混凝土结构抗弯试验指导书.docx
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混凝土结构抗弯试验指导书
浙江海洋大学
混凝土结构实验课程指导书
（含实验报告）
浙江海洋大学土木系
2016 年 10 月
混凝土结构综合性实验指导书
试验一、钢筋混凝土受弯构件制作
一、试验目的
1． 了解受弯构件的构造，学会受弯构件的布筋和模型制作方法；
2． 了解钢筋混凝土的标准养护条件和养护方法；
3． 了解应变测试原理，掌握钢筋混凝土构件中钢筋和混凝土结构的应变测试方法及
贴片方法。
二、试验仪器设备和材料
1．试验仪器设备
（1） 混凝土搅拌机
（2） 模板等
（3） 电烙铁
（4） 数字万用表
2. 耗材
（1） 电阻应变片、导线、丙酮、环氧树脂、KH502 快速胶、焊锡、松香、砂纸
（2） 水泥、砂、石子
（3） 钢筋
三、试件制作及测点布置
1．试件特征
（1） 根据试验要求，试验梁的混凝土强度等级为 C20，纵向受力钢筋强度等级Ｉ级。
（2） 试件尺寸及配筋如图 1 所示，纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为 15mm。
图 1 试件尺寸及配筋图
（3） 梁的中间 500mm 区段内无腹筋，其余区域配有φ6@60 的箍筋，以保证不发生斜
截面破坏。
（4） 梁的受压区配有两根架立筋，通过箍筋与受力筋绑扎在一起，形成骨架，保证受
力钢筋处在正确的位置。
2．测点布置
（1） 在纵向受力钢筋中部予埋电阻应变片，用导线引出，并做好防水处理，设 ε g1 、ε g2
为跨中受拉主筋应变测点。
（2） 纯弯区段内选一控制截面，在该截面处梁的受压区边缘布一应变测点 ε c1 ，侧面沿
截面高度布置四个应变测点 εc2 ~ εc5 ，用来测量控制截面的应变分布。
（3） 梁的跨中及两个对称加载点各布置一位移计 f3～f5，量测量梁的整体变形，考虑
在加载的过程中，两个支座受力下沉，支座上部分别布置位移测点f1 和 f2，以消除由于支
座下沉对挠度测试结果的影响。
四．试验步骤
1．模型制作方法
（1） 计算混凝土材料配比。
（2） 在混凝土搅拌机中按配比将混凝土搅拌均匀。
（3） 将模板固定，形成图 1 中的规定尺寸模板。
（4） 绑扎好钢筋笼（注意：
主拉钢筋应先贴好应变片，贴片方法如下。
），将之放入
模板中支撑好。
（5） 将搅拌好的混凝土灌入模板中，并均匀捣实。
（6） 将制作好的模型置于标准养护室中，在恒温恒湿条件下养护 24 小时后折模，并
继续养护至 7 天。
2．应变片贴片方法
（1） 测点表面清理：
清除试件表面的油污、锈层，用粗砂纸将表面打磨均匀，再用细
砂在试件表面打成 45 斜纹，吹去浮尘后有丙酮擦洗干净。
（2） 应变片粘贴与干燥：
在试件上画出测点的定向标记。
在钢筋上贴片时，用 502 快
干胶在基底处涂上一层胶层，待胶层发粘时迅速将应变片按正确位置就位，并取一块聚乙
烯薄膜盖在应变片上，用手指稍加压力后，固定 1 分钟左右，等待其干燥即可（干燥时间
不少于 24 小时）。
在混凝土表面贴片时，应先用环氧树脂胶作找平层，待胶层完全固化后
再用砂纸打磨、擦洗后方可贴片，贴片方法同上。
（3） 焊接导线：
先在离应变片 3~5mm 处粘贴接线架，然后将引出线焊于接线架上，
最后把测量导线的一端与接线架焊接，另端与应变仪测量桥联接。
（4） 应变片的粘贴质量检查：
用万用表量测应变片的绝缘电阻；观察应变片的零点漂
移，漂移值小于 5μ ε 为合格；将应变片接入应变仪，检查其工作的稳定性。
若漂移值过
大，工作的稳定性差，则应铲除重贴。
（5） 防水防潮处理：
