nèi)容、方法和工況 .253.4.1混凝土平均應(yīng)變 .253.4.2縱向鋼筋應(yīng)變 .253.4.3撓度 .263.4.4裂縫 .263.5 相關(guān)計算書 .264 思考題 .284.1兩點集中力加載的簡支梁可能的破壞模式有哪些？如何預(yù)估其極限荷載？.284.2梁受剪破壞特征？ .284.3梁受彎破壞特征？ .2

4、94.4若采用位移計測應(yīng)變，如何處理得到應(yīng)變值？.294.5何謂平截面假定？試驗中如何驗證？.294.6對于 HRB335/HPB235鋼筋，其屈服應(yīng)變大致是多少？ .294.7進行試驗試件設(shè)計時，應(yīng)采用材料標準值還是設(shè)計值？為什么？.305 附錄：材料試驗記錄表 .315.1混凝土立方體試塊抗壓強度.315.2混凝土棱柱體試塊軸心抗壓強度.315.3鋼筋拉伸試驗數(shù)據(jù) .313混凝土試驗實驗報告1 超筋梁受彎實驗報告1.1 實驗?zāi)康耐ㄟ^試驗研究認識超筋混凝土梁在彎矩作用下開裂、裂縫發(fā)展到破壞的全過程，掌握測試混凝土受彎構(gòu)件基本性能的試驗方法。1.2 實驗內(nèi)容對超筋梁構(gòu)件跨中施加對稱集中力，使其

5、中部受純彎，逐級加載至破壞。觀察并描述該過程中，裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。記錄、分析各階段鋼筋混凝土應(yīng)力、應(yīng)變的變化情況。1.3 構(gòu)件設(shè)計1.3.1 構(gòu)件設(shè)計的依據(jù)根據(jù)梁正截面受壓區(qū)相對高度 和界限受壓區(qū)相對高度b 的比較可以判斷出受彎構(gòu)件的類型：當b 時，為適筋梁；當b 時，為超筋梁。界限受壓區(qū)相對高度可按下式計算：0.8bf y10.0033E s其中在進行受彎試件梁設(shè)計時，fy 、Es 分別取混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的鋼筋受拉強度標準值和彈性模量；進行受彎試件梁加載設(shè)計時，fy 、 Es 分別取鋼筋試件試驗得到鋼筋受拉屈服強度標準值和彈性模量。1.3.2 試件的主要參數(shù)試件尺寸實測值：b hl 1

6、22 205 1830mm ；測讀次數(shù)123平均截面寬度 b121122122122截面高度 h201206207205構(gòu)件長度 l18001805180318031混凝土試驗實驗報告混凝土強度等級：C20；縱向受拉鋼筋的種類：HRB335 ；箍筋的種類：HPB235 （純彎段無箍筋） ；縱向鋼筋混凝土保護層厚度：15mm；試件的配筋情況見下圖；1.3.3 試件加載估算l=1830mm,b=122mm,h=205mm,fyk=335N/mm2 ,Es=2.0105N/mm2ftk=1.54N/mm2,fck,=13.4N/mm2,Ec =2.55 104N/mm2h0=179mm,As=760

7、mm2開裂彎矩估算EEs7.843EcA2 E As0.4767bhMcr0.292(1 2.5 A )ftkbh 2kN m5.053Pcr4M cr20.21kN2混凝土試驗實驗報告極限彎矩估算0.8 f yk As1 f ck bh0 (0.80.6214b )f yk Assf yk0.8239.3N / mm2b0.8M u1 f ck bh02 (1 0.5 )s Ash0 (10.5 )22.44kN mPu4M u89.76kN1.4 實驗裝置為本試驗進行梁受彎性能試驗采用的加載裝置，加載設(shè)備為千斤頂。采用兩點集中力加載，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

