鋼筋混凝土正截面受彎實驗報告

1、混凝土結構設計原理實驗報告實驗一 鋼筋混凝土受彎構件正截面試驗土木工程專業(yè)10級3班姓名 學號 二零一二年十一月 仲愷農業(yè)工程學院城市建設學院目 錄一、實驗目的：2二、實驗設備：2 2.1試件 2.2實驗儀器設備三、實驗成果與分析，包括原始數據、實驗結果數據與曲線、根據實驗數據繪制曲線3 3.1實驗簡圖2 3.1.1實驗簡圖 3.1.2少筋破壞-配筋截面 3.1.3適筋破壞-配筋截面 3.14 超筋破壞-配筋截面 3.2 少筋破壞：3 3.2.1 計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數值對比，分析原因 3.2.2 繪出試驗梁p-f變形曲線 3.2.3 繪制裂縫分布形態(tài)圖 3.2.4 簡述裂縫的

2、出現、分布和展開的過程與機理 3.3 適筋破壞：6 3.231 計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數值對比，分析原因 3.3.2 繪出試驗梁p-f變形曲線 3.3.3 繪制裂縫分布形態(tài)圖 3.3.4 簡述裂縫的出現、分布和展開的過程與機理 3.3.5 簡述配筋率對受彎構件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響 3.4 超筋破壞：9 3.4.1 計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數值對比，分析原因 3.4.2 繪出試驗梁p-f變形曲線 3.4.3 繪制裂縫分布形態(tài)圖 3.4.4 簡述裂縫的出現、分布和展開的過程與機理四、實驗結果討論與實驗小結。12仲愷農業(yè)工程學院實驗報告紙城市建設學院 （院、系

3、） 土木工程 專業(yè) 103 班 11 組 混凝凝土結構設計原理 課學號 姓名 實驗日期 2012/11/18 教師評定 實驗一 鋼筋混凝土受彎構件正截面試驗1.實驗目的：1. 了解受觀察了解受彎構件受力和變形過程的三個工作階段及適筋梁的破壞特征。2. 彎構件正截面的承載力大小、撓度變化及裂縫出現和發(fā)展過程。3. 測定或計算受彎構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.實驗設備：試件特征（1）根據試驗要求，試驗梁的混凝土強度等級為C25(=16.7N/mm2，=1.78N/mm2，, =2.8104 N/mm2），縱向受力鋼筋強度等級HRB335級（極限抗 拉強度標準值為）

4、，箍筋與架立鋼筋強度等級 HPB300級（屈服強 度標準值為=300N/mm2） （2）試件為bh=210525 mm2，縱向受力鋼筋的混凝土凈保護層厚度為20mm。少筋、 適筋、超筋的箍筋分別為 6200、6200、8150，保證不發(fā)生斜截面破壞。 （3）梁的受壓區(qū)配有兩根10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)電阻應變儀 （5）X-Y函數記錄儀 （6）YJ-26型靜態(tài)電阻應變儀及平衡箱 （7）讀數顯微鏡及放大鏡 （8）位移計（

5、百分表）及磁性表座 （9）電阻應變片、導線等3.實驗成果與分析，包括原始數據、實驗結果數據與曲線、根據實驗數據繪制曲線等。實驗簡圖少筋破壞-配筋截面：加載：（注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達到設計強度fy時的荷載值、破壞荷載值）加載： 適筋破壞-配筋截面加載：（注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達到設計強度fy時的荷載值、破壞荷載值）加載： 超筋破壞-配筋截面加載：（注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達到設計強度fy時的荷載值、破壞荷載值）加載： 3.1 少筋破壞：（1）計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數值對比，分析原因。開裂彎矩、荷載： 跨度為 破壞彎矩、荷載：通過分析對比，實驗數據跟理論數據存在著誤

6、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象發(fā)生前一刻的荷載，但是實驗給出的卻是現象發(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中和軸在受彎截面的中間。（2）繪出試驗梁p-f變形曲線。（計算撓度）注：在很小荷載的作用下，少筋梁即破壞，撓度無法計算（3） 繪制裂縫分布形態(tài)圖。 （計算裂縫）注：少筋梁在裂縫出現到破壞期間時間極短，裂縫難以計算。（4） 簡述裂縫的出現、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。在荷載達到6.6KN時，混凝土開裂，開裂截面，內力重

7、新分布，開裂的混凝土一下子把原來承擔的絕大部分拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應力突然增加很多，故裂縫一出現就有一定的寬度。此時受壓混凝土也開始表現出一定的塑性，應力圖形開始呈現平緩的曲線。又因為配筋率少于最小配筋率，故一旦原來由混凝土承擔的拉力有鋼筋承擔后，鋼筋迅速達到的屈服。受壓區(qū)高度會迅速降低，以增大內力臂來提高抗彎能力。同時，所提高的抗彎能力等于降低后的荷載引起的彎矩，受壓區(qū)高度才能穩(wěn)定下來。在撓度-荷載曲線上就表現為荷載有一個突然地下降。然后受壓區(qū)高度進一步下降，鋼筋歷盡屈服臺階達到硬化階段，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，但這是裂縫開展很大，梁已經嚴重下

8、垂，也被視為以破壞。（5） 簡述配筋率對受彎構件正截面承載力、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 適筋破壞：（1）計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數值對比，分析原因。理論計算：通過分析對比，實驗數據跟理論數據存在著誤差，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象發(fā)生前一刻的荷載，但是實驗給出的卻是現象發(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中和軸在受彎截面的中間。（2） 繪出試驗梁