防潮措施在检查应变片贴片质量合格后立即进行。
简便的方法是
用松香石蜡或凡士林涂于应变片表面，使应变片与空气隔离达到防潮目的，防水处理一般
采用环氧树脂胶。
五、试验报告
试验日期：
组别：
成绩：
试验二、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏试验
一、试验目的
1．了解受弯构件正截面的承载力大小、挠度变化及裂缝出现和发展过程；
2．观察了解受弯构件受力和变形过程的三个工作阶段及适筋梁的破坏特征；
3．测定受弯构件正截面的开裂荷载和极限承载力，验证正截面承载力计算方法。
二、试验仪器设备
（1） 静力试验台座、反力架、支座及支墩
（2） 20T 手动式液压千斤顶
（3） 20T 荷重传感器
（4） YD-21 型动态电阻应变仪
（5） X-Y 函数记录仪
（6） YJ-26 型静态电阻应变仪及平衡箱
（7） 读数显微镜及放大镜
（8） 位移计（百分表）及磁性表座
（9） 电阻应变片、导线等
三、试验装置及测点布置
1．试验装置见图 2
图 2正截面试验装置图
（1） 在加荷架中，用千斤顶通过传力梁进行两点对称加载，使简支梁跨中形成长
500mm 的纯弯曲段（忽略梁的自重）。
（2） 构件两端支座构造应保证试件端部转动及其中一端水平位移不受约束，基本符合
铰支承的要求。
2．测点布置
（1） 在纵向受力钢筋中部予埋电阻应变片，用导线引出，并做好防水处理，设 ε g1 、ε g2
为跨中受拉主筋应变测点。
（2） 纯弯区段内选一控制截面，在该截面处梁的受压区边缘布一应变测点 ε c1 ，侧面沿
截面高度布置四个应变测点 εc2 ~ εc5 ，用来测量控制截面的应变分布。
（3） 梁的跨中及两个对称加载点各布置一位移计 f3～f5，量测量梁的整体变形，考虑
在加载的过程中，两个支座受力下沉，支座上部分别布置位移测点f1 和 f2，以消除由于支
座下沉对挠度测试结果的影响。
四．试验步骤
1．加载方法
（1） 采用分级加载，开裂前每级加载量取 5%～10%的破坏荷载，开裂后每级加载量增
为 15%的破坏荷载。
（2） 试验准备就绪后，首先预加一级荷载，观察所有仪器是否工作正常。
（3） 每次加载后持荷时间为不少于 10 分钟，使试件变形趋于稳定后，再仔细测读仪表
读数，待校核无误，方可进行下一级加荷。
加荷时间间隔控制为 15 分钟，直至加到破坏
为止。
2．测试内容
（1） 试件就位后，按照试验装置要求安装好所有仪器仪表，正式试验之前，应变仪各
测点依次调平衡，并记录位移计初值，然后进行正式加载。
（2） 测定每级荷载下纯弯区段控制截面混凝土和受拉主筋的应变值 ε c 和 ε g ，以及混
凝土开裂时的极限拉应变 εcr 与破坏时的极限压应变 εcu ，将应变读数分别记录入表 7-1。
（3） 测定每级荷载下试验梁的支座下沉挠度、跨中挠度及对称加载点的挠度，并记录
表 7-2。
（4） 用放大镜仔细观察裂缝的出现部位，并在裂缝旁边用铅笔绘出裂缝的延伸高度，
在顶端划一水平线注明相应的荷载级别。
用读数显微镜测试１～３条受拉主筋处的裂缝宽
度，取其中最大值。
试件破坏后，绘出裂缝分布图。
（5） 测定简支梁开裂荷载、正截面极限承载力，详细记录试件的破坏特征。
（6） 用 X-Y 函数记录仪绘出试验梁 p-f 变形曲线。
五、试验结果的整理、分析和试验报告
试验日期：
组别：
成绩：
1．认真填写试验记录表，整理试验记录数据。
2．计算每级荷载跨中及对称加载点的实测挠度值。
其中跨中挠度值等于跨中位移计
测量值减去两支座位移计测量值的平均值。
对称加载点的实测挠度应考虑支座沉降的影响
且按测点距离的比例进行修正。
根据计算结果，绘出简支梁的弹性曲线（整体变形曲线）。
