適筋梁受彎性能試驗

1、適筋梁受彎性能試驗【試驗?zāi)康摹?、通過觀察混凝土適筋梁受彎破壞的全過程，研究認(rèn)識混凝土適筋梁的受彎性能。2、 理解和掌握鋼筋混凝土適筋梁受彎構(gòu)件的實驗方法和實驗結(jié)果，通過實踐掌握試件 的設(shè)計、實驗結(jié)果整理的方法。3、通過撰寫實驗報告的過程，加深對混凝土結(jié)構(gòu)適筋梁構(gòu)件受彎性能的理解。【試件設(shè)計】試件的主要參數(shù)：試件長度：L=2000mm ;試件尺寸矩形截面：bx h = 200mm x 300mm ;混凝土強(qiáng)度等級：C30;縱向受拉鋼筋的種類：HRB400 ;箍筋的種類：HPB235純彎段無箍筋；縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度：25mm；試件的配筋情況見圖 1和表1;表i適筋梁受彎試件的配筋試件編號試

2、件特征配筋情況預(yù)估荷載P (kN)PcrPyPuMLA適筋梁說明：預(yù)估荷載按照?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?給定的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算，未計試件梁和分配梁的自重【試驗裝置和加載方式】1、試驗裝置圖2為進(jìn)行適筋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，分配梁分配荷載，壓力傳感器測 定荷載值。適筋梁受彎性能試驗，取L=2000mm， a=150mm， b=600mm， c=500 mm。9 一 101E=316SIb1Lc1Lb1門f 1L1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

3、墊板；8分配梁；9反力梁及龍門架；10 千斤頂；圖2適筋梁受彎試驗裝置圖«»400wT1a加載簡圖kN， mm1111 口11 丨 11 0.3Pb彎矩圖kNmc剪力圖kN圖3適筋梁受彎試驗加載和內(nèi)力簡圖2、加載方式1單調(diào)分級加載機(jī)制試件的加載簡圖和相應(yīng)的彎矩、剪力圖見圖2和3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15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。對于適筋梁：1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%; 2到達(dá)開裂試驗荷載計算值的 90 %以后，每級荷載值

4、不宜大于其荷載值的5%;3當(dāng)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;4當(dāng)加載到達(dá)縱向受拉鋼筋屈服后，按跨中位移控制加載，加載的級距為鋼筋屈服工況對應(yīng)的跨中位移y ； 5加載到臨近破壞前，撤除所有儀表，然后加載至破壞。2開裂荷載實測值確定方法對于正截面出現(xiàn)裂縫的試驗構(gòu)件，可采用以下方法確定開裂荷載實測值： 放大鏡觀察法用放大倍率不低于四倍的放大鏡觀察裂縫的出現(xiàn)；當(dāng)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(dāng)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(dāng)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

5、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； 連續(xù)布置應(yīng)變計法在截面受拉區(qū)最外層外表， 沿受力主筋方向在拉應(yīng)力最大區(qū)段的全長范圍內(nèi)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測應(yīng)變值的開展，取任一應(yīng)變計的應(yīng)變增量有突變時的荷載值作為開裂荷載實測值。3承載力極限狀態(tài)確定方法對梁試件進(jìn)行受彎承載力試驗時，在加載或持載過程中出現(xiàn)以下標(biāo)記即可認(rèn)為該結(jié)構(gòu) 構(gòu)件已經(jīng)到達(dá)或超過承載力極限狀態(tài)，即可停止加載： 對有明顯物理流限的熱軋鋼筋，其受拉主筋的受拉應(yīng)變到達(dá)0.01 ； 受拉主鋼筋拉斷； 受拉主鋼筋處最大垂直裂縫寬度到達(dá)1.5mm ； 撓

6、度到達(dá)跨度的1/30 ； 受壓區(qū)混凝土壓壞?！玖繙y內(nèi)容、方法和工況】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(biāo)距為150mm ,以量測梁側(cè)外 表混凝土沿截面高度的平均應(yīng)變分布規(guī)律，測點布置見圖4。1000r4圖4適筋梁受彎試驗混凝土平均應(yīng)變測點布置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5。鋼筋應(yīng)變片貼于鋼筋外側(cè)圖5縱筋應(yīng)變片布置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，如圖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

7、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。900900圖6適筋梁受彎試驗撓度測點布置4裂縫試驗前將梁兩側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制50mm x 50mm的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡用肉眼查找裂縫。構(gòu)件開裂后立即對裂縫的發(fā)生開展情況進(jìn)行詳細(xì)觀測，用讀數(shù)放大鏡及鋼直尺等工具量測各級荷載O.4Pu0.7Pu作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間距，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)短期試驗荷載值持續(xù)15min結(jié)束時進(jìn)行量測?！酒渌?、 試驗常用儀器設(shè)備介紹1電阻應(yīng)

