同濟(jì)大學(xué)混凝土試驗(yàn)-梁剪壓破壞實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上混凝土結(jié)構(gòu)基本原理試驗(yàn)課程作業(yè)梁受剪試驗(yàn)（剪壓破壞）試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)名稱梁受剪試驗(yàn)（剪壓破壞）試驗(yàn)課教師林峰姓名學(xué)號(hào)手機(jī)號(hào)任課教師日期2014年11月25日專心-專注-專業(yè)1. 試驗(yàn)?zāi)康?通過試驗(yàn)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)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(yàn)的測試方法，鞏固課堂知識(shí)，加深對于斜截面破壞的理解。2. 試件設(shè)計(jì)2.1 材料和試件尺寸試件尺寸（矩形截面）：bhl1202001800mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C20；縱向受拉鋼筋的種類：HRB335；箍筋的種類：HPB235； 2.2 試件設(shè)計(jì)（1）試件設(shè)計(jì)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(jì)為剪壓

2、、斜壓和斜拉破壞，剪壓破壞的滿足13。進(jìn)行試件設(shè)計(jì)時(shí)，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）1202001800mm下部縱筋218上部縱筋210箍筋6150(2)縱向鋼筋混凝土保護(hù)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(dāng)時(shí)，取，當(dāng)時(shí)，取。=65.98kN可以發(fā)現(xiàn)，所以試件會(huì)先發(fā)生受剪破壞。具體計(jì)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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-2002規(guī)定， 成型前，試模內(nèi)表面應(yīng)涂一薄

3、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(shí)應(yīng)用抹刀沿各試模壁插搗，并使混凝土拌合物高出試?？凇２捎脴?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件，應(yīng)在溫度為205的環(huán)境中靜置一晝夜至二晝夜，然后編號(hào)、拆模。拆模后應(yīng)立即放入溫度為202，相對濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)，或在溫度為202的不流動(dòng)的氫氧化鈣飽和溶液中養(yǎng)護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期為28d（從攪拌加水開始計(jì)時(shí)）。3. 材性試驗(yàn)3.1 混凝土材性試驗(yàn)?zāi)翉?qiáng)度實(shí)測結(jié)果試塊留設(shè)時(shí)間： 2014年9月25日試塊試驗(yàn)時(shí)間： 2014年12月8日試塊養(yǎng)護(hù)條件：與試件同條件養(yǎng)護(hù)試件尺寸150mm1

4、50mm150mm實(shí)測立方體抗壓強(qiáng)度/MPa平均立方體抗壓強(qiáng)度/MPa推定軸心抗壓強(qiáng)度/MPa推定軸心抗拉強(qiáng)度/MPa推定彈性模量/GPa23.422.517.11.8926.7522.022.2注：軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度、彈性模量根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010-2010推定。3.2鋼筋材性試驗(yàn)鋼筋強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果公稱直徑/mm屈服荷載/kN極限荷載/kN屈服強(qiáng)度平均值/MPa極限強(qiáng)度平均值/MPa試件平均試件平均6光圓11.611.316.015.740055611.215.611.215.610帶肋39.9939.7850.0649.9050663539.4949.7139

5、.8749.9318帶肋1541451621645706451521641281653. 試驗(yàn)過程3.1 加載裝置圖2為梁受彎性能試驗(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，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(yàn)取L=1800mm，a=100mm，b=400mm，c=800mm。1試驗(yàn)梁；2滾動(dòng)鉸支座；3固定鉸支座；4支墩；5分配梁滾動(dòng)鉸支座；6分配梁滾動(dòng)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(yàn)裝置圖3.2 加載制度單調(diào)分級(jí)加載機(jī)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

6、級(jí)荷載的前1級(jí)。正式分級(jí)加載/kN：05101520253040506070破壞，在加載到70kN時(shí)，拆除所有儀表，然后加載至破壞，并記錄破壞時(shí)的極限荷載。但是本實(shí)驗(yàn)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(shí)間荷載(kN)時(shí)間荷載（kN）2014/11/25 13:4902014/11/25 14:5290.7822014/11/25 13:595.1992014/11/25 14:5297.4672014/11/25 14:069.

