鋼筋混凝土正截面受彎實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗(yàn)專業(yè)12級(jí)1班姓名學(xué)號(hào)二零一四年十月二十六號(hào)仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院目錄1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?12.實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 2試件特征 2試驗(yàn)儀器設(shè)備： 23.實(shí)驗(yàn)成果與分析，包括原始數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)與曲線、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制曲線等。 2實(shí)驗(yàn)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(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值比照，分析原因。 3〔2〕繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線?！灿?jì)算撓度〕 4〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿?jì)算裂縫〕 4〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。 5〔5〕簡述配筋率對(duì)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(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值比照，分析原因。 6〔2〕繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線?！灿?jì)算撓度〕 6〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿?jì)算裂縫〕 8〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。 9〔5〕簡述配筋率對(duì)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(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值比照，分析原因。 10〔2〕繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線?！灿?jì)算撓度〕 11〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿?jì)算裂縫〕 11〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。 12〔5〕簡述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。 134．實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與實(shí)驗(yàn)小結(jié)，即實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最后局部，同學(xué)們綜合所學(xué)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論認(rèn)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(jì)原理課學(xué)號(hào)姓名實(shí)驗(yàn)日期2014年10月16日實(shí)驗(yàn)一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?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(gè)工作階段及適筋梁的破壞特征。③測定或計(jì)算受彎構(gòu)件正截面的開裂荷載和極限承載力，驗(yàn)證正截面承載力計(jì)算方法。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備：試件特征〔1〕根據(jù)試驗(yàn)要求，試驗(yàn)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(qiáng)度等級(jí)HRB335級(jí)〔極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fyk335N/mm2〕，箍筋與架立鋼筋強(qiáng)度等級(jí)

HPB300級(jí)〔屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(yàn)儀器設(shè)備：〔1〕靜力試驗(yàn)臺(tái)座、反力架、支座與支墩

〔2〕手動(dòng)式液壓千斤頂

〔3〕20T荷重傳感器

〔4〕YD-21型動(dòng)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(jì)〔百分表〕及磁性表座

