适筋梁跨中单点加载受弯破坏梁.docx

1、适筋梁跨中单点加载受弯破坏梁适筋梁跨中单点加载受弯破坏梁1、 实验目的：通过适筋梁三分点加载受弯破坏实验，认识混凝土结构构件的受力全过 程、加深对混凝土结构基本构件受力性能的理解和掌握，了解、掌握混凝土受 弯和受压构件基本性能的试验方法。要求：1）参加并完成规定的实验项目内容，理解和掌握钢筋混凝土构件的实 验方法和实验结果，过实践掌握试件的设计、实验结果整理和实验报 告的撰写。2） 在学习钢筋混凝土受弯构件正截面受力性能的基础上，通过钢筋混 凝土简支梁的设计、制作和受弯全过程的实验，对受弯承载力、刚度 和裂缝进行测定，并对破坏形态进行观测，进一步加强对钢筋混凝土 梁受弯性能、正截面承载力计算理

2、论、裂缝及变形性能的理解。3） 写出实验报告。2、 实验内容：（1） 按小组参加实验，观察分级荷载下适筋梁试件受弯破坏的全过程，观测 裂缝的产生并绘制裂缝分布和破坏形式示意图，记录开裂荷载，观测梁 的破坏形式。（2） 肉眼观察裂缝的产生与发展，并用笔在刷白的试件上画出裂缝的发展， 测出裂缝宽度和间距，试验结束后手工绘制裂缝展开图，作裂缝分析；（3） 获取材料试验数据，计算钢筋、混凝土强度等指标；（4） 电脑记录试验全过程的数据，根据荷载、应变、位移等数据绘制荷载挠度曲线图、荷载-曲率关系曲线、荷载-总进应变关系曲线等，并进行钢 筋混凝土适筋梁正、斜截面受弯承载力分析，完成试验报告。（5） 并与

3、适筋梁跨中单点加载受弯破坏实验进行对比、试件介绍试件设计图纸及相应说明1、试件设计：试件设计要求：试件在规定的荷载作用下，能够或只能发生规定的破坏 形式，不会发生其他形式的破坏。对于受弯破坏梁，按三分点加载和跨中单点 加载两种情况，验算跨中正截面抗弯承载力和受剪区段斜截面抗剪承载力， 对于抗剪承载力的荷载应为抗弯承载力的荷载的 1.9倍（适筋梁）。世軌 火f谢蘇）下磁&为锻坏 VL OU灘j TWMtZtSOiMLU 下部耐加曲4.CWAtHHEtt相耳哄试件主要参数：1） 构件尺寸（矩形截面）：bx hx l=100mm 150mM 1400mm;2） 混凝土强度等级：C25;3） 纵向受拉

4、钢筋：214;4） 箍筋：场75;5） 纵向受压：208;6） 梁的配筋图如附图2所示2、 试件制作：1） 材料准备，钢筋下料、制作，其他材料；2） 应变测点布置，应变片粘贴、保护等；3） 钢筋绑扎，支模板，浇捣混凝土；4） 养护。3、 试件安装：1） 对事件作详细检查，检查截面实际尺寸和初始变形、原始裂缝等缺陷，作 出书面记录；2） 将试件表面刷白，并分格画线；3） 试件划线放样，确定加载、支座、测点等的位置；4） 试件就位；5） 安全措施。三、试件材料力学性能试验结果1、钢筋力学性能试验结果钢筋规格140806钢筋面积（mm）153.93850.26528.274屈服强度（MPa）507.

5、347402.799493.386极限抗拉强度（MPa）646.581511.025613.638伸长率（%）2526242、混凝土试块强度试验结果序号试块尺寸（mm3.0 ，取启3.0=1.75/ (1+3) *2.21*100*118+ 493.386*2*28.274*118/75=55.305 kN-110.61 kN(6 Mu /L)*1.9=128.117 kN抗剪承载力的荷载略小于抗弯承载力的荷载的 1.9倍因此斜截面不一定安全试件在规定的荷载作用下，能够发生受弯破坏，可能会发生受剪破坏。五、试验方法分别叙述梁和柱。加载方法和装置。测试内容、观察内容，测量方法，测点布置，所用仪器

6、设备。1、加载方法：分级加载机制：试件的加载简图和相应的弯矩、剪力图如图所示。梁受弯试验 采用分级加载。在正式加载前，为检查仪器仪表读数是否正常，需要预实验， 预实验所用的荷载较小。对于适筋梁：1） 有明显屈服现象的试件，当荷载小于屈服荷载时，可以取屈服荷载的 为一级荷载；2） 大于屈服荷载时，每级荷载值可以取其极限荷载值的 5%或10%;3） 实验时，为准确得到开裂荷载、屈服荷载和极限荷载等，还应根据实际情 况，进行调整。20%（a）加载简图（kN，mm）（b）弯矩图（kNm）由于混凝土构件受到某一荷载作用时，其相应变形的充分完成需要一定的时 间。在加载试验中，每级荷载的加载速度不能太快；每

