同济大学混凝土试验报告超筋梁梁斜拉破坏.docx

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同济大学混凝土试验报告超筋梁梁斜拉破坏

混凝土试验成果集

试验名称：

姓名：

学号：

试验老师：

任课老师：

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1超筋梁受弯实验报告

1.1实验目的

通过试验研究认识超筋混凝土梁在弯矩作用下开裂、裂缝发展到破坏的全过程，掌握测试混凝土受弯构件基本性能的试验方法。

1.2实验内容

对超筋梁构件跨中施加对称集中力，使其中部受纯弯，逐级加载至破坏。

观察并描述该过程中，裂缝的产生与发展。

记录、分析各阶段钢筋混凝土应力、应变的变化情况。

1.3构件设计

1.3.1构件设计的依据

根据梁正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度的比较可以判断出受弯构件

的类型：

当时，为适筋梁；当时，为超筋梁。

界限受压区相对高度可按下式计算：

其中在进行受弯试件梁设计时，fy、Es分别取《混凝土结构设计规范》规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时，fy、Es分别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。

1.3.2试件的主要参数

1试件尺寸实测值：

b×h×l＝122×205×1830mm；

测读次数

1

2

3

平均

截面宽度b

121

122

122

122

截面高度h

201

206

207

205

构件长度l

1800

1805

1803

1803

②混凝土强度等级：

C20；

③纵向受拉钢筋的种类：

HRB335；

④箍筋的种类：

HPB235（纯弯段无箍筋）；

⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：

15mm；

⑥试件的配筋情况见下图；

1.3.3试件加载估算

l=1830mm,b=122mm,h=205mm,fyk=335N/mm2,Es=2.0×105N/mm2

ftk=1.54N/mm2,fck,=13.4N/mm2,Ec=2.55×104N/mm2h0=179mm,As=760mm2

①开裂弯矩估算

②极限弯矩估算

1.4实验装置

为本试验进行梁受弯性能试验采用的加载装置，加载设备为千斤顶。

采用两点集中力加载，在跨中形成纯弯段，由千斤顶及反力梁施加压力，分配梁分配荷载，压力传感器测定荷载值。

梁受弯性能试验，取L=1800mm，a=100mm，b=600mm，c=400mm（此为设计值）。

1.5加载方式

1.5.1单调分级加载方式

试件的加载简图和相应的弯矩、剪力图见上图所示。

梁受弯试验采用单调分级加载，每

次加载时间间隔为5分钟。

在正式加载前，为检查仪器仪表读数是否正常，需要预加载，预加载所用的荷载是分级荷载的前2级。

对于超筋梁，①在加载到开裂试验荷载计算值的90％以前，每级荷载不宜大于开裂荷载计算值的20％；②达到开裂试验荷载计算值的90％以后，每级荷载值不宜大于其荷载值5％；③当试件开裂后，每级荷载值取10％的承载力试验荷载计算值（Pu）的级距；④在加载达到承载力试验荷载计算值的90％以后，每级荷载值不宜大于开裂试验荷载值的5％；

实际试验中，各级荷载分别为：

0→10kN→20kN→30kN→40kN→70kN→破坏

1.5.2开裂荷载实测值确定方法

本实验采用以下两种方法，确定开裂荷载：

放大镜观察法

用放大倍率不低于四倍的放大镜观察裂缝的出现；当加载过程中第一次出现裂缝时，应取前一级荷载作为开裂荷载实测值；当在规定的荷载持续时间内第一次出现裂缝时，应取本级荷载值与前一级荷载的平均值作为开裂荷载实测值；当在规定的荷载持续时间结束后第一次出现裂缝时，应取本次荷载值作为开裂荷载实测值。

荷载－挠度曲线判别法

测定试件的最大挠度，取其荷载－挠度曲线上斜率首次发生突变时的荷载值作为开裂荷载的实测值。

1.6测量内容

1.6.1混凝土平均应变

在梁跨中一侧面布置4个位移计，位移计间距40mm，标距为150mm，以量测梁侧表面混凝土沿截面高度的平均应变分布规律，测点布置见下图。

1.6.2钢筋纵向应变

在试件纵向受拉钢筋中部粘贴电阻应变片，以量测加载过程中钢筋的应力变化，测点布置见下图：

1.6.3挠度

对受弯构件的挠度测点应布置在构件跨中或挠度最大的部位截面的中轴线上，如下图所

示。

在试验加载前，应在没有外荷载的条件下测读仪表的初始读数。

试验时在每级荷载下，应在规定的荷载持续试件结束时量测构件的变形。

结构构件各部位测点的测度程序在整个试验过程中宜保持一致，各测点间读数时间间隔不宜过长。

1.6.4裂缝

试验前将梁两侧面用石灰浆刷白，并绘制50mm×50mm的网格。

试验时借助放大镜用肉眼查找裂缝。

1.7实验结果整理

为了简化数据处理过程，在荷载达到最大值之前这段时间内，取10组数据；达到峰值以后，再根据荷载特征情况取4组数据；加上最大值1组，共15组数据进行分析。

现将取值时间罗列如下：

14:

