混凝土实验指导书.docx
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混凝土实验指导书
混凝土结构设计原理
试验指导书及报告
土木教研室编制
建筑工程系
实验一钢筋混凝土受弯构件正截面实验指导
一、实验目的
通过对适筋梁、超筋梁和少筋梁的实验，加强对钢筋混凝土梁正截面受弯破坏过程的认识，比较适筋梁与超筋梁的破坏形态及破坏荷载和挠度情况，了解正截面科学研究的基本方法，验证平截面假定和受弯构件正截面承载力计算公式。
二、实验内容和要求
1、观测适筋梁、超筋梁和少筋梁的裂缝出现和开展过程、挠度变化以及破坏特征，并记下开裂荷载实测值（P0cr）和破坏荷载实测值（P0u）（M0cr和M0u）。
2、量测超筋梁在各级荷载下的跨中挠度值，绘制梁跨中的荷载（内力）－挠度曲线（M－f曲线）。
3、量测适筋梁在纯弯区段沿截面高度的平均应变，绘出沿梁高度的应变分布图形，验证平截面假定。
4、通过在主筋上测定的应变，验证钢筋屈服与梁破坏之间的关系。
5、观察和描述破坏情况和特征，比较适筋梁与超筋梁的破坏形态及破坏荷载。
6、根据规范方法计算理论值，并与实验值比较。
三、试件设计与制作
1、为确保梁正截面强度破坏，在剪弯区段所配箍筋已加强，纵筋端部锚固足够可靠。
图1－1和表1－1、1－2给出了L－1（适筋梁）、L－2（超筋梁）、L－3（少筋梁）的配筋详图及截面参数。
设计时，混凝土采用C20，纵向受力筋为HRB335级，不带弯钩；HPB235级钢筋带弯钩。
2、试件制作
试件采用干硬性混凝土、振捣器振捣、蒸汽养护或自然养护28天、制作试件同时预留混凝土立方体试块（150×150×150mm3）和纵向受力钢筋。
试件承载力以测得混凝土和钢筋的实际强度计算，所用钢筋不得冷拉。
表1－1实测混凝土和钢筋的强度
项目
强度
混凝土立方体
150
150
150
HPB235级钢
6
HRB335级钢
12
HRB335级钢
20
强度（
）
表1－2弯曲梁数据表
项目
梁号
截面尺寸b
h（mm2）
号筋
号筋
号筋
保护层厚C（mm）
L－1
120
200
2
12
2
8
6@100
850
700
15
L－2
120
200
2
20
2
8
6@100
850
700
15
L－3
120
200
2
4
2
8
6@100
850
700
15
图1-1试件配筋图
注：
混凝土采用C20，保护层厚度取为20mm，制作时预留混凝土立方体试块（150×150×150mm3）。
四、试验方法
（一）加荷装置
方案一：
采用千斤顶和加载架进行两点加载。
方案二：
在四柱压力机上进行两点加载。
（二）观测方案
1、用百分表量测梁的跨中挠度，其值按下式计算：
——跨中位移实测值
——左、右支座沉降实测值
2、用手持式应变仪量测沿截面高度的平均应变
测点布置见下图1－2。
图1-2测点布置图
3、裂缝观测：
用放大镜观测裂缝出现，用读数显微镜测读裂缝宽，用钢直尺量取纯弯段裂缝间距。
4、试验完毕，打碎保护层、测定实际保护层厚度。
（三）安全措施
1、实验梁下设安全垫块，以防梁破坏时伤害操作人员和破坏仪表。
2、仪表安装时系安全绳，试件破坏前必须撤除仪表。
3、加荷系统必须稳定可靠，试验中不能触动仪表，以免影响读数。
五、试验步骤
1、实验前，先进行材料实验，并按实测材料强度指标计算开裂荷载和构件承载力。
2、加荷载前，用放大镜及读数显微镜检查有无初始干缩裂缝、读数百分表和手持式应变仪的初始读数。
3、按荷载短期效应组合值的20％分级加荷，构件自重及加载设备重量计入第一级。
每级荷载的持续时间为10分钟，持续时间结束后方可测读仪表。
4、接近估算开裂荷载时，荷载分级降为5％，直至裂缝出现，记下荷载值P0cr，开裂后荷载分级恢复为20％。