7、次加载到某级荷载时应 保持一段时间，然后再进行数据采集等。（c）剪力图（kN）受弯梁三分点加载示意图2、实验装置:加载设备为加载千斤顶，采用单点加载，由千斤顶反力梁施加压力，分配 量分配荷载。分配梁、铰支座和反力架、台座等。由荷载传感器测量所作用在试件（分 配梁）上荷载P的大小。3、实验内容:适筋受弯梁的测试内容为跨中挠度、纵向受拉钢筋应变、混凝土裂缝。加载方式分三分点加载和跨中单点加载，比较两组实验梁的开裂、极限荷载和 破坏形态有何不同。1） 跨中挠度：梁的跨中挠度是试件的整体反应。荷载与挠度的关系（曲线）可以反应 试件的受力状态和特点，挠度值的大小可以代表某个状态的指标，如屈服、 破坏等。

8、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。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。2） 纵向受拉钢筋应变：通过测量纵向受拉钢筋的应变（局部反应），可以由此得到向受拉钢筋 的应力，了解该钢筋是否达到屈服等。本次试验，在试件纵向受拉钢筋跨中 部粘贴应变片，以量测加载过程中跨中钢筋的应力变化。3） 裂缝：裂缝（局部反应）的产生表示该部位的应变超过材料的极限应变、或者 受拉应力超过材料的抗拉强度。裂缝的测

9、试包括，裂缝的发生、位置和走向, 测量裂缝宽度，记录裂缝发展过程。试验前将梁两侧面用石灰浆刷白，绘制 50mmX 50mm网格。试验时借 助放大镜用肉眼查找裂缝。构件开裂后立即对裂缝发生发展情况进行详细观 测，用读数放大镜及钢直尺等工具量测各级荷载作用下的裂缝宽度、长度及 间距，用数码相机拍摄后手工绘制裂缝展开图。对于正常使用极限状态的最 大裂缝宽度，可在梁侧面相应于纵向受拉钢筋中心的高度处测量4） 破坏形式：观察试件的破坏的发生和过程，观察破坏的形式，以判断试件的破坏形 式，并与试件设计所考虑的作比较。实验结束时，绘制裂缝分布和破坏形式 示意图。六、试验过程实验时间。试验过程描述：初始状况，

10、开裂、裂缝发展，破坏发生和形成，破坏形态图（梁 和柱），可以用照片补充。相应的说明和讨论。荷载较小时（V12KN，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面 的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当荷载达到开裂荷载（12kN）时梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土 的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在靠近跨 中某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。裂缝宽度极小，约为 0.1mm。继续加载，适筋梁中逐渐出现大量裂缝，但是裂缝宽度较小。两跨以斜裂 缝为主，裂缝长而密集。跨中以竖直裂缝居多，极为密集，但长度不长。而后 部分裂缝开始变宽，但总体还是较窄的。当受压区混凝土的最大压应

11、变达到混凝土的极限受压应变时，压区混凝土 压碎，梁正截面受弯破坏。压碎时，受压区混凝土高度约为 1/3梁高，压碎的范围很小。梁的变形较小，破坏具有突然性。七、试验结果分析试验数据处理分析，表格和曲线图。 1）梁：荷载与挠度（位移传感器结果，百分表结果）荷载与纵向钢筋应变，荷载与纵向钢筋应力，荷载与箍筋应变，荷载与箍筋应力； 2）柱：荷载与压缩变形，荷载与横向弯曲变形，荷载与纵向钢筋应变，荷载与纵向钢筋应力。曲线形状的特征，曲线反映的特征值（开裂、屈服、极限） 。有关的说明和讨论。与验算结果比较，讨论。结论。引用他人资料的说明。对组长衣示、点谢意。荷载5- 20位移计读数左支座位移5- 31跨中

12、位移5- 32右支座位移5- 33读数荷载（kN）读数位移（mm读数位移（mr）读数位移（mm221.73240.1200.00-8-0.04362.83370.19230.12-10-0.05725.67560.28750.38-10-0.051098.58640.322271.14-10-0.05143.1.26710.362751.38-10-0.0517814.02840.423381.6980.04218.17.17860.434842.42210.1124819.53900.455392.70280.14283.22.28970.496163.08840.4231424.72970

13、.495712.86850.43354.27.87970.496493.25920.4637629.611000.507603.801040.5240031.501020.517943.971110.5643934.571060.539004.501200.60465.36.611060.539744.871230.6248137.871060.5310385.191310.66504.39.691090.5511225.611380.6952541.341100.5512446.221450.7357845.511120.5612436.221510.7659847.091130.57139

14、97.001630.8265251.341140.5714977.491690.8566852.601150.5816358.181770.8966652.441150.5817818.911830.9267152.831150.5819349.671860.9367052.761150.58204710.241880.9467252.911150.58212410.621900.9566852.601150.58223511.181920.9666752.521150.58231311.571940.9767352.991150.58238711.941960.9867453.071150.

