鋼筋混凝土梁受彎及受剪性能試驗(yàn)指導(dǎo)書

1、 鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)試驗(yàn)指導(dǎo)趙軍 楚留聲 編 一、 試驗(yàn)名稱：鋼筋混凝土梁正截面受彎性能試驗(yàn)（一）試驗(yàn)?zāi)康?.了解適筋梁、超筋梁和少筋梁的受力過程和破壞特征以及配筋率對破壞特征的影響。2.驗(yàn)證鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算理論和計(jì)算公式。3.掌握鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的試驗(yàn)方法及荷載、應(yīng)變、撓度、裂縫寬度等數(shù)據(jù)的測試技術(shù)和有關(guān)儀器的使用方法。4.培養(yǎng)學(xué)生對鋼筋混凝土構(gòu)件試驗(yàn)分析的初步能力。（二） 試驗(yàn)構(gòu)件和儀器布置1.試驗(yàn)梁分三種，即、，其幾何尺寸及配筋見圖1。試驗(yàn)梁制作時每根梁（或每盤混凝土）取150×150×150mm試塊三個，以確定混凝土強(qiáng)度。每種直徑

2、和鋼筋取300mm長試件三根，以測定鋼筋的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和延伸率。 2.加荷裝置和儀表布置試驗(yàn)梁放置于靜力試驗(yàn)臺座上，通過加荷架用千斤頂施加荷載。加荷裝置見圖2所示。每根梁布置百分表5塊，以測定跨中撓度。用電阻應(yīng)變儀量測鋼筋和混凝土在各級荷載作用下的應(yīng)變。（三） 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)知識，了解鋼筋混凝土梁的正截面破壞形態(tài)。（四） 試驗(yàn)前在材料試驗(yàn)機(jī)上對鋼筋試件和混凝土試塊進(jìn)行試驗(yàn)，以確定鋼筋的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度、延伸率以及混凝土的立方體抗壓。根據(jù)測定的求出混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及彈性模量的試驗(yàn)值。 圖1 圖 2 （五） 估算開裂荷載 圖3為試驗(yàn)梁加荷時的計(jì)算簡圖。純彎段CD

3、的彎矩為 圖 3 開裂彎矩按下式計(jì)算 Mcr=0.292(1+2.5a1)ftbh2式中b、h分別為試驗(yàn)梁的寬度和高度。 。為鋼筋的截面積。，為鋼筋的彈性模量，取值2.1× Mpa,為砼彈性模量。則開裂荷載為 （六） 估算破壞荷載1.計(jì)算 max=1fc/fy min=0.45ft/fy 本試驗(yàn)單排鋼筋a=35mm。 2.計(jì)算破壞彎矩若 表示試驗(yàn)梁為少筋梁 則= 若 表示試驗(yàn)梁為適筋梁 則 x= fy As/(1fcb) Mu=1fcbx(h0-0.5x) 若 表示試驗(yàn)梁為超筋梁 則由 1fcbx=sAs 解出x按下式計(jì)算破壞彎矩：Mu= sAs(h0-0.5x) 3.計(jì)算破壞荷載

4、（七）試驗(yàn)步驟1量測實(shí)際尺寸，熟悉儀表操作。 加荷載前，仔細(xì)量測試驗(yàn)梁的長、寬、高、電阻應(yīng)變片位置以及支座和加荷點(diǎn)位置的實(shí)際尺寸并作記錄。熟悉電阻應(yīng)變儀、千斤頂、百分表和刻度放大鏡等儀表操作。2.加荷方法（1）確定加荷級差，每級加載值約為破壞荷載的10-15%，臨近開裂和破壞時應(yīng)適當(dāng)減少級差。（2） 試加荷1-2級，檢查儀表反應(yīng)是否正常。（3）分級加荷，從0逐級增加到試驗(yàn)梁破壞為止。每次加載后靜止2-5分鐘，待試驗(yàn)梁變形趨于穩(wěn)定后再量測各種數(shù)據(jù)，校核無誤后方可進(jìn)行下一級加載。 （4）加載過程中應(yīng)隨時注意觀察試驗(yàn)裝置儀表工作是否正常，如有過大偏差應(yīng)糾正后才能繼續(xù)加載。在試驗(yàn)梁接近破壞時，應(yīng)在梁下

