同濟大學(xué)混凝土試驗 梁剪壓破壞實驗報告

1、裝訂線混凝土結(jié)構(gòu)基本原理試驗課程作業(yè)梁受剪試驗（剪壓破壞）試驗報告試驗名稱梁受剪試驗（剪壓破壞）試驗課教師林峰姓名學(xué)號手機號任課教師日期2014年11月25日1. 試驗?zāi)康?通過試驗學(xué)習(xí)認識混凝土梁的受剪性能（剪壓破壞），掌握混凝土梁的受剪性能試驗的測試方法，鞏固課堂知識，加深對于斜截面破壞的理解。2. 試件設(shè)計2.1 材料和試件尺寸試件尺寸（矩形截面）：b×h×l120×200×1800mm；混凝土強度等級：C20；縱向受拉鋼筋的種類：HRB335；箍筋的種類：HPB235； 2.2 試件設(shè)計（1）試件設(shè)計依據(jù)根據(jù)剪跨比和彎剪區(qū)箍筋配筋量的調(diào)整，可將試

2、件設(shè)計為剪壓、斜壓和斜拉破壞，剪壓破壞的滿足13。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） 試件參數(shù)如表1表1 試件參數(shù)試件尺寸（矩形截面）120×200×1800mm下部縱筋218上部縱筋210箍筋6150(2)縱向鋼筋混凝土保護層厚度15mm配筋圖見圖1加載位置距離支座400mm圖1 試件配筋圖（3）試件加載估算 受彎極限荷載 =105.25kN 受剪極限承載力 其中，當時，取，當時，取。=65.98kN可以發(fā)現(xiàn)<，所以試件會先發(fā)生受剪破壞。具體計算過程見附錄一。2.3 試件的制作根據(jù)普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準GB/T 

3、;50081-2002規(guī)定， 成型前，試模內(nèi)表面應(yīng)涂一薄層礦物油或其他不與混凝土發(fā)生反應(yīng)的脫模劑。取樣或拌制好的混凝土拌合物，至少用鐵锨再來回拌合三次。將混凝土拌合物一次裝入試模，裝料時應(yīng)用抹刀沿各試模壁插搗，并使混凝土拌合物高出試?？?。采用標準養(yǎng)護的試件，應(yīng)在溫度為20±5的環(huán)境中靜置一晝夜至二晝夜，然后編號、拆模。拆模后應(yīng)立即放入溫度為20±2，相對濕度為95%以上的標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護，或在溫度為20±2的不流動的氫氧化鈣飽和溶液中養(yǎng)護。標準養(yǎng)護齡期為28d（從攪拌加水開始計時）。3. 材性試驗3.1 混凝土材性試驗?zāi)翉姸葘崪y結(jié)果試塊留設(shè)時間： 2014年9月

4、25日試塊試驗時間： 2014年12月8日試塊養(yǎng)護條件：與試件同條件養(yǎng)護試件尺寸150mm×150mm×150mm實測立方體抗壓強度/MPa平均立方體抗壓強度/MPa推定軸心抗壓強度/MPa推定軸心抗拉強度/MPa推定彈性模量/GPa23.422.517.11.8926.7522.022.2注：軸心抗壓強度、軸心抗拉強度、彈性模量根據(jù)國家標準混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010-2010推定。3.2鋼筋材性試驗鋼筋強度實測結(jié)果公稱直徑/mm屈服荷載/kN極限荷載/kN屈服強度平均值/MPa極限強度平均值/MPa試件平均試件平均6光圓11.611.316.015.7400556

5、11.215.611.215.610帶肋39.9939.7850.0649.9050663539.4949.7139.8749.9318帶肋1541451621645706451521641281653. 試驗過程3.1 加載裝置圖2為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，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。試驗取L=1800mm，a=100mm，b=400mm，c=800mm。1試驗梁；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；圖2 梁受彎試驗