5、构件达到正常使用极限状态，即荷载达到其短期组合值。
持荷时间增加5分钟。
持续时间结束后，测读各仪表，同时用读数显微镜量测纯弯段所有裂缝宽度、量测平均裂缝间距。
6、构件进入破坏阶段、荷载分级调整为10％，接近承载力极限状态时，降为5％，并撤除百分表，持续时间仍取10分钟，直至构件破坏，记下荷载值P0n。
六、注意事项
1、实验前必须明确实验目的，仔细阅读指导书，要求熟悉实验步骤及有关事项，如有不清楚的地方可进行研究，讨论或询问老师，对与本次无关的仪器设备不可随便乱动。
2、实验时，一定要听从指导老师的指导，遵守实验室规章制度，特别要注意试件破坏时的安全。
3、实验结束后，按要求完成实验报告。
实验二钢筋混凝土受弯构件斜截面实验指导
一、实验目的
1、验证斜截面强度计算方法，加深认识剪压破坏、斜压破坏、斜拉破坏等三种剪切破坏形态的主要破坏特征并比较其破坏特征，以及产生这三种破坏的机理。
2、正确区分斜裂缝和垂直裂缝，弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝；在此基础上加深了解这两种裂缝的形成原因和裂缝开展的特点。
3、加深了解箍筋在斜截面抗剪中的作用。
二、测试内容和要求
1、测量实验梁的跨中挠度。
2、量测斜裂缝出现前后箍筋的应变。
3、仔细观察裂缝的出现和开展过程，特别注意观察剪跨区内斜裂缝的出现和开展的全过程。
斜裂缝出现后，用铅笔在裂缝旁边描裂缝，按出现先后顺序编号，并在裂缝顶端注明相应的荷载值，待试验梁破坏后在绘制裂缝分布图和破坏形态图。
4、记录斜截面破坏荷载，并验算斜截面破坏时的V0u/Vu（V0u和Vu分别为斜裂缝破坏时的剪力试验值和理论值）。
5、试验分组。
依据破坏形态的种类，将试验分为三组，每一组做一组破坏形态。
各组做完本组试验之后，再相互观察另外两组破坏形态。
在实验过程中，要根据实验目的、内容和要求，认真做好记录，并完成实验报告。
三、实验梁尺寸和配筋
为了确保梁斜截面强度破坏，试件纵向钢筋配的很强，纵筋断不锚固也足够可靠。
实验梁混凝土强度等级的C20，尺寸和配筋如图1所示，主筋净保护层为20mm。
注：
混凝土采用C20，保护层厚度取15mm,制作时预留混凝土立方体试块（150×150×150mm3）。
四、实验方法
1、加载装置
根据实验梁最大承载能力，决定加载装置和加载方式，本次试验有三种不同规格的梁，其加载体系均采用加载架、千斤顶加载体系。
荷载作用位置如图2。
实验梁安装要求：
本次实验梁和支座的连接为简支。
实验梁两端搁置在专门设计的支座上，保证梁在受力后，梁的一端能够转动而另一端能够水平移动；实验梁就位后，应保证几何尺寸位置的准确。
2、测点布置
根据实验目的和要求，测点布置如图3所示。
注：
Φ1、Φ3为百分表，量测实验梁支座沉降
Φ2为百分表，量测实验梁跨中挠度
1为电阻片，量测实验梁箍筋应变
3、实验仪器和加载设备
①电阻应变仪，用于量测箍筋应变
②百分表，用于量测挠度
③500KN千斤顶，用于加荷
4、加荷方法
采用分级加荷，每级加载值一般取5～10％的破坏荷载。
每次加载后间歇5分钟，使试件的变形趋于稳定后，按实验内容和要求量测数据，并认真做好记录；数据校核无误后，方可进行下一级加载。
5、安全措施
在实验过程中，要服从统一指挥。
随时注意观察加载装置和仪表运转是否正常，如发现偏差过大，应立即停止实验，待纠正后再继续加载。
试件接近破坏时，应在试件下面安装安全支承，避免测试人员及仪表遭受不必要的损失；当加载超过80％的破坏荷载后，应将易损仪器拆除。
6、人员分工
加载2人，读百分表3人，记录1人，寻找裂缝并量测裂缝宽3人，负责安全1人，总指挥1人。
六、实验前的准备
1、复习受弯构件斜截面的强度计算一章内容，仔细阅读实验指导书，充分了解本次实验目的、要求、测试等内容。
