混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)指導(dǎo)書及試驗(yàn)報(bào)告學(xué)生用

1、土木工程學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用專業(yè)：土木工程 周淼編班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào):河南理工大學(xué)2018年9月實(shí)驗(yàn)一 鋼筋混凝土梁受彎性能試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解適筋梁的受力過(guò)程和破壞特征；2. 驗(yàn)證鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面強(qiáng)度理論和計(jì)算公式；3. 掌握鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)方法及荷載、應(yīng)變、撓度、裂縫寬度等數(shù)據(jù)的測(cè)試技術(shù) 和有關(guān)儀器的使用方法；4. 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)鋼筋混凝土基本構(gòu)件的初步實(shí)驗(yàn)分析能力。二、基本原理 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（ I 階段）：當(dāng)荷載較小時(shí)，混凝土梁如同兩種彈性材料組成的組合梁，梁

2、 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Mcr 稱為開裂彎矩。 第二階段帶裂縫工作階段（ II 階段）：梁開裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力急增，且通過(guò)粘結(jié)力向未 開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My 稱為屈服彎矩。第三階段破壞階段（ III 階段）：鋼筋屈服后，

3、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。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)，壓區(qū)混凝土壓碎，梁正截面受彎破壞。此時(shí)，梁承擔(dān)的彎矩M稱為極限彎矩。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。這種破壞稱為適筋破壞，屬于延性破壞。、試驗(yàn)裝置I試驗(yàn)熱2漠動(dòng)投支艸主3兇追也支嫌：支壊：J分出蜓鍛動(dòng)跋支陳七6 分配梁固定鉸支座；7集中力下的墊板；8分配梁；9反力橫梁；10千斤頂;圖1鋼筋混凝土梁受彎試驗(yàn)裝置圖P/2P/27100500500|500100/ 2T/

4、r41700（a）加載簡(jiǎn)圖（kN , mm）（C）剪力圖（kN）圖2 梁受彎試驗(yàn)加載和內(nèi)力簡(jiǎn)圖圖1為本課程進(jìn)行梁受彎性能試驗(yàn)采用的加載裝置，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。梁受彎性能試驗(yàn)，取 L=1700mm a=100mm b=500mm 四、實(shí)驗(yàn)儀器和器材1. 反力架2. 20t手動(dòng)千斤頂1臺(tái)、傳感器1個(gè)3. 應(yīng)變一靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 1臺(tái)4. 位移計(jì)一百分表 3 個(gè)（1個(gè)30mm, 2個(gè)10mm）5. 裂縫一3放大鏡（觀測(cè)裂縫）、1個(gè)裂縫測(cè)寬儀（測(cè)量寬度）6. 其它一電烙鐵、萬(wàn)用表、卷尺、毛筆、墨等五、

5、試件設(shè)計(jì)1、試件的主要參數(shù) 試件尺寸（矩形截面）：bx hx l = 80X 160X 1700mm 混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C30; 縱向受拉鋼筋的種類：HRB33525mm試件的配筋情況見圖610011圖3梁截面尺寸及配筋圖2560訂100=2 102、試件加載估算 開裂彎矩估算2Mr = (1a A)+ f tk bh其中 a =2 a bhA , a= EE。 屈服彎矩估算M = fyA( h。- xn /3)M u 極限彎矩估算箍筋的種類：HPB300 縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度:2 (MU = a ifcbho E b(1- E b)六、量測(cè)內(nèi)容1、混凝土平均應(yīng)變 在梁跨中一側(cè)面布置 4個(gè)應(yīng)

6、變片，應(yīng)變片間距 30mm,標(biāo)距為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)布置見圖4。160應(yīng)變片1 二：=,應(yīng)變片2應(yīng)變片3二應(yīng)變片485085027圖4梁受彎試驗(yàn)混凝土平均應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置2、縱向受力鋼筋應(yīng)變?cè)谠嚰v向受拉鋼筋中部粘貼電阻應(yīng)變片，以量測(cè)加載過(guò)程中鋼筋的應(yīng)力變化，測(cè)點(diǎn)布置見圖5。鋼筋應(yīng)變片（貼于鋼筋下側(cè)）c3$1片>850850J鋼筋應(yīng)變片1 80鋼筋應(yīng)變片206圖5縱筋應(yīng)變片布置 3、撓對(duì)受彎構(gòu)件的撓度測(cè)點(diǎn)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6所示。在試驗(yàn)加載前，應(yīng)在沒(méi)有外荷載的條件下測(cè)讀儀表的初始讀數(shù)。試驗(yàn)時(shí)在每級(jí)荷載下，應(yīng)在規(guī)定

