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1、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 《混凝土結構基本原理》試驗課程作業(yè) 混凝土受彎構件適筋梁破壞試驗方案 試驗名稱 混凝土受彎構件適筋梁破