8、載，壓力傳感器測定荷載值。梁受彎性能試驗，取 L=1800mm ， a=100mm ， b=600mm ， c=400 mm （此為設(shè)計值）。3混凝土試驗實驗報告1.5 加載方式1.5.1 單調(diào)分級加載方式試件的加載簡圖和相應(yīng)的彎矩、剪力圖見上圖所示。梁受彎試驗采用單調(diào)分級加載，每次加載時間間隔為5 分鐘。在正式加載前，為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常，需要預(yù)加載，預(yù)加載所用的荷載是分級荷載的前2 級。對于超筋梁，在加載到開裂試驗荷載計算值的90以前，每級荷載不宜大于開裂荷載計算值的20；達到開裂試驗荷載計算值的90以后，每級荷載值不宜大于其荷載值5；當試件開裂后，每級荷載值取10的承載力試驗荷載計

9、算值（Pu）的級距；在加載達到承載力試驗荷載計算值的90以后，每級荷載值不宜大于開裂試驗荷載值的5；實際試驗中，各級荷載分別為：0 10kN 20kN 30kN 40kN 70kN 破壞1.5.2 開裂荷載實測值確定方法本實驗采用以下兩種方法，確定開裂荷載：放大鏡觀察法4混凝土試驗實驗報告用放大倍率不低于四倍的放大鏡觀察裂縫的出現(xiàn)；當加載過程中第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取前一級荷載作為開裂荷載實測值；當在規(guī)定的荷載持續(xù)時間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值與前一級荷載的平均值作為開裂荷載實測值；當在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結(jié)束后第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本次荷載值作為開裂荷載實測值。荷載撓度曲線判別法測定試件

10、的最大撓度，取其荷載撓度曲線上斜率首次發(fā)生突變時的荷載值作為開裂荷載的實測值。1.6 測量內(nèi)容1.6.1 混凝土平均應(yīng)變在梁跨中一側(cè)面布置 4 個位移計，位移計間距 40mm，標距為 150mm，以量測梁側(cè)表面混凝土沿截面高度的平均應(yīng)變分布規(guī)律，測點布置見下圖。1.6.2 鋼筋縱向應(yīng)變在試件縱向受拉鋼筋中部粘貼電阻應(yīng)變片，以量測加載過程中鋼筋的應(yīng)力變化，測點布置見下圖：1.6.3 撓度對受彎構(gòu)件的撓度測點應(yīng)布置在構(gòu)件跨中或撓度最大的部位截面的中軸線上，如下圖5混凝土試驗實驗報告所示。在試驗加載前，應(yīng)在沒有外荷載的條件下測讀儀表的初始讀數(shù)。試驗時在每級荷載下，應(yīng)在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結(jié)束時量測構(gòu)件

11、的變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件各部位測點的測度程序在整個試驗過程中宜保持一致，各測點間讀數(shù)時間間隔不宜過長。1.6.4 裂縫試驗前將梁兩側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制50mm 50mm 的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡用肉眼查找裂縫。1.7 實驗結(jié)果整理為了簡化數(shù)據(jù)處理過程，在荷載達到最大值之前這段時間內(nèi)，取10 組數(shù)據(jù)；達到峰值以后，再根據(jù)荷載特征情況取4 組數(shù)據(jù)；加上最大值1 組，共 15 組數(shù)據(jù)進行分析。現(xiàn)將取值時間羅列如下：14:16:52 14:17:03 14:22:54 14:22:59 14:26:2414:29:02 14:56:11 15:01:15 15:02:52 15:03:0315:03:08

12、 15:04:27 15:04:50 15:05:15 15:05:301.7.1 荷載 撓度關(guān)系：荷載測定值應(yīng)變測點應(yīng)變測點應(yīng)變測點撓度(kN)10-110-210-70-0.02-0.008-0.0410.02710.239-0.208-0.075-0.4370.295520.725-0.29-0.13-0.8410.63120.313-0.29-0.133-0.8450.633530.221-0.334-0.181-1.2540.99656混凝土試驗實驗報告40.212-0.392-0.236-1.7111.39770.433-0.522-0.416-4.1243.65590.003-0

13、.534-0.483-5.7375.228591.984-0.546-0.522-6.6566.12295.453-0.557-0.53-7.0076.463596.939-0.553-0.526-7.266.720592.728-0.553-0.557-8.9918.43679.104-0.553-0.557-10.90210.34770.516-0.549-0.561-11.43310.87869.112-0.557-0.557-11.51410.957本實驗設(shè)計時考慮了考慮支座沉降的影響，梁的實際撓度為：應(yīng)變測點10-7 的測量值減去 10-1 和 10-2 測量值的平均值。為了方便繪圖