9、p-f變形曲線。（計算撓度）當構件開裂時，以此類推，在不同的荷載下，可以得到相關的數據：F(kN)0.346616.3332.6551.3856.45Mk(KNm)0.84914080125.875138.3(N/mm2)2.04496.3192.6303.13330.20.430.760.88550.95.5194.1993.132.852.82f (mm)0.5232.1686.30149.1166實驗得出的荷載-撓度曲線:（3） 繪制裂縫分布形態(tài)圖。 （計算裂縫）（4）簡述裂縫的出現、分布和展開的過程與機理。當荷載在0.4KN內，梁屬于彈性階段，沒有達到屈服更沒有受到破壞。當荷載在0.4

10、KN的基礎上分級加載，受拉區(qū)混凝土進入塑性階段，手拉應變曲線開始呈現較明顯的曲線性，并且曲線的切線斜率不斷減小，表現為在受壓區(qū)壓應變增大的過程中，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，以保證斜截面內力平衡。當內力增大到某一數值時，受拉區(qū)邊緣的混凝土達到其實際的抗拉強度和極限拉應變，截面處于開裂前的臨界狀態(tài)。接著荷載只要增加少許，受拉區(qū)混凝土拉應變超過極限抗拉應變，部分薄弱地方的混凝土開始出現裂縫，此時荷載為7.9KN。在開裂截面，內力重新分布，開裂的混凝土一下子把原來承擔的絕大部分拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應力突然增加很多，故裂縫一出

11、現就有一定的寬度。此時受壓混凝土也開始表現出一定的塑性，應力圖形開始呈現平緩的曲線。此時鋼筋的應力應變突然增加很多，曲率急劇增大，受壓區(qū)高度急劇下降，在撓度-荷載曲線上表現為有一個表示撓度突然增大的轉折。內力重新分布完成后，荷載繼續(xù)增加時，鋼筋承擔了絕大部分拉應力，應變增量與荷載增量成一定的線性關系，表現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系。隨著荷載的增加，剛進的應力應變不斷增大，直至最后達到屈服前的臨界狀態(tài)。鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土達到峰值應力階段。此階段初內力只要增加一點兒，鋼筋便即屈服。此時荷載為52.3KN。一旦屈服，理論上可看作鋼筋應力不再增大（鋼筋

12、的應力增量急劇衰減），截面承載力已接近破壞荷載，在梁內鋼筋屈服的部位開始形成塑性鉸，但混凝土受壓區(qū)邊緣應力還未達到峰值應力。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。（5）簡述配筋率對受彎構件正截面承載力、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 超筋破壞：（1）計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數值對比，分析原因。 跨度為 破壞

13、彎矩、荷載：通過分析對比，實驗數據跟理論數據存在著誤差，主要原因：（1）、構件的平整度，截面尺寸是否準確、混凝土實際保護層的厚度等施工質量會使計算值與實際抗彎承載力產生差異。（2）、應變片的粘貼位置會產生差異。傳感器的精度會產生差異。百分表的位置影響。手持式應變儀的讀數影響。（3）、應變片的溫度補償產生差異。 選用設備的量程不合理。 讀數間隔時間相差過大。（4）、各種人為因素，儀器操作的熟練程度。 實驗時儀表出現碰撞。度數出現誤差。 沒有預加載（2）繪出試驗梁p-f變形曲線。（計算撓度）注：超筋梁在荷載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

14、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、分布和展開的過程與機理。在荷載為5KN時，梁處于彈性階段。在荷載達到13.4KN時，混凝土開裂，開裂截面，內力重新分布，開裂的混凝土一下子把原來承擔的絕大部分拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應力突然增加很多，故裂縫一出現就有一定的寬度。此時受壓混凝土也開始表現出一定的塑性，應力圖形開始呈現平緩的曲線。又因為配筋率高于最大配筋率，故一旦原來由混凝土承擔的拉力由鋼筋承擔后，鋼筋迅速達到的屈服。受壓區(qū)高度會迅速降低，以增大內力臂來提高抗彎能力。同時，所提高的抗彎能力等于降低后的荷載引起的彎矩，受壓區(qū)高度才能穩(wěn)定下來。在撓度-荷載曲

15、線上就表現為荷載有一個突然地下降。然后受壓區(qū)高度進一步下降，鋼筋歷盡屈服臺階達到硬化階段，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，但這是裂縫開展很大，梁已經嚴重下垂，也被視為以破壞。（5）簡述配筋率對受彎構件正截面承載力、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實驗結果討論與實驗小結，即實驗報告的最后部分，同學們綜合所學知識及實驗所得結論認真回答思考題并提出自己的見解、討論存在的問題。這一次的實驗，相對其他的實驗來說，難度大了一點，但是，收獲也是最大的。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。不當要加強對基礎知識的理解，也要牢牢記住很多相關的細節(jié)，比如，公式中很多的參數，都有各自的規(guī)范。需要在計算的時候重點注意。有幾次，因為疏忽了參數的相關要求，不得不重新做一遍。除此之外，CAD、辦公軟件的技巧，都值得自己以后常常復習。這樣子，在進行相關的操作的時候，可以省下很多時間。還有，一些細小的電腦技巧，也要認真學好。在這次的實驗