鋼筋混凝土正截面受彎實驗報告

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》實驗報告實驗一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗專業(yè)12級1班姓名學(xué)號二零一四年十月二十六號仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院目錄1.實驗?zāi)康模?12.實驗設(shè)備： 2試件特征 2試驗儀器設(shè)備： 23.實驗成果與分析，包括原始數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果數(shù)據(jù)與曲線、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制曲線等。 2實驗簡圖 2適筋破壞-配筋截面： 2超筋破壞-配筋截面 3少筋破壞-配筋截面 33.1適筋破壞： 3〔1〕計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數(shù)值比照，分析原因。 3〔2〕繪出試驗梁p-f變形曲線?！灿嬎銚隙取?4〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿嬎懔芽p〕 4〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理。 5〔5〕簡述配筋率對受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。 63.2超筋破壞： 6〔1〕計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數(shù)值比照，分析原因。 6〔2〕繪出試驗梁p-f變形曲線。〔計算撓度〕 6〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿嬎懔芽p〕 8〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理。 9〔5〕簡述配筋率對受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。 103.3少筋破壞： 10〔1〕計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數(shù)值比照，分析原因。 10〔2〕繪出試驗梁p-f變形曲線?！灿嬎銚隙取?11〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿嬎懔芽p〕 11〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理。 12〔5〕簡述配筋率對受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。 134．實驗結(jié)果討論與實驗小結(jié)，即實驗報告的最后局部，同學(xué)們綜合所學(xué)知識及實驗所得結(jié)論認真答復(fù)思考題并提出自己的見解、討論存在的問題。 13〔院、系〕專業(yè)班組混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課學(xué)號姓名實驗日期2014年10月16日實驗一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗1.實驗?zāi)康模孩倭私馐軓潣?gòu)件正截面的承載力大小、撓度變化及裂縫出現(xiàn)和開展過程。②觀察了解受彎構(gòu)件受力和變形過程的三個工作階段及適筋梁的破壞特征。③測定或計算受彎構(gòu)件正截面的開裂荷載和極限承載力，驗證正截面承載力計算方法。2.實驗設(shè)備：試件特征〔1〕根據(jù)試驗要求，試驗的混凝土強度等級為C30(fck=20.1N/mm2，ftk=2.01N/mm2，fc14.3N/mm2,

Ec=3.0×104

N/mm2〕，縱向受力鋼筋強度等級HRB335級〔極限抗拉強度標準值為fyk335N/mm2〕，箍筋與架立鋼筋強度等級

HPB300級〔屈服強度標準值為fy=270N/mm2〕〔2〕試件為b×h=200×435

mm2，縱向受力鋼筋的混凝土凈保護層為20mm。少筋、適筋、超筋的箍筋是Ф12@100，保證不發(fā)生斜截面破壞?！?〕梁的受壓區(qū)配有兩根Ф10的架立筋，通過箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置試驗儀器設(shè)備：〔1〕靜力試驗臺座、反力架、支座與支墩