5、加安全支撐，當(dāng)超過80%的破壞荷載后，應(yīng)將易損儀表拆除，防止測試人員受傷及儀表遭受不必要的損失。 3.測試內(nèi)容 （1）測定每級荷載下跨中正截面混凝土和鋼筋的應(yīng)變、以及混凝土開裂時的極限拉應(yīng)變和破壞時的極限壓應(yīng)變。 （2）測定每級荷載下百分表的讀數(shù)，以確定跨中撓度和曲率。 （3）測定初裂荷載。 （4）用肉眼借助放大鏡觀察裂縫，用鉛筆標(biāo)志裂縫出現(xiàn)和開展過程，在裂縫頂端劃一短橫線注明相應(yīng)的荷載值，并按出現(xiàn)的先后順序?qū)⒘芽p編號，用刻度放大鏡量測指定位置的裂縫寬度。 （5）測定破壞荷載并記錄試驗(yàn)梁的破壞特征。 （6）用方格紙繪制裂縫分布圖。 （7）試驗(yàn)結(jié)束后整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫試驗(yàn)報告。 （八）試驗(yàn)報告 1

6、.整理試驗(yàn)結(jié)果并繪圖 （1）整理原始數(shù)據(jù)，剔除經(jīng)判斷是錯誤的數(shù)據(jù)。 （2）根據(jù)百分表的讀數(shù)，消除支座沉降后繪制荷載（F）撓度（f）曲線以及不消除沉降繪制沿梁長的撓度分布圖。 （3）根據(jù)鋼筋應(yīng)變值繪制荷載（F）鋼筋應(yīng)力（）曲線 當(dāng)時 當(dāng)時 （4）根據(jù)混凝土應(yīng)變值繪出跨中截面應(yīng)變圖，并標(biāo)明破壞時測得的混凝土極限壓應(yīng)變的值。 （5）繪制裂縫形態(tài)圖 （6）有余力的同學(xué)可在教師指導(dǎo)下繪制彎矩（M）-曲率（）圖 2.試驗(yàn)報告的主要內(nèi)容及格式（1）試驗(yàn)報告封面內(nèi)容專業(yè)、班級、姓名、報告日期、指導(dǎo)教師（2）試驗(yàn)名稱（3）試驗(yàn)?zāi)康模?）試驗(yàn)構(gòu)件、加荷裝置、儀表布置包括試驗(yàn)梁編號、尺寸、實(shí)測混凝土立方體強(qiáng)度及鋼筋

7、屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、延伸率。畫出加荷裝置圖，說明加載方法及程序。（5）試驗(yàn)現(xiàn)象的描述描述試驗(yàn)梁從加載到破壞的過程中，鋼筋和混凝土的應(yīng)力、應(yīng)變及撓度變化的情況，裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展情況，最終的破壞形態(tài)，可以結(jié)合應(yīng)力應(yīng)變曲線，荷載撓度曲線及裂縫圖說明。（6）繪出全部試驗(yàn)曲線（F-f、F-，截面應(yīng)力圖）和裂縫圖。（7）試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值比較。按照試驗(yàn)梁的實(shí)際尺寸以及混凝土、鋼筋的實(shí)際強(qiáng)度分別計(jì)算開裂荷載、破壞荷載的理論計(jì)算值，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，如二者相差較遠(yuǎn)，應(yīng)分析原因。（8）對其他自己感興趣的問題的說明。（9）結(jié)論。二、試驗(yàn)名稱：無腹筋梁斜截面受剪性能試驗(yàn)（一）試驗(yàn)?zāi)康?.了解斜拉破壞、剪壓破壞