8、變計： 電阻應(yīng)變計是用來測量試件的應(yīng)變。電阻應(yīng)變計的工作原理是利用某種金屬絲導(dǎo)體 的“應(yīng)變電阻效應(yīng) ，即這種金屬絲的電阻值隨著其機(jī)械變形而變化的物理特性。2力傳感器和壓力傳感器： 使用時一般串接在液壓加載器與構(gòu)件之間，可用于測量構(gòu)件受荷載及支 座反力等。3液壓傳感器：使用時一般并接在油泵與液壓加載器組成的油路中，可測量該油路的壓力，根據(jù)所 測壓力大小即可以測量液壓加載器對構(gòu)件的作用力。4線位移傳感器：線位移傳感器可用來測量結(jié)構(gòu)的位移，包括結(jié)構(gòu)的反響和對結(jié)構(gòu)的作用、支座位 移，它測到的位移是某一點相對另一點的位移、即測點相對于位移傳感器支架固定點的位移。常用的位移 傳感器有機(jī)械式百分表、電子百分

9、表、滑阻式傳感器和差動電感式傳感器等。5讀數(shù)顯微鏡：讀數(shù)顯微鏡是由光學(xué)透鏡和游標(biāo)刻度組成。通常用來觀測混凝土構(gòu)件的裂縫寬度。6電阻應(yīng)變儀：電阻應(yīng)變儀工作原理是當(dāng)電阻應(yīng)變計發(fā)生應(yīng)變時，其電阻值發(fā)生變化，從而使得由 電阻應(yīng)變儀中的標(biāo)準(zhǔn)電阻和電阻應(yīng)變計共同組成的惠斯頓電橋失去平衡，通過直接測量電橋失去平衡后的 輸出電壓，可換算得到應(yīng)變值。其接線方式有：全橋、半橋和 1/4 橋。2、儀器設(shè)備的主要技術(shù)性能指標(biāo)1刻度值最小分度值 ：儀器的指示或顯示裝置所能指示的最小測量值，即是每一最小刻度所表 示被測量的數(shù)值。2量程：儀器可以測量的最大范圍。3靈敏度： 被測量的單位物理量所引起儀器輸出或顯示裝置示值的大

10、小，即儀器對被測物理量變化 的反響能力。4分辨率：儀器測量被測物理量最小變化值的能力。5線形度： 儀器校準(zhǔn)曲線對理想擬合直線的接近程度，可用校準(zhǔn)曲線與擬合直線的最大偏差作為評 定指標(biāo)，并用最大偏差和滿量程輸出的百分比來表示。6穩(wěn)定性：被測物理量數(shù)值不變，儀器在規(guī)定的時間內(nèi)保持示值一致的能力。7重復(fù)性：在同一工作條件下，儀器屢次重復(fù)測量同一數(shù)值的被測量時，保持示值一致的能力。3、平安防護(hù)措施1在試驗準(zhǔn)備工作中有關(guān)試驗結(jié)構(gòu)、加載設(shè)備、荷載架等的吊裝，電氣設(shè)備、電氣線路等的安裝以 及試驗后撤除構(gòu)件和試驗裝置的操作均應(yīng)符合有關(guān)建筑安裝工程的平安技術(shù)規(guī)程。試驗使用的設(shè)備應(yīng)有操 作規(guī)定，并應(yīng)嚴(yán)格遵守。2在

11、試驗過程中應(yīng)注意人身和儀表的平安。 試驗地區(qū)宜設(shè)置明顯標(biāo)志。 當(dāng)荷載到達(dá)承載力試驗荷載 計算值的 85時，宜撤除可能損壞的儀表。對于需要保護(hù)下來量測結(jié)構(gòu)破壞階段的結(jié)構(gòu)反響的儀表，應(yīng)采 取有效的保護(hù)措施。3試驗時應(yīng)防止試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備的倒塌， 并應(yīng)設(shè)置平安托架或支墩。 平安托架或支墩和試驗結(jié) 構(gòu)構(gòu)件宜保持盡可能小的距離，但不應(yīng)阻礙試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形。試驗用的千斤頂、分配梁和儀表等應(yīng)吊 在支架上。4對可能發(fā)生突然破壞的試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行試驗時應(yīng)采取特別防護(hù)措施以防止物體飛出危及人身、 儀表和設(shè)備的平安。12021080135135505050087020020022113 8504 6100150