〔2〕手動式液壓千斤頂

〔3〕20T荷重傳感器

〔4〕YD-21型動態(tài)電阻應(yīng)變儀

〔5〕X-Y函數(shù)記錄儀

〔6〕YJ-26型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及平衡箱

〔7〕讀數(shù)顯微鏡及放大鏡

〔8〕位移計〔百分表〕及磁性表座

〔9〕電阻應(yīng)變片、導(dǎo)線等3.實驗成果與分析，包括原始數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果數(shù)據(jù)與曲線、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制曲線等。實驗簡圖適筋破壞-配筋截面加載：〔注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋到達設(shè)計強度fy時的荷載值、破壞荷載值〕加載：=0.5KN=95.6KN=96.4KN超筋破壞-配筋截面加載：〔注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋到達設(shè)計強度fy時的荷載值、破壞荷載值〕加載：=0.5KN=135.1KN少筋破壞-配筋截面：加載：〔注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋到達設(shè)計強度fy時的荷載值、破壞荷載值〕加載：=0.4KN=7.3KN3.1適筋破壞：〔1〕計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數(shù)值比照，分析原因。理論計算：通過分析比照，實驗數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：1實驗時沒有考慮梁的自重，而計算理論值時會把自重考慮進去；計算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載，但是實驗給出的卻是現(xiàn)象發(fā)生后一刻的荷載；3.破壞荷載與屈服荷載的大小相差很小，1.5倍不能準確的計算破壞荷載；4.整個計算過程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間?！?〕繪出試驗梁p-f變形曲線?！灿嬎銚隙取钞?dāng)構(gòu)件開裂時，以此類推，在不同的荷載下，可以得到相關(guān)的數(shù)據(jù)：F(kN)0.473434.4368.5588.04Mk(KN·m)0.962570139.36178.98(N/mm2)2.308167.89334.24429.26ψ0.20.830.960.993.5062.0851.9241.891f(mm)0.11213.74229.64738.741實驗得出的荷載-撓度曲線:〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿嬎懔芽p〕〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理。①當(dāng)荷載在0.5KN內(nèi)，梁屬于彈性階段，沒有到達屈服更沒有受到破壞。②當(dāng)荷載在0.5KN的根底上分級加載，受拉區(qū)混凝土進入塑性階段，手拉應(yīng)變曲線開始呈現(xiàn)較明顯的曲線性，并且曲線的切線斜率不斷減小，表現(xiàn)為在受壓區(qū)壓應(yīng)變增大的過程中，合拉力的增長不斷減小，而此時受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋仍工作在彈性范圍，呈直線增長，于是受壓區(qū)高度降低，以保證斜截面內(nèi)力平衡。當(dāng)內(nèi)力增大到某一數(shù)值時，受拉區(qū)邊緣的混凝土到達其實際的抗拉強度和極限拉應(yīng)變，截面處于開裂前的臨界狀態(tài)。③接著荷載只要增加少許，受拉區(qū)混凝土拉應(yīng)變超過極限抗拉應(yīng)變，局部薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫，此時荷載為9.7KN。在開裂截面，內(nèi)力重新分布，開裂的混凝土一下子把原來承當(dāng)?shù)慕^大局部拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應(yīng)力突然增加很多，故裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度。此時受壓混凝土也開始表現(xiàn)出一定的塑性，應(yīng)力圖形開始呈現(xiàn)平緩的曲線。此時鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變突然增加很多，曲率急劇增大，受壓區(qū)高度急劇下降，在撓度-荷載曲線上表現(xiàn)為有一個表示撓度突然增大的轉(zhuǎn)折。內(nèi)力重新分布完成后，荷載繼續(xù)增加時，鋼筋承當(dāng)了絕大局部拉應(yīng)力，應(yīng)變增量與荷載增量成一定的線性關(guān)系，表現(xiàn)為梁的抗彎剛度與開裂一瞬間相比又有所上升，撓度與荷載曲線成一定的線性關(guān)系。