6、裝置圖3.2 加載制度單調(diào)分級加載機制： 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1級。正式分級加載/kN：05101520253040506070破壞，在加載到70kN時，拆除所有儀表，然后加載至破壞，并記錄破壞時的極限荷載。但是本實驗為了更加直觀的觀測混凝土的應(yīng)變，而且由于先發(fā)生剪壓破壞，所以可以不用拆掉儀表。3.3量測與觀測內(nèi)容3.3.1 荷載荷載由壓力傳感器直接測定，選取數(shù)據(jù)如表2，極限荷載為139.392kN。表2 荷載取值表時間荷載(kN)時間荷載（kN）2014/11/25 13:4902014/11/25 14:5290.782201

7、4/11/25 13:595.1992014/11/25 14:5297.4672014/11/25 14:069.3262014/11/25 14:52100.0252014/11/25 14:1214.5252014/11/25 14:52105.392014/11/25 14:1419.5592014/11/25 14:52110.4242014/11/25 14:2225.8322014/11/25 14:52115.3762014/11/25 14:3730.2882014/11/25 14:52119.2552014/11/25 14:4040.2742014/11/25 14:5

8、2125.282014/11/25 14:4249.3532014/11/25 14:53131.0572014/11/25 14:4658.8442014/11/25 14:53135.1832014/11/25 14:5068.6652014/11/25 14:53137.4942014/11/25 14:5275.1842014/11/25 14:53138.3192014/11/25 14:5280.1362014/11/25 14:53139.3922014/11/25 14:5285.9963.3.2 鋼筋應(yīng)變（1）縱筋應(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

9、的應(yīng)力變化，測點布置見圖3。圖3 縱筋應(yīng)變片布置由于試驗前準備不充分，不能夠分清應(yīng)變片，只能通過平均應(yīng)變來觀測鋼筋在實驗中的變化情況。（2） 箍筋應(yīng)變箍筋的鋼筋應(yīng)變片布置見圖4,應(yīng)變片與通道對應(yīng)關(guān)系如表3。圖4 箍筋應(yīng)變片布置表3 箍筋應(yīng)變片測點編號78910111243-843-943-1029-1（壞）19-229-33.3.3 混凝土應(yīng)變混凝土應(yīng)變由布置混凝土表面上的4個位移計量測，位移計間距40mm，標距為150mm，混凝土應(yīng)變測點布置如圖5，位移計與通道對應(yīng)關(guān)系見表4。圖5 混凝土應(yīng)變計布置表4 混凝土應(yīng)變計測點編號123446-946-246-346-43.3.4 撓度撓度由梁跨度

10、范圍內(nèi)布置3個位移計量測。短期跨中撓度實測值可以按照公式直接得出。側(cè)向擾度測點布置見圖6，位移計對應(yīng)通道見表5。圖6 撓度測點布置表5 撓度位移計測點編號56746-846-646-73.3.5 裂縫 實驗前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制50mm×50mm的網(wǎng)格。試驗時借助手電筒用肉眼查找裂縫并且用鉛筆標記出裂縫的位置、標號。之后對裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進行詳細觀測，用讀數(shù)放大鏡測量各級荷載作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間距，并用相機拍攝后手動繪制裂縫展開圖。3.4 裂縫發(fā)展及破壞形態(tài) （1）實驗前構(gòu)件初始狀態(tài)經(jīng)過觀察構(gòu)件初始狀態(tài)良好，肉眼觀測沒有初始裂縫。 （2）各級荷載作用下構(gòu)件裂縫發(fā)展

11、情況 （020kN）當荷載較小時，很難用肉眼觀測到裂縫。 （20kN70kN）梁的下表面首先出現(xiàn)垂直裂縫，數(shù)量較少而且裂縫很短、寬度也比較小。隨著荷載的增加，裂縫的條數(shù)在逐漸增加而且不斷的向受壓區(qū)發(fā)展，并且梁的支座附近出現(xiàn)多條斜裂縫。 （70kN130kN）兩個支座附近的斜裂縫繼續(xù)向受力點延伸，寬度不斷加大，條數(shù)增多，在接近130kN時一側(cè)形成一條寬度長度最大的臨界裂縫貫通整個梁，剪壓區(qū)被壓碎，繼續(xù)加荷載但是壓力傳感器數(shù)值不增反降，此時混凝土梁已經(jīng)破壞。（3）破壞情況如圖7，裂縫展開圖見附錄三。正面背面圖7 構(gòu)件破壞情況圖4. 試驗數(shù)據(jù)處理與分析原始數(shù)據(jù)整理見附錄二，實驗數(shù)據(jù)處理如下： 4.1