〔9〕電阻應(yīng)變片、導(dǎo)線等3.實(shí)驗(yàn)成果與分析，包括原始數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)與曲線、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制曲線等。實(shí)驗(yàn)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(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy時(shí)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(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy時(shí)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(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy時(shí)的荷載值、破壞荷載值〕加載：=0.4KN=7.3KN3.1適筋破壞：〔1〕計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值比照，分析原因。理論計(jì)算：通過分析比照，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：1實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有考慮梁的自重，而計(jì)算理論值時(shí)會(huì)把自重考慮進(jìn)去；計(jì)算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載，但是實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確的計(jì)算破壞荷載；4.整個(gè)計(jì)算過程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間?！?〕繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線?！灿?jì)算撓度〕當(dāng)構(gòu)件開裂時(shí)，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(shí)驗(yàn)得出的荷載-撓度曲線:〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖。〔計(jì)算裂縫〕〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。①當(dāng)荷載在0.5KN內(nèi)，梁屬于彈性階段，沒有到達(dá)屈服更沒有受到破壞。②當(dāng)荷載在0.5KN的根底上分級(jí)加載，受拉區(qū)混凝土進(jìn)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?cè)龃蟮倪^程中，合拉力的增長不斷減小，而此時(shí)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(shí)，受拉區(qū)邊緣的混凝土到達(dá)其實(shí)際的抗拉強(qiáng)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)，鋼筋承當(dāng)了絕大局部拉應(yīng)力，應(yīng)變?cè)隽颗c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(jìn)的應(yīng)力應(yīng)變不斷增大，直至最后到達(dá)屈服前的臨界狀態(tài)。④鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土到達(dá)峰值應(yīng)力階段。此階段初內(nèi)力只要增加一點(diǎn)兒，鋼筋便即屈服。此時(shí)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(dá)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(huì)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(duì)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(duì)減小撓度的效果不明顯。3.2超筋破壞：〔1〕計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值比照，分析原因?？缍葹槠茐膹澗亍⒑奢d：通過分析比照，實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確、混凝土實(shí)際保護(hù)層的厚度等施工質(zhì)量會(huì)使計(jì)算值與實(shí)際抗彎承載力產(chǎn)生差異。〔2〕、應(yīng)變片的粘貼位置會(huì)產(chǎn)生差異。傳感器的精度會(huì)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?！?〕、應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償產(chǎn)生差異。選用設(shè)備的量程不合理。讀數(shù)間隔時(shí)間相差過大?！?〕、各種人為因素，儀器操作的熟練程度。實(shí)驗(yàn)時(shí)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(yàn)梁p-f變形曲線。〔計(jì)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(jì)算?！?〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿?jì)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(jì)算。〔4〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)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(shí)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?cè)龃筮^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(shí)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(jìn)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?cè)龃筮^程中，受拉區(qū)混凝土合拉力的增長不斷減小，而此時(shí)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(huì)不平衡〕。當(dāng)內(nèi)力增大到某一數(shù)值時(shí)，受拉區(qū)邊緣的混凝土到達(dá)其實(shí)際的抗拉強(qiáng)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(dá)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(gè)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(shí)，鋼筋承當(dāng)了絕大局部拉應(yīng)力，應(yīng)變?cè)隽颗c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(shí)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(dá)0.002，邊緣壓應(yīng)力到達(dá)峰值應(yīng)力。因?yàn)榛炷潦軌簯?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(dá)屈服強(qiáng)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?yàn)橐恢钡狡茐臅r(shí)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(dá)極限壓應(yīng)變而破壞。〔5〕簡述配筋率對(duì)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(duì)減小撓度的效果不明顯。3.3少筋破壞：〔1〕計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：1實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有考慮梁的自重，而計(jì)算理論值時(shí)會(huì)把自重考慮進(jìn)去；2.計(jì)算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載，但是實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確的計(jì)算破壞荷載；4.整個(gè)計(jì)算過程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間?！?〕繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線。〔計(jì)算撓度〕注：在很小荷載的作用下，少筋梁即破壞，撓度無法計(jì)算〔3〕繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿?jì)算裂縫〕注：少筋梁在裂縫出現(xiàn)到破壞期間時(shí)間極短，裂縫難以計(jì)算?！?〕簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理?！?〕在荷載為0.4KN時(shí)，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(shí)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?cè)龃筮^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(shí)的受壓區(qū)高度應(yīng)似保持不變?！?〕在荷載為7.8KN時(shí)，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(shí)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?yàn)榕浣盥噬儆谧钌倥浣盥剩室坏┰瓉碛苫炷脸挟?dāng)?shù)睦τ射摻畛挟?dāng)后，鋼筋迅速到達(dá)屈服。受壓區(qū)高度會(huì)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(shí)，荷載也會(huì)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(shí)，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(gè)突然的下降。然后受壓區(qū)高度進(jìn)一步下降。鋼筋歷盡屈服臺(tái)階到達(dá)硬化階段，荷載又有一定上升。此時(shí)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(shí)裂縫開展很大，梁嚴(yán)重下垂，也被視為已達(dá)破壞〔5〕簡述配筋率對(duì)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(duì)減小撓度的效果不明顯。4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與實(shí)驗(yàn)小結(jié)，即實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最后局部，同學(xué)們綜合所學(xué)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論認(rèn)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(yàn)中，相對(duì)其他的實(shí)驗(yàn)來說，難度確實(shí)是大了一點(diǎn)，但收獲也是很豐富的。在這次實(shí)驗(yàn)中，不但進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)鋼筋混凝土正截面受彎承載力的認(rèn)識(shí)，也意識(shí)到自己還有很多需要提高的地方。不僅要加強(qiáng)對(duì)根底知識(shí)的理解