0KN
f
1
f2 f
3 f4 f
5
6KN
12KN
18KN
24KN
30KN
3．绘制 M/Mu－f、M/Mu－ εg 、M/Mu－ ε c （受压区边缘）曲线，分析受弯构件正
截面受力与变形过程的三个工作阶段。
M/MuM/Mu
0f0
εg
M/Mu－fM/Mu－ εg
M/Mu
0- εc
M/Mu－ εc （受压区边缘）
4． 绘制裂缝分布形态图。
5．依据控制截面实测应变值绘制在下列荷载时正截面应变图。
Q =6KN ,12KN,18KN,24KN,30KN;
–ε1
2
3
4
5-6
+ε
6．根据试验梁材料的实测强度及几何尺寸，计算正截面承载力的理论值，并与梁的
正截面承载力实测值进行比较，计算出实测值与理论值的符合程度 实测值
理论值
＝？
挠度记录（１）
表 1
加荷
加荷
荷载
f1 f2 f3 f4
序数
时间
KN 读数 差值 累计 读数 差值 累计 读数 差值 累计 读数 差值 累计
挠度记录（２）
续表 1
加荷
加荷
荷载
f5 跨中挠度
裂缝
序数
时间
KN 读数 差值
累计 实测计算值
条数 宽度（mm）
应变记录（１）
表2
加荷
加荷
荷载
测点εc1
测点εc2 测点εc3 测 点εc4
序数
时间
KN
读数 差值 累计 读数 差值 累计 读数 差值 累计 读数 差值 累计
应变记录（２）
续表 2
加荷
加荷
荷载
测 点ε
c5
测 点ε c6 测 点ε
g1
测 点ε
g2
序数
时间
KN
读数 差值 累计 读数 差值 累计 读数 差值 累计 读数 差值 累计
试验三、钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏试验
一、试验目的
1．了解无腹筋受弯构件裂缝的出现及发展过程；
2．观察斜截面“剪压破坏”和“斜压破坏”的破坏过程及破坏特征；
3．观察了解控制截面主应力的分布状态；
4．测定斜截面极限承载力，验证无腹筋受弯构件斜截面承载力计算方法。
二、试验用仪器设备
1．静力试验台座及反力架
2．荷重传感器及显示仪器
3．静态电阻应变仪及电阻应变片
4．读数显微镜及放大镜
5．传力梁、支座及支墩
6．导线、钢板尺等其它仪器
三、试件及试验方法
1．试件
采用钢筋混凝土简支梁，混凝土强度等级 C20，纵向受力钢筋强度等级Ⅱ级，混凝土
净保护层厚度为 25mm，梁的上部配有 2φ8 的架力筋，端部各配 2φ6 的箍筋，与受力筋形
成骨架，来保证受力主筋的位置，试件尺寸及配筋如图 3 所示。
图 3试件尺寸及配筋
2．试验装置
根据试验要求，我们用同一根简支梁分别进行剪压破坏和斜压破坏试验，并将两种破
坏形式对照比较。
（1） 剪压破坏
利用手动液压千斤顶通过传力梁对试验梁进行两点不对称加载，加载装置如图 4 所
示，千斤顶的位置居梁的跨中，梁的一端剪跨比设计为大于 1.0 而小于 3.0 ，将出现剪压
破坏；而另一端的剪跨比设计为小于 1.0 ，它的斜截面承载力相对于另一端较大，不会发
生破坏。
图 4剪压破坏试验装置
在剪跨比较大的一端选一控制截面 AA′,在该截面与梁的纵轴线交汇处布置一个
45℃直角应变花，用来测定主拉应力（弹性阶段）以其主应力的作用方向。
由材料力学原理可知，应变花的主应力、主应力方向计算公式为：
σ＝ （
E E
） A + （ ） B + C
1 - γ 1 + γ
1C
ϕx＝B
式中 ：
σ—— 测点的最大主应力；
Ｅ—— 被测材料的弹性模量；
γ ——泊桑比；
Ａ＝
ε + ε
0 90 0 90 45 0
2
90
式中 ：
Ａ、Ｂ、Ｃ——应变花型式参数
（2） 斜压破坏
剪压破坏结束后，在同一根梁的另一端作斜压破坏试验，将破坏端的支座内移 500mm，