2、根据所给实验梁尺寸、配筋、计算实验梁破坏荷载，确定加载级数和每级加载值。
七、注意事项
1、进入实验室后，要服从担任本次实验知道老师的统一指挥，认真完成本次实验所要求的内容，注意分工协作。
2、与本实验无关的仪器设备和其它实验项目装置不得随便乱动，以免触动仪器影响读数。
3、注意安全，尤其是加载阶段。
八、实验报告的内容和要求
根据实验原始记录和实验过程中观察到的现象，进行整理、分析、归纳，将实验结果汇总，以图表、文字说明之。
绘制荷载（P）挠度（f）曲线；
绘制荷载（P）箍筋应力（OS）曲线；
绘制实验梁裂缝图；实验结果汇总表；
实验结果分析（重点围绕本实验的三种破坏形态，分析产生这三种破坏的条件及影响斜截面强度的因素）。
九、思考题
1.垂直裂缝和斜裂缝、弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝形成的力学机理有什么不同？
2.箍筋的抗剪作用和受力特征是什么？
它对斜截面破坏强度和破坏特征有什么影响？
3.通过本次实验，你对《规范》中所规定的斜截面抗剪强度计算公式的两个限制条件有何新的认识和体会？
实验报告
（一）
姓名班级学号
组别组员
实验日期报告日期
一、实验名称
二、实验目的和内容
三、实验梁概况
梁号截面尺寸主筋实测保护层厚度
梁号截面尺寸主筋实测保护层厚度
梁号截面尺寸主筋实测保护层厚度
梁号截面尺寸主筋实测保护层厚度
四、材料强度指标
砼：
设计强度等级试验实测值
＝
＝
钢筋：
实验实测值：
HPB235级钢，
＝
＝
HRB335级钢，
＝
＝
五、实验数据记录
1、百分表记录表（表1）
2、手持式应变仪记录表（表2）
六、实验结果分析
1、画出适筋梁荷载—挠度曲线（M－f），并分析曲线特征。
2、画出适筋梁纯弯段在加荷过程中沿梁截面高度的平均应变分布图，以验证平截面假定。
3、开裂荷载及破坏荷载实测值与计算值比较。
4、由梁的破坏荷载实测值和计算值，验证受弯构件正截面强度计算公式。
5、实验梁破坏特征及破坏图形。
适筋梁
超筋梁
少筋梁
附表：
表1百分表记录
加
荷
次数
荷载
表1
表2
表3
跨中挠度
备注
P
（KN）
M
（KN-m）
读数
读数差
读数
读数差
读数
读数差
实验报告
（二）
姓名班级学号
组别组员
实验日期报告日期
一、实验名称
二、实验目的和内容
三、实验梁概况（列表）
梁编号
截面尺寸
（b×h）mm2
受拉钢筋配置
箍筋配置
剪跨比
保护层厚
中部
支座附近
四、材料强度指标
砼：
设计强度等级试验实测值
＝
＝
钢筋：
实验实测值：
HPB235级钢，
＝
＝
HRB335级钢，
＝
＝
五、实验数据记录
1、百分表记录表（表1）
2、电阻应变仪记录表（表2）
3、观察斜裂缝的出现和发展，记录第二裂缝图形，记录破坏是受荷载值。
六、实验结果分析
1、实验情况概述
2、实验梁荷载－挠度曲线
3、实验梁荷载－箍筋应力曲线
4、画出梁两侧主要斜裂缝图形，叙述裂缝的出现和发展特点。
5、由剪压破坏记录的破坏荷载，验证现行计算公式。
6、通过本次实验，你认为影响斜裂缝截面强度的因素有那些？
7、实验结果汇总表
序号
测试内容
剪压
斜拉
斜压
1
斜截面破坏荷载Vu0（KN）
2
斜截面破坏时，箍筋最大应变
εsmax（µs）
3
跨中最大挠度ƒmax（mm）
表一百分表记录表
加荷
次数
荷载（KN）
表1
表2
表3
跨中挠度（mm）
P
P／
读数
读数差
读数
读数差
读数
读数差
表二电阻应变仪记录表
加荷
次数
荷载（KN）
表1
表2
表3
表4
P
P／
读数
读数差
读数
读数差
读数
读数差
读数
读数差
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