7、的荷載持 續(xù)試件結(jié)束時(shí)量測(cè)構(gòu)件的變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件各部位測(cè)點(diǎn)的測(cè)度程序在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中宜保持一致，各測(cè) 點(diǎn)間讀數(shù)時(shí)間間隔不宜過(guò)長(zhǎng)。亠門分衣I圖6梁受彎試驗(yàn)撓度測(cè)點(diǎn)布置4、裂縫試驗(yàn)前將梁兩側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制 40m啄50mm的網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助放大鏡用肉眼查找裂縫。構(gòu)件開裂后立即對(duì) 裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，用裂縫測(cè)寬儀及鋼直尺等工具量測(cè)各級(jí)荷載作用下的裂縫寬 度、長(zhǎng)度，并采用數(shù)碼相機(jī)拍攝后手工繪制裂縫展開圖，裂縫寬度的測(cè)量位置為構(gòu)件的側(cè)面相應(yīng)于 受拉主筋高度處。最大裂縫寬度應(yīng)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)行量測(cè)。七、實(shí)驗(yàn)步驟1、沿梁長(zhǎng)度方向標(biāo)尺寸，貼混凝土應(yīng)變片；2、按照

8、試驗(yàn)裝置圖放置實(shí)驗(yàn)加載設(shè)備，連接應(yīng)變儀、百分表、裂縫測(cè)寬儀；3、預(yù)加載試驗(yàn)；4、確認(rèn)儀表等均正常后，試驗(yàn)開始，讀應(yīng)變和百分表初值；5、利用千斤頂進(jìn)行分級(jí)加載，每級(jí)加載后，立即測(cè)讀并記錄靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、百分表讀數(shù)：0 2kNR4kNR 6kNR加至梁純彎區(qū)出現(xiàn)第一條（批）裂縫，記錄開裂荷載值，測(cè)量裂縫寬度和長(zhǎng)度；當(dāng)試件開裂后，每級(jí)荷載值取4kN累計(jì)加載；當(dāng)加載達(dá)到縱向受拉鋼筋屈服（縱筋應(yīng)變到2000 口 £左右）后，每級(jí)荷載值取 3kN累計(jì)加載至破壞，記錄荷載讀數(shù)及破壞時(shí)梁的裂縫分布情況； 下列情況任意出現(xiàn)一種時(shí)，即視為構(gòu)件破壞：受拉主筋應(yīng)變達(dá)到10000卩£；受拉主鋼筋處最

9、大垂直裂縫寬度達(dá)到：受壓區(qū)混凝土壓壞；千斤頂加載力值達(dá)到最大值。6、卸載，記錄試驗(yàn)梁破壞時(shí)裂縫的分布情況；7、 試驗(yàn)完成后，整理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，交還所借儀器設(shè)備，打掃衛(wèi)生。八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1、量測(cè)實(shí)際試件的幾何尺寸，根據(jù)實(shí)測(cè)材性計(jì)算出梁的開裂荷載和破壞荷載；（1）試件尺寸幾何尺寸bX hX 1 (mm)砼強(qiáng)度等級(jí)縱向受力筋箍筋架立筋保護(hù)層厚度(mr)(2) 砼及鋼筋的基本性能參數(shù)f c =Ec =f y =Es =(3) 根據(jù)試件的原始資料，做理論計(jì)算開裂荷載Per ( kN)屈服荷載R (kN)極限荷載FU (kN)(4)實(shí)驗(yàn)梁分級(jí)加載表何載分級(jí)P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13P14P15荷載值(kN)2、根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理繪制荷載P與最大撓度點(diǎn)f的關(guān)系曲線何載分級(jí)P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13P14P15荷載值(kN)跨中撓度(mn)支座A撓度(mm支座B撓度(mm撓度f(wàn)(mm3、根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)， 整理繪制 荷載與受拉鋼筋應(yīng)變點(diǎn) &的關(guān)系曲線、荷載與受壓區(qū)砼最大應(yīng)變 點(diǎn)£ c的關(guān)系曲線；應(yīng)變片測(cè)點(diǎn)各級(jí)荷載下應(yīng)變片應(yīng)變值(口 £ )P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13P14P15鋼 筋£ 1£ 2平均值