14、，將撓度取為正值，得荷載撓度曲線如下。由上圖可以看出在荷載較小時，梁的剛度基本保持不變，荷載 撓度曲線大致呈直線，在荷載達到 40kN 時曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，說明此時混凝土開裂。而且曲線斜率減小說明開裂以后梁的剛度減小。1.7.2 荷載 曲率關(guān)系：荷載測定值應(yīng)變測點應(yīng)變測點應(yīng)變測點應(yīng)變測點曲率(kN)10-310-410-510-600.004-0.0040-0.004-0.007110.239-0.0160-0.0040.0040.017620.725-0.063-0.0160.0080.0160.069720.313-0.063-0.01200.020.07327混凝土試驗實驗報告30.221

15、-0.103-0.0190.0040.0280.115640.212-0.103-0.0350.0160.0360.122670.433-0.142-0.1170.0360.0910.205690.003-0.205-0.160.040.1220.288591.984-0.10314.0630.3030.1260.202195.453-0.1114.0590.2990.1460.225996.939-0.10714.0630.3030.1460.223292.72814.72114.0630.3030.1979.10414.72114.0670.2110.23770.51614.71714.0

16、590.1950.24569.11214.71714.0670.1830.253由上表我們可以看出，各級荷載下，各應(yīng)變測點的測值基本關(guān)于其高度成線性比例關(guān)系。由此可見平截面假定是合理的。顯然，應(yīng)變測點10-3 和應(yīng)變測點10-4 由于應(yīng)變計的脫落突然產(chǎn)生了較大的位移，測得數(shù)據(jù)為問題數(shù)據(jù)，因此表中后四行的曲率不予計算。荷載為90.003 kN 時，應(yīng)變測點10-3 的測量值突然增大，導(dǎo)致曲率計算值偏大。以下是扣除這些問題數(shù)據(jù)后獲得的荷載 曲率關(guān)系圖。1.7.3 荷載 縱筋應(yīng)變關(guān)系：荷載測定值34-134-234-334-434-534-6平均應(yīng)變(kN)010161918223419.810.2

17、3991115106868610698.320.725203240247183252199220.720.313203240246185253198220.88混凝土試驗實驗報告30.221326369375290360342343.740.212483521527431506529499.570.43310301081102889193311541019.590.0031346142613531167121515231338.391.9841446154814611255130516581445.595.4531500161715291303136517371508.596.93915261

18、66015741333140817951549.392.7281567196617001356161419841697.879.1041418224516661247185519541730.870.5161311226515451153184518421660.269.1121289226015141133183618161641.3從下圖我們可以看出，縱筋的應(yīng)變與荷載值基本保持線性關(guān)系，說明了此超筋梁中縱筋過多，在梁發(fā)生破壞時，鋼筋應(yīng)力還是不能達到屈服響度。1.7.4 裂縫發(fā)展情況描述及裂縫照片隨著荷載增加，在梁受拉區(qū)先出現(xiàn)裂縫（此時荷載為40kN ）。且裂縫的數(shù)目增加，但沒有發(fā)展成寬度較

19、大的裂縫。而受壓區(qū)混凝土達到極限壓應(yīng)變發(fā)生開裂，寬度和數(shù)目都迅速發(fā)展，直至壓區(qū)混凝土壓碎，梁破壞。9混凝土試驗實驗報告梁上部混凝土壓碎超筋梁破壞時形態(tài)1.8 實驗結(jié)論實驗所得極限承載力為96.9kN ，與計算結(jié)果89.8kN 相比很接近，誤差在10%以內(nèi)。10混凝土試驗實驗報告說明超筋梁加載過程符合平截面假定，且實際材料性質(zhì)與設(shè)計值相差不大。由試驗結(jié)果可以看出，超筋梁變形能力很差，且破壞形式為脆性破壞，具有突然性。1.9 實驗建議為了更好的確定超筋梁的破壞形態(tài)，以及保證計算結(jié)果的可靠性，應(yīng)用同樣的實驗材料，在同等試驗環(huán)境下進行平行對比試驗，以得出準確的結(jié)果。而且可以考慮改變集中荷載的施加位置，