12、200501206© 124© 123 8504© 121201201-12-2柱試件立面圖3 8503 850 4 雙向鋼絲網(wǎng) 2 片 尺寸 170x90 4 雙向鋼絲網(wǎng) 2 片 尺寸 170x908508506100圖 1.3 大偏心受壓柱配筋圖取偏心距 e0： 100mm端為滾動鉸支2、加載裝置和量測內(nèi)容 1 加載裝置 柱偏心受壓試驗的加載裝置如下列圖。采用千斤頂加載，支座一端為固定鉸支座，另一 座。鉸支座墊板應(yīng)有足夠的剛度，防止墊板處混凝土局壓破壞。e0Pe0P圖 1.4.1 柱偏心受壓試驗加載裝置2 加載方式1單調(diào)分級加載機(jī)制 實際的加載等級為 0-10

13、kN-20kN-30kN-40kN-50kN-60kN- 破壞3 量測內(nèi)容1混凝土平均應(yīng)變 由布置在柱內(nèi)部縱筋外表和柱混凝土外表上的應(yīng)變計測量，混凝土應(yīng)變測點布置如以下列圖圖 1.4.3 大偏心受壓柱試驗混凝土應(yīng)變測點布置2縱筋應(yīng)變 由布置在柱內(nèi)部縱筋外表的應(yīng)變計量測，鋼筋應(yīng)變測點布置如以下列圖 位移計36036015087015132430303015200385385100870應(yīng)變片共計 8 片331201203-3 應(yīng)變片共計 8 片圖 1.4.3.1 大偏心受壓柱試驗縱向鋼筋應(yīng)變測點布置3側(cè)向撓度柱長度范圍內(nèi)布置 5 個位移計以測量柱側(cè)向撓度，側(cè)向撓度測點布置如以下列圖圖 1.4.3

14、.2 大偏心受壓柱試驗側(cè)向撓度測點布置4裂縫試驗前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制 50mm x50mm的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡查找5050385870位移計支桿 5385 位移計 6 位移計 7裂縫。4、實際實驗數(shù)據(jù)荷載縱向鋼筋應(yīng)變2_1 34_1 34_2 34_3 34_4 34_5 34_6 34_7 34_8 0.661 -12 -5 -1 3 -4 -14 -5 0 9.992 -50 -117 20 116 -100 -12 8 126 84 19.984 -162 -229 226 349 -229 -274 351 272 30.224 -280 -348 486 634 -36

15、3 -442 623 515 40.216 -372 - 466 721 913 -496 -615 904 842 50.043 -478 -625 962 1191 -661 -832 1190 1126 59.705 -653 -82512561521 -871 -1143 1522 1467 69.862 -810-1008 15111825 -1056 -1403 1832 1773 79.854 -1100 -1329 1905 2346 -1376 -1866 2348 2205 93.976 -1485 -1741 258 6 4928 -1819 -2411 4074 512

16、8 93.232 -1544 -1811 2793 6257 -1879 -2494 5723 6022 92.737 -1560 -1815 2843 7 114 -1883 -2502 6547 6402 92.076 -1585 -1841 2899 8132 -1909 -2525 8076 6913 80.928 -1699 -1851 2928 1043 7 -2060 -2561 0 7856 75.643-1703 -1811 293010382-2086-252007844混凝土應(yīng)變側(cè)向撓度10_1 10_2 10_3 10_510_610_7 -0.012 00-0.004

17、 0.021 0 -0.016 -0.004 0.004 0.295 0.301 0.078 -0.031 -0.008 0.181 0.463 0.704 0.184 -0.063 -0.016 0. 15 0.615 1.231 0.348 -0.086 -0.020.2830.745 1.75 0.479 -0.09 -0.035 0.37 0.914 2.364 0.704 -0.11 -0.051 0.445 1.099 3.196 0.937 -0.161 -0.051 0.4 6 1.255 3.838 1.154 -0.228 -0.071 0.456 1.55 5.037 1

18、.522 -0.322 -0.090.5551.983 6.919 2.104 -0.318 -0.094 0.559 2.009 7.084 2.222 -0.318-0.094 0.5942.0517.2362.255按照?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?給定的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及上述的計算公式，對于本次試驗試件的極限承 載力的預(yù)估值為：64 cuNkN。構(gòu)件正截面承載力分析kNAfAfNAblSycS274)%3%6.1120*120*412*2bh0.1,825.7120870''cu2I0那么n得：查?混凝土設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?實測值為94kN，比預(yù)估值大46.9%,可能原因如下： 試驗時混凝土養(yǎng)護(hù)時間已經(jīng)超過要求的標(biāo)準(zhǔn)的28d,強(qiáng)度有所提高； 計算時所采用的平安系數(shù)等等都為該構(gòu)件的承載