隨著荷載的增加，剛進的應(yīng)力應(yīng)變不斷增大，直至最后到達屈服前的臨界狀態(tài)。④鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土到達峰值應(yīng)力階段。此階段初內(nèi)力只要增加一點兒，鋼筋便即屈服。此時荷載為95.6KN。一旦屈服，理論上可看作鋼筋應(yīng)力不再增大〔鋼筋的應(yīng)力增量急劇衰減〕，截面承載力已接近破壞荷載，在梁內(nèi)鋼筋屈服的部位開始形成塑性鉸，但混凝土受壓區(qū)邊緣應(yīng)力還未到達峰值應(yīng)力。隨著荷載的少許增加，裂縫繼續(xù)向上開展，混凝土受壓區(qū)高度降低，中和軸上移，內(nèi)力臂增大，使得承載力會有所增大，但增大非常有限，而由于裂縫的急劇開展和混凝土壓應(yīng)變的迅速增加，梁的抗彎剛度急劇降低，裂縫截面的曲率和梁的撓度迅速增大?！?〕簡述配筋率對受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對減小撓度的效果不明顯。3.2超筋破壞：〔1〕計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數(shù)值比照，分析原因?？缍葹槠茐膹澗?、荷載：通過分析比照，實驗數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：〔1〕、構(gòu)件的平整度，截面尺寸是否準確、混凝土實際保護層的厚度等施工質(zhì)量會使計算值與實際抗彎承載力產(chǎn)生差異?！?〕、應(yīng)變片的粘貼位置會產(chǎn)生差異。傳感器的精度會產(chǎn)生差異。百分表的位置影響。手持式應(yīng)變儀的讀數(shù)影響。〔3〕、應(yīng)變片的溫度補償產(chǎn)生差異。選用設(shè)備的量程不合理。讀數(shù)間隔時間相差過大。〔4〕、各種人為因素，儀器操作的熟練程度。實驗時儀表出現(xiàn)碰撞。度數(shù)出現(xiàn)誤差。沒有預(yù)加載〔2〕繪出試驗梁p-f變形曲線?！灿嬎銚隙取匙ⅲ撼盍涸诤奢d作用至破壞期間撓度變化極小，難以計算。〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖。〔計算裂縫〕注：超筋梁在荷載作用至破壞期間有效受拉混凝土截面面積極小，難以計算。〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理。(1)在此彈性階段混凝土的受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線和受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線都近似直線，因此根本上可看成混凝土在彈性范圍內(nèi)工作。而鋼筋此時也工作在彈性范圍內(nèi)，所以整根鋼筋混凝土梁可近似看成一份勻質(zhì)彈性梁。在加載過程中梁的剛度不變，表現(xiàn)為這一階段的撓度——荷載曲線根本為直線。在受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變增大過程中，受拉鋼筋拉應(yīng)力呈直線增加，受壓區(qū)合壓力和受拉區(qū)合拉力也根本呈直線增加，由平截面假定可知，此時的受壓區(qū)高度應(yīng)近似保持不變。(2)而到受拉區(qū)混凝土呈現(xiàn)塑形到開裂階段初，受拉區(qū)混凝土進入塑性階段，混凝土的受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線開始呈現(xiàn)較明顯的曲線性，并且曲線的切線斜率不斷減小，表現(xiàn)為在受壓區(qū)應(yīng)變增大過程中，受拉區(qū)混凝土合拉力的增長不斷減小，而此時受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋仍工作在彈性范圍內(nèi)，呈直線增長，于是受壓區(qū)高度降低，以保證截面內(nèi)力平衡〔假設(shè)受壓區(qū)高度不變或增大，則截面合壓力增長大于合拉力增長，內(nèi)力將會不平衡〕。當(dāng)內(nèi)力增大到某一數(shù)值時，受拉區(qū)邊緣的混凝土到達其實際的抗拉強度和極限拉應(yīng)變，截面處于開裂前的臨界狀態(tài)。(3)開裂至受壓區(qū)混凝土到達峰值應(yīng)力階段，梁體開裂后鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變突然增加很多，曲率急劇增大，受壓區(qū)高度也急劇下降，在撓度——荷載曲線上表現(xiàn)為有一個表示撓度突然增大的轉(zhuǎn)折。內(nèi)力重分布完成后，荷載繼續(xù)增加時，鋼筋承當(dāng)了絕大局部拉應(yīng)力，應(yīng)變增量與荷載增量成一定的線性關(guān)系，表現(xiàn)為梁的抗彎剛度與開裂一瞬間相比又有所上升，撓度與荷載曲線成一定的線性關(guān)系。隨著荷載的增加，混凝土的應(yīng)力應(yīng)變不斷增大，直至受壓區(qū)邊緣應(yīng)變接近0.002，而鋼筋由于配筋率相比照擬大，此時并未屈服。