8、和斜壓破壞對應(yīng)的的受力過程和破壞特征以及剪跨比對破壞特征的影響。2驗(yàn)證斜截面受剪承載力的計(jì)算公式。3其他同正截面受彎性能試驗(yàn)。（二）試驗(yàn)構(gòu)件：試驗(yàn)梁編號為，其截面及配筋同梁，但不配箍筋。（三）加荷裝置和儀表布置加荷裝和百分表布置同受彎性能試驗(yàn)。砼電阻片位置及加荷簡圖如圖所示：a=500mm 圖 4（四）估算梁斜截面承載力及計(jì)算破壞荷載：如圖4所示，剪跨比：，分別取=1,2,3,4，并計(jì)算斜截面承載力 其中系數(shù)反映剪跨比的影響，系數(shù)反映縱筋配筋率的影響，系數(shù)反映截面尺寸的影響。對于集中荷載作用下的獨(dú)立梁，ac=1.75/(l+1.0)，當(dāng)剪跨比時，?。划?dāng)時，取。縱筋配筋率影響系數(shù)可取，當(dāng)時，??；

9、當(dāng)時，取。截面尺寸影響系數(shù)可取，當(dāng)小于800mm時，?。划?dāng)2000mm時，取2000mm。根據(jù)本次試驗(yàn)情況，公式轉(zhuǎn)化為： =1時，取1.5： =0.70=2時，取2：=0.58=3時，取3：=0.44=4時，取3：=0.44則估算破壞荷載：。（五） 試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)報告同正截面受彎試驗(yàn)三、試驗(yàn)名稱：鋼筋混凝土柱正截面受壓性能試驗(yàn)（一）試驗(yàn)?zāi)康?.了解鋼筋混凝土柱受拉破壞（大偏心受壓破壞）和受壓破壞（小偏心受壓破壞）以及軸力偏心距e0對破壞特征的影響。2.驗(yàn)證鋼筋混凝土受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算理論和計(jì)算公式。3.掌握鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的試驗(yàn)方法及荷載、應(yīng)變、變形、裂縫寬度等數(shù)據(jù)的測試技術(shù)和有關(guān)儀器

10、的使用方法。4.培養(yǎng)學(xué)生對鋼筋混凝土構(gòu)件試驗(yàn)分析的初步能力。（二）試驗(yàn)構(gòu)件：試驗(yàn)柱編號為Z1-Z6，其截面及配筋如圖5所示。偏心距分別為15mm、30mm、60mm、90mm、120mm和150mm。試驗(yàn)柱制作時每根柱（或每盤混凝土）取150×150×150mm試塊三個，以確定混凝土強(qiáng)度。每種直徑和鋼筋取300mm長試件三根，以測定鋼筋的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和延伸率。圖5（三）加荷裝置和儀表布置百分表布置、砼電阻片位置及加荷簡圖如圖所示：偏心距分別為15mm、30mm、60mm、90mm、120mm和150mm。 圖 6（4） 估算試驗(yàn)柱承載力及計(jì)算破壞荷載：分別取6組試驗(yàn)中構(gòu)件偏心距e0不同尺寸，初步判斷構(gòu)件的大、小偏壓情況。本部分內(nèi)容參考混凝土基本原理受壓構(gòu)件承載力部分。以大偏壓為例。基本內(nèi)力圖形：（a） （b）圖 大偏心受壓極限狀態(tài)應(yīng)力圖由沿構(gòu)件縱軸方向的內(nèi)外力平衡，可得 由截面上內(nèi)、外力對受拉鋼筋合力點(diǎn)的力矩平衡，可得 可先利用圖中大偏心受壓應(yīng)力狀態(tài)圖對縱向壓力作用點(diǎn)取矩的平衡條件得 式中es´軸向壓力作用點(diǎn)至縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)之間的距離，es´=ei-h/2+as´，當(dāng)N作用于及以外時es´為正值； 當(dāng)作用于及之間時es´為負(fù)值。求得x（）值后可能有幾種情況： 如，為大偏心受壓構(gòu)件