12、 荷載-撓度關(guān)系圖8 荷載-撓度曲線圖4.2 荷載-曲率關(guān)系圖9 荷載-曲率曲線圖猜測是由于位移計在安裝時帶有一定的位移量造成曲率的初始值為負值，分析時可以不考慮0kN和5kN時的情況。 4.3荷載-縱筋平均應(yīng)變關(guān)系圖10 荷載-縱筋平均應(yīng)變曲線圖 4.4荷載-箍筋應(yīng)變關(guān)系圖11 荷載-箍筋應(yīng)變曲線圖從圖中可以看出，在荷載較小的時候斜裂縫還沒有發(fā)展，箍筋基本沒有應(yīng)變，但是隨著斜裂縫的發(fā)展，斜裂縫穿過的箍筋應(yīng)變迅速增大，也就意味著其所受應(yīng)力在加大，限制斜裂縫的發(fā)展。但是同時，位于斜裂縫端點的箍筋卻幾乎不怎么受力。4.5承載力分析正截面承載力計算：斜截面承載力計算：實測極限抗剪承載力為139.39

13、2kN,比理論值高出40%左右，推測造成差距的原因為：（1） 無論是計算抗彎承載力還是抗剪承載力的計算模式都偏于安全的，而且在接近70kN的時候裂縫已經(jīng)變得很明顯，此時的梁可能考慮到已經(jīng)不能滿足使用要求了。（2） 混凝土材料的性質(zhì)不穩(wěn)定，養(yǎng)護時間超過28天都可能造成混凝土的強度變大，致使其承載能力提高。（3） 由于現(xiàn)場沒有實際測量構(gòu)件的尺寸，可能在試件的制作過程中試件的尺寸大于原來設(shè)計的尺寸，使其承載能力提高。5 結(jié)論本次試驗向我們展示了適筋梁剪壓破壞的全過程，從破壞形態(tài)上來看這次試驗時比較成功的。我們了解到了剪壓破壞的特點。剪壓破壞的斜裂縫會不斷向集中荷載作用點延伸，且寬度不斷增大，形成一條

14、寬度和長度最大的臨界裂縫指向荷載作用點，最終剪壓區(qū)混凝土被壓碎，梁發(fā)生斜截面破壞。同時通過對箍筋的觀察，可以看到箍筋只有在斜裂縫產(chǎn)生的時候才能發(fā)揮作用，限制斜裂縫的繼續(xù)發(fā)展。而且只有斜裂縫穿過的箍筋才能發(fā)揮限制作用，這對我關(guān)于斜截面計算截面的選取有了更加深刻的理解。附錄一試件設(shè)計承載力估算附錄二實驗數(shù)據(jù)處理荷載（kN）撓度（mm）曲率（106/mm）縱筋平均應(yīng)變00.0085-0.001435.55.199-0.2095-0.001485.833333339.3260.0530.00013333379.6666666714.525-0.0860.00052513519.559-0.23750.

15、00085199.666666725.832-0.4520.00095295.530.288-0.67750.001925357.166666740.274-1.05350.002383333507.666666749.353-1.3970.002783333636.666666758.844-1.81950.003458333780.333333368.665-2.5030.003758333929.333333375.184-2.64950.003825959.833333380.136-3.0280.004051075.16666785.996-3.3120.0041166671147.33333390.782-3.6660.0043416671242.33333397.467-4.00250.0044083331330.833333100.025-4.1840.0045083331378.333333105.39-4.55150.00481462110.424-4.9130.0050333331533115.376-5.2090.005333333