千斤顶位于两支座的中央；通过传力梁对试验梁进行两点不对称加载，加载装置如图 8-3
所示，试验梁一端剪跨比约为 0.95 ，将出现斜压破坏；而另一端剪跨比较小，其承载力
相对较大，而不会发生破坏。
图 5斜压破坏加载试验装置
3．加载方法
（1） 先进行梁的斜截面剪压破坏加载试验，然后再利用梁的另一端做斜压破坏加载试
验；
（2） 两种试验均采用分级加载，每级加载量约取 15%破坏荷载；
（3） 每级加载后，持荷时间不少于 10 分钟，在持荷的过程中，对梁进行认真观察，记
录有关测量数据。
四、测试内容
1．剪压破坏
在弯剪区段截面的下边缘，主拉应力处于水平方向，首先出现较短的垂直裂缝，在梁
的腹部，主拉应力的方向是倾斜的，垂直裂缝就会延伸成斜裂缝。
随着荷载的增大，剪压
区的混凝土在压应力和剪应力的共同作用下，达到了复合受力时的极限强度，造成梁剪压
破坏。
（1） 测定每级荷载下应变花测点的应变值；
（2） 用放大镜仔细观察裂缝出现的部位，在试件的裂缝旁描绘出其延伸长度，标出荷
载级别；
（3） 用读数显微镜测定主要斜裂缝扩展宽度，并注于裂缝的顶端；
（4） 记录斜裂缝的开裂荷载及斜截面的极限承载力；
（5）详细记录试件的破坏特征。
2．斜压破坏
斜压破坏斜裂缝首先在梁腹部出现，有若干根且相互平行，这种裂缝称腹剪裂缝。
破
坏时混凝土被斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏。
（1） 用放大镜仔细观察斜裂缝出现的部位，在其旁边描绘出其延伸长度，标注加载级
别；
（2） 用读数显微镜测定主要斜裂缝扩展宽度，并注于裂缝的顶端；
（3） 测定斜裂缝的开裂荷载及斜截面的极限承载力；
（4）详细记录试件的破坏特征。
五、试验结果整理及试验报告
试验日期：
组别：
成绩：
1．计算剪压破坏时，斜裂缝出现之前每级荷载下的主拉应力，以及主应力作用方向
与梁轴线的夹角 。
2．计算剪压破坏和斜压破坏时的剪跨比，并分析剪跨比对斜截面抗剪能力的影响。
3．根据试验结果计算出剪压破坏与斜压破坏梁的斜截面极限承载力。
4．根据试验梁的所用材料的实际强度，计算无腹筋梁剪压破坏与斜压破坏斜截面极
限承载力，并与试验结果进行比较，作出结论。
5．绘制试验梁剪压破坏与斜压破坏裂缝分布图（梁的侧面），分析从斜裂缝出现到
梁破坏斜裂缝的形成与发展过程。
比较两种破坏形式的差异，并分析出现两种斜截面破坏
特征的原因。
图 6破坏裂缝分布图
附录 实验室实验安全管理注意事项
第一条 实验指导教师负责组织学生实施实验室实验活动。
实验指
导教师必须按时到岗，工作期间不得擅离工作岗位。
第二条 学生进入实验室前必须认真预习实验指导书，明确试验目
的、原理和步骤，并写出合格的预习报告。
第三条 实验前，指导教师应向学生交代清楚本实验室实验设备的
安全操作规程和注意事项；要求学生爱护公物，注意安全，并根据
实验中的情况，提供必要的安全保护用具。
第四条 学生进入实验室必须自觉服从管理，听从指挥，严格遵守
仪器设备的操作规范。
对故意违规和严重违纪，指导老师应立即停
止其试验活动。
第五条 学生应严格按操作规程进行实验，在实验过程中如发现仪
器设备有损坏、出现故障等其它异常情况，应立即切断电源、保持
现场、并报告指导老师处理。
因违反操作规程而造成损坏仪器设备
者，应按照规定酌情赔偿，并作违规处理。
第六条 实验完毕，必须切断仪器设备的电源。
必须按原样整理好
实验桌面上的仪器设备及配件，将个人物品和废纸杂物带离实验
室。
编制人：
李强
2016 年 10 月
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