15、58247912.401970.9967753.311150.58254612.731980.9967553.151150.58265713.291980.9967152.831150.58276913.852001.0067653.231110.56288214.412011.0167653.231090.55296914.852021.0166952.681050.53311315.572031.0267753.311020.51312815.642031.02纵筋应变片编号（荷载1234565- 20（kN）5- 115- 125- 135- 145- 155- 163827645033

16、25221.7388611571297767362.83212165346299210172725.673603195414973753301098.5852047972868960449314311.2667362490887876564217814.028477881119109195482521817.1798291112771255118097624819.5311391049146614511347116328322.2811571065147814651378120031424.7212791179166616751595143835427.87151013711905189017

17、98163637629.6116271469201520021916176340031.5017141556212621182038190443934.5718061647223022442151203046536.6119141778239524112290218148137.8720801970256025682406230650439.6922062140268426942500242152541.3422942265282528762657262357845.5125112532309831222822280559847.0926002662334133523011306165251.

18、3427562833615064363097307966852.6028312919416924173183312166652.4428172930458223073220316067152.8328172919413023833177311867052.7628492967409924743234315067252.9128362952407824793206311566852.6028372961407025023212310166752.5228542986406025403263313967352.9928823041405825653285314067453.072905306940

19、7325953294313267753.3129163085409426193306311167553.1529263088411326423292308767152.8329073079414326533678306967653.2328953091416126623771310167653.2329333128418526783787307466952.6828583045417126413711301567753.31适筋梁荷载-挠度关系曲线挠度（mm适筋梁单点受弯荷载-应变关系曲线1、 正截面承载力分析本次实验结果约为：开裂荷载12kN，极限荷载53.31k N。而理论算出的开裂荷 载

20、为13.08 kN，极限荷载为67.43kN。试验值应小于计算值，原因可能是试件设计 时斜截面承载力考虑不够，斜截面与正截面的承载力相近。因此，试件的承载力比 理论值略低。另外，还可能是加载的不均匀性，钢筋、混凝土配置、浇注的不均匀 性等原因造成。2、 斜截面承载力分析以同组的斜截面破坏试件为参照，我们的适筋梁单点受弯试件未发生斜截面破 坏。但理论值的斜截面承载力虽大于正截面承载力，却并未达到其 1.9倍，因此试件破坏时斜裂缝较多较长较宽。以后设计时应当加密箍筋。3、 构件承载力分析由于构件只发生了跨中正截面的受弯破坏，没有发生斜截面的受剪破坏和其他 非预期形式的截面破坏，所以梁的最终承载力就

21、以正截面的受弯破坏为准，极限荷 载 53.31 kN。4、 与适筋梁三分点加载的对比承载力：适筋梁三分点加载的极限荷载约为 75.9kN，明显大于单点加载的极限 荷载，这主要是由于在同样的荷载下，同时保证不会发生其他形式的破坏时，三分 点加载产生的最大弯矩是PL/6，而单点加载产生的最大弯矩是PL/4。明显单点加载 产生的最大弯矩较大，因此承载力较低。挠度：试验中三分点加载产生的最大挠度大于单点加载产生的最大挠度。其原 因可能与极限荷载有关。开裂情况：试验中超筋梁三分点加载的裂缝比单点加载的裂缝少， 裂缝宽度小。而单点加载的斜裂缝远多于纯弯裂缝，三分点加载的斜裂缝相对较少。八、实验体会与建议写出实验体会以及关于实验的建议。适筋梁在单点加载过程中，受拉纵筋先达到屈服，而后受压区混凝土被压碎， 受拉区混凝土裂缝宽度很适中。在实际的试验中，通过在加载过程中对构件的观察， 发现基本上与我们所学到的理论知识相符合，只是裂缝的开展并没有理论中的那样 对称，当一侧的裂缝开展很多时，另一侧甚至还没有出现裂缝。造成这种情况的原 因可能是混凝土浇注的不均匀性、加载时无法完全精准对称、钢筋的排布等。可见, 理论还是应当与实际相结合的。此外，我们这次的试验的极限荷载很小，虽然当时混凝土已压碎，但荷载还可 以往上加，我们却已停止加载，导致了数据的不精确。