7、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 14:52125.282014/11/25 14:4249.3532014/11/25 14:53131.0572014/1

8、1/25 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的應(yīng)力變化，測點(diǎn)布置見圖3。圖3 縱筋應(yīng)變片布置由于試驗(yàn)前準(zhǔn)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

9、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)編號(hào)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(gè)位移計(jì)量測，位移計(jì)間距40mm，標(biāo)距為150mm，混凝土應(yīng)變測點(diǎn)布置如圖5，位移計(jì)與通道對應(yīng)關(guān)系見表4。圖5 混凝土應(yīng)變計(jì)布置表4 混凝土應(yīng)變計(jì)測點(diǎn)編號(hào)123446-946-246-346-43.3.4 撓度撓度由梁跨度范圍內(nèi)布置3個(gè)位移計(jì)量測。短期跨中撓度實(shí)測值可以按照公式直接得出。側(cè)向擾度測點(diǎn)布置見圖6，位移計(jì)對應(yīng)通道見表5。圖6

10、 撓度測點(diǎn)布置表5 撓度位移計(jì)測點(diǎn)編號(hào)56746-846-646-73.3.5 裂縫 實(shí)驗(yàn)前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制50mm50mm的網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助手電筒用肉眼查找裂縫并且用鉛筆標(biāo)記出裂縫的位置、標(biāo)號(hào)。之后對裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進(jìn)行詳細(xì)觀測，用讀數(shù)放大鏡測量各級(jí)荷載作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間距，并用相機(jī)拍攝后手動(dòng)繪制裂縫展開圖。3.4 裂縫發(fā)展及破壞形態(tài) （1）實(shí)驗(yàn)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(jí)荷載作用下構(gòu)件裂縫發(fā)展情況 （020kN）當(dāng)荷載較小時(shí)，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、

11、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(gè)支座附近的斜裂縫繼續(xù)向受力點(diǎn)延伸，寬度不斷加大，條數(shù)增多，在接近130kN時(shí)一側(cè)形成一條寬度長度最大的臨界裂縫貫通整個(gè)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(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析原始數(shù)據(jù)整理見附錄二，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理如下： 4.1 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(jì)在安裝時(shí)帶有一定的位移量造成曲

12、率的初始值為負(fù)值，分析時(shí)可以不考慮0kN和5kN時(shí)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(shí)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(shí)，位于斜裂縫端點(diǎn)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(jì)算：斜截面承載力計(jì)算：實(shí)測極限抗剪承載力為139.392kN,比理論值高出40%左右，推測造成差距的原因?yàn)椋海?） 無論是計(jì)算抗彎承載力還是抗剪承載力的計(jì)算模式都偏于安全的，而且在接

13、近70kN的時(shí)候裂縫已經(jīng)變得很明顯，此時(shí)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(hù)時(shí)間超過28天都可能造成混凝土的強(qiáng)度變大，致使其承載能力提高。（3） 由于現(xiàn)場沒有實(shí)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(jì)的尺寸，使其承載能力提高。5 結(jié)論本次試驗(yàn)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(yàn)時(shí)比較成功的。我們了解到了剪壓破壞的特點(diǎn)。剪壓破壞的斜裂縫會(huì)不斷向集中荷載作用點(diǎn)延伸，且寬度不斷增大，形成一條寬度和長度最大的臨界裂縫指向荷載作用點(diǎn)，最終剪壓區(qū)混凝土被壓碎，梁發(fā)生斜截面破壞。同時(shí)通過對箍筋的觀察，可以看到箍筋只有在斜裂縫

14、產(chǎn)生的時(shí)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(jì)算截面的選取有了更加深刻的理解。附錄一試件設(shè)計(jì)承載力估算附錄二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理荷載（kN）撓度（mm）曲率（106/mm）縱筋平均應(yīng)變00.0085-0.001435.55.199-0.2095-0.001485.9.3260.0530.79.14.525-0.0860.13519.559-0.23750.00085199.25.832-0.4520.00095295.530.288-0.67750.357.40.274-1.05350.507.49.353-1.3970.636.58.844-1.81950.780.68.665-2.5030.929.75.184-2.64950.959.80.136-3.0280.004051075.85.996-3.3120.1147.90.782-3.6660.1242.97.467-4.00250.1330.100.025-