(4)破壞階段隨著荷載的增加，混凝土的受壓區(qū)邊緣應(yīng)變到達0.002，邊緣壓應(yīng)力到達峰值應(yīng)力。因為混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線已表現(xiàn)出明顯的塑性，而受拉鋼筋并未到達屈服強度，拉應(yīng)力仍隨著應(yīng)變呈線性增長。為了保持截面內(nèi)力平衡必須增大受壓區(qū)面積，所以截面中和軸下降，受壓區(qū)高度增加。因為一直到破壞時鋼筋也未屈服，我們可以看到，在超筋梁中，自開裂后截面中和軸位置一直是下降的。最后受壓區(qū)混凝土到達極限壓應(yīng)變而破壞。〔5〕簡述配筋率對受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對減小撓度的效果不明顯。3.3少筋破壞：〔1〕計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數(shù)值比照，分析原因。開裂彎矩、荷載：跨度為破壞彎矩、荷載：通過分析比照，實驗數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：1實驗時沒有考慮梁的自重，而計算理論值時會把自重考慮進去；2.計算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載，但是實驗給出的卻是現(xiàn)象發(fā)生后一刻的荷載；破壞荷載與屈服荷載的大小相差很小，1.5倍不能準確的計算破壞荷載；4.整個計算過程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間?！?〕繪出試驗梁p-f變形曲線?！灿嬎銚隙取匙ⅲ涸诤苄『奢d的作用下，少筋梁即破壞，撓度無法計算〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿嬎懔芽p〕注：少筋梁在裂縫出現(xiàn)到破壞期間時間極短，裂縫難以計算?！?〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理?！?〕在荷載為0.4KN時，梁處于彈性階段，在此階段混凝土的受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線和受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線都近似直線，因此根本上可看成混凝土在彈性范圍內(nèi)工作，而鋼筋此時也工作在彈性范圍內(nèi)，所以整根鋼筋混凝土梁可近似看成一根勻質(zhì)彈性梁。在加載過程中梁的剛度不變，表現(xiàn)在這一階段梁的撓度——荷載曲線根本為直線。在受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變增大過程中，受拉鋼筋拉應(yīng)力呈直線增加，受壓區(qū)合壓力和受拉區(qū)合拉力也根本呈直線增加，由平截面假定可知，此時的受壓區(qū)高度應(yīng)似保持不變?！?〕在荷載為7.8KN時，此階段荷載只要增加少許，受拉區(qū)混凝土拉應(yīng)變超過極限抗拉應(yīng)變，局部薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫。在開裂截面，內(nèi)力重新分布，開裂的混凝土一下子把原來承當(dāng)?shù)慕^大局部拉力交給受拉鋼筋，使鋼筋應(yīng)力突然增加很多，故裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度。此時受壓區(qū)混凝土也開始表現(xiàn)出一定的塑形，應(yīng)力圖形開始呈現(xiàn)平緩的曲線?！?〕又因為配筋率少于最少配筋率，故一旦原來由混凝土承當(dāng)?shù)睦τ射摻畛挟?dāng)后，鋼筋迅速到達屈服。受壓區(qū)高度會迅速降低，以增大內(nèi)力臂來提高抗彎能力。在受壓區(qū)高度降低的同時，荷載也會降低，直到由受壓區(qū)高度降低所提高的抗彎能力等于降低后的荷載所引起的彎矩時，受壓區(qū)高度才穩(wěn)定下來。在撓度——荷載曲線上就表現(xiàn)為荷載有一個突然的下降。然后受壓區(qū)高度進一步下降。鋼筋歷盡屈服臺階到達硬化階段，荷載又有一定上升。此時受壓區(qū)混凝土仍未被壓碎，即梁尚未喪失承載能力。但這時裂縫開展很大，梁嚴重下垂，也被視為已達破壞〔5〕簡述配筋率對受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對減小撓度的效果不明顯。4．實驗結(jié)果討論與實驗小結(jié)，即實驗報告的最后局部，同學(xué)們綜合所學(xué)知識及實驗所得結(jié)論認真答復(fù)思考題并提出自己的見解、討論存在的問題。在這一次的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗中，相對其他的實驗來說，難度確實是大了一點，但收獲也是很豐富的。在這次實驗中，不但進一步加強了對鋼筋混凝土正截面受彎承載力的認識，也意識到自己還有很多需要提高的地方。不僅要加強對根底知識的理解