16:

5214:

17:

0314:

22:

5414:

22:

5914:

26:

24

14:

29:

0214:

56:

1115:

01:

1515:

02:

5215:

03:

03

15:

03:

0815:

04:

2715:

04:

5015:

05:

1515:

05:

30

1.7.1荷载—挠度关系：

荷载测定值

（kN）

应变测点10-1

应变测点10-2

应变测点10-7

挠度

0

-0.02

-0.008

-0.041

0.027

10.239

-0.208

-0.075

-0.437

0.2955

20.725

-0.29

-0.13

-0.841

0.631

20.313

-0.29

-0.133

-0.845

0.6335

30.221

-0.334

-0.181

-1.254

0.9965

40.212

-0.392

-0.236

-1.711

1.397

70.433

-0.522

-0.416

-4.124

3.655

90.003

-0.534

-0.483

-5.737

5.2285

91.984

-0.546

-0.522

-6.656

6.122

95.453

-0.557

-0.53

-7.007

6.4635

96.939

-0.553

-0.526

-7.26

6.7205

92.728

-0.553

-0.557

-8.991

8.436

79.104

-0.553

-0.557

-10.902

10.347

70.516

-0.549

-0.561

-11.433

10.878

69.112

-0.557

-0.557

-11.514

10.957

本实验设计时考虑了考虑支座沉降的影响，梁的实际挠度为：

应变测点10-7的测量值减去10-1和10-2测量值的平均值。

为了方便绘图，将挠度取为正值，得荷载—挠度曲线如下。

由上图可以看出在荷载较小时，梁的刚度基本保持不变，荷载—挠度曲线大致呈直线，在荷载达到40kN时曲线出现转折点，说明此时混凝土开裂。

而且曲线斜率减小说明开裂以后梁的刚度减小。

1.7.2荷载—曲率关系：

荷载测定值

（kN）

应变测点10-3

应变测点10-4

应变测点10-5

应变测点10-6

曲率

0

0.004

-0.004

0

-0.004

-0.0071

10.239

-0.016

0

-0.004

0.004

0.0176

20.725

-0.063

-0.016

0.008

0.016

0.0697

20.313

-0.063

-0.012

0

0.02

0.0732

30.221

-0.103

-0.019

0.004

0.028

0.1156

40.212

-0.103

-0.035

0.016

0.036

0.1226

70.433

-0.142

-0.117

0.036

0.091

0.2056

90.003

-0.205

-0.16

0.04

0.122

0.2885

91.984

-0.103

14.063

0.303

0.126

0.2021

95.453

-0.11

14.059

0.299

0.146

0.2259

96.939

-0.107

14.063

0.303

0.146

0.2232

92.728

14.721

14.063

0.303

0.19

—

79.104

14.721

14.067

0.211

0.237

—

70.516

14.717

14.059

0.195

0.245

—

69.112

14.717

14.067

0.183

0.253

—

由上表我们可以看出，各级荷载下，各应变测点的测值基本关于其高度成线性比例关系。

由此可见平截面假定是合理的。

显然，应变测点10-3和应变测点10-4由于应变计的脱落突然产生了较大的位移，测得数据为问题数据，因此表中后四行的曲率不予计算。

荷载为90.003kN时，应变测点10-3的测量值突然增大，导致曲率计算值偏大。

以下是扣除这些问题数据后获得的荷载—曲率关系图。

1.7.3荷载—纵筋应变关系：

荷载测定值

（kN）

34-1

34-2

34-3

34-4

34-5

34-6

平均应变

0

10

16

19

18

22

34

19.8

10.239

91

115

106

86

86

106

98.3

20.725

203

240

247

183

252

199

220.7

20.313

203

240

246

185

253

198

220.8

30.221

326

369

375

290

360

342

343.7

40.212

483

521

527

431

506

529

499.5

70.433

1030

1081

1028

891

933

1154

1019.5

90.003

1346

1426

1353

1167

1215

1523

1338.3

91.984

1446

1548

1461

1255

1305

1658

1445.5

95.453

1500

1617

1529

1303

1365

1737

1508.5

96.939

1526

1660

1574

1333

1408

1795

1549.3

92.728

1567

1966

1700

1356

1614

1984

1697.8

79.104

1418

2245

1666

1247

1855

1954

1730.8

70.516

1311

2265

1545

1153

1845

1842

1660.2

69.112

1289

2260

1514

1133

1836

1816

1641.3

从下图我们可以看出，纵筋的应变与荷载值基本保持线性关系，说明了此超筋梁中纵筋过多，在梁发生破坏时，钢筋应力还是不能达到屈服响度。

1.7.4裂缝发展情况描述及裂缝照片

随着荷载增加，在梁受拉区先出现裂缝（此时荷载为40kN）。

且裂缝的数目增加，但没有发展成宽度较大的裂缝。

而受压区混凝土达到极限压应变发生开裂，宽度和数目都迅速发展，直至压区混凝土压碎，