20、以研究不同荷載作用點對超筋梁極限承載力的影響。11混凝土試驗實驗報告2 梁斜拉破壞試驗報告2.1 實驗?zāi)康耐ㄟ^試驗研究認識鋼筋混凝土梁在剪力作用下發(fā)生斜拉破壞的全過程，掌握測試混凝土受彎構(gòu)件基本性能的試驗方法。2.2 實驗內(nèi)容控制梁的抗剪承載了小于抗彎強度，且發(fā)生斜拉破壞。構(gòu)件跨中施加對稱集中力，逐級加載至破壞。觀察并描述該過程中，裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。記錄、分析各階段縱筋、箍筋及混凝土應(yīng)力、應(yīng)變的變化情況。2.3 試件的設(shè)計2.3.1 試件設(shè)計的依據(jù)根據(jù)剪跨比 和彎剪區(qū)箍筋配筋量的調(diào)整，可將試件設(shè)計為剪壓、斜壓和斜拉破壞。進行試件設(shè)計時，應(yīng)保證梁受彎極限荷載的預(yù)估值比剪極限荷載預(yù)估值大。2.3.

21、2 試件的主要參數(shù)構(gòu)件尺寸（矩形截面）：b hl 120 200 1800mm ；實測值見下表：測讀次數(shù)123平均截面寬度 b120.6120.5122.0121.0截面高度 h225.6216.0233.0224.9構(gòu)件長度 l1803.51802.51803.01083.0構(gòu)件凈跨度：1500mm;混凝土強度等級：C20；縱向受拉鋼筋的種類：HRB335 ；箍筋的種類：HPB300 ；縱向鋼筋混凝土保護層厚度：15mm；試件的配筋情況見下圖和下表：12混凝土試驗實驗報告配筋情況加載位預(yù)估受預(yù)估受剪極限彎極限試件置荷載荷載試件特征b（ mm編號PuQPuM）(kN)(kN)QC斜拉破壞? 6

22、250(2)2 182 106005069斜拉破壞試件2.3.3 試件加載預(yù)估抗彎承載力分析：?182=?102?2222?4?4508.68?=157?=?018?= 178?= ?15?取2計算 nb1 =?1 +0.618?0.0033?= ?2.4%?=0=?= 0.72% = 0.2%?=?013混凝土試驗實驗報告?= 1.253 (? ?經(jīng)計算有?，故縱筋未能屈服：? ?) = 0.705? = 0.798 ?2 ?= 19.4kN?(1 ? 0.412 ?) + ?m? 0?0? 0? =?0.3= 64.80?因而，預(yù)估極限荷載為?斜截面抗剪承載力分析：s=50mm= 0.00

23、09?,?受集中荷載，梁的抗剪承載力計算公式為：1.75? =?+ 1?=600= 3.37 3取3該梁計算剪跨比178? ? + ?0? 0?，把相關(guān)數(shù)據(jù)帶入上式，得：?斜= 22.91?/2 = 32.4 ?故理論上來說，斜截面會出現(xiàn)斜拉破壞。理論承載力：?= 22.91 2 = 45.82?2.4 實驗裝置下圖為進行梁受剪性能試驗采用的加載裝置，加載設(shè)備為千斤頂。采用兩點集中力加載，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，壓力傳感器測定荷載值。梁受剪性能試驗，取 L=1800mm ，a=100mm ， b=600mm ， c=400 mm 。14混凝土試驗實驗報告1試

24、驗梁； 2 滾動鉸支座； 3 固定鉸支座； 4支墩； 5 分配梁滾動鉸支座； 6 分配梁滾動鉸支座； 7 集中力下的墊板； 8 分配梁； 9 反力梁及龍門架； 10千斤頂；（a）加載簡圖（ kN ， mm）（ b）彎矩圖（ kNm ）（c）剪力圖（ kN ）15混凝土試驗實驗報告2.5 加載方式試件的加載簡圖和相應(yīng)的彎矩、剪力圖見上圖所示。梁受彎試驗采用單調(diào)分級加載，每次加載時間間隔為5 分鐘。在正式加載前，為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常，需要預(yù)加載，預(yù)加載所用的荷載是分級荷載的前2 級。對于超筋梁，在加載到開裂試驗荷載計算值的90以前，每級荷載不宜大于開裂荷載計算值的20；達到開裂試驗荷載計算值

25、的90以后，每級荷載值不宜大于其荷載值5；當試件開裂后，每級荷載值取10的承載力試驗荷載計算值（Pu）的級距；在加載達到承載力試驗荷載計算值的90以后，每級荷載值不宜大于開裂試驗荷載值的5；實際試驗中，各級荷載分別為：0 10kN 20kN 30kN 40kN 50kN 破壞2.6 測量內(nèi)容2.6.1 混凝土平均應(yīng)變在梁跨中一側(cè)面布置 4 個位移計，位移計間距 40mm，標距為 150mm，以量測梁側(cè)表面混凝土沿截面高度的平均應(yīng)變分布規(guī)律，測點布置見下圖。2.6.2 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，以量測加載過程中鋼筋的應(yīng)力變化，測點布置見圖 3.6.5。16混凝土試驗實驗報

26、告圖 3.6.5 縱筋應(yīng)變片布置2.6.3 撓度對構(gòu)件的撓度測點應(yīng)布置在構(gòu)件跨中或撓度最大的部位截面的中軸線上，如圖3.6.6所示。在試驗加載前，應(yīng)在沒有外荷載的條件下測讀儀表的初始讀數(shù)。試驗時在每級荷載下，應(yīng)在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結(jié)束時量測構(gòu)件的變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件各部位測點的測度程序在整個試驗過程中宜保持一致，各測點間讀數(shù)時間間隔不宜過長。2.7 實驗結(jié)果整理為了簡化數(shù)據(jù)處理過程，在荷載達到最大值之前這段時間內(nèi)，取10 組數(shù)據(jù)；達到峰值以后，再根據(jù)荷載特征情況取4 組數(shù)據(jù)；加上最大值1 組，共 15 組數(shù)據(jù)進行分析。現(xiàn)將取值時間羅列如下：16:30:26 16:41:56 16:55:04 17:

27、10:51 17:19:1317:22:58 17:36:56 17:37:34 17:38:05 17:38:1917:38:23 17:38:37 17:38:56 17:39:21 17:39:402.7.1 荷載 撓度關(guān)系：荷載測定值應(yīng)變測點應(yīng)變測點應(yīng)變測點撓度17混凝土試驗實驗報告(kN)10-110-210-70.1650.0080.0080.0040.00410.074-0.263-0.012-0.3550.217520.065-0.393-0.083-0.7750.53729.891-0.648-0.216-1.3580.92640.047-0.652-0.22-1.8551.

28、41950.038-0.679-0.267-2.4912.01859.864-0.691-0.338-3.3072.792570.599-0.715-0.322-4.9054.386580.342-0.715-0.326-6.3485.827582.489-0.738-0.322-7.3026.77282.654-0.738-0.334-7.5677.03178.278-0.738-0.334-8.5548.01870.186-0.754-0.338-10.1159.56960.442-0.746-0.33-11.88511.34751.277-0.75-0.33-13.99713.457本實

29、驗設(shè)計時考慮了考慮支座沉降的影響，梁的實際撓度為：應(yīng)變測點10-7 的測量值減去 10-1 和 10-2 測量值的平均值。為了方便繪圖，將撓度取為正值，得荷載撓度曲線如下。由上圖可以看出在荷載較小時，梁的剛度基本保持不變，荷載 撓度曲線大致呈直線，在荷載達到 30kN 時曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，說明此時混凝土開裂。而且曲線斜率減小說明開裂以后梁的剛度減小。2.7.2 荷載 曲率關(guān)系：18混凝土試驗實驗報告荷載測定值應(yīng)變測點應(yīng)變測點應(yīng)變測點應(yīng)變測點曲率(kN)10-310-410-510-60.1650.0040.0120.080.0040.000010.074-0.0040.0160.0920.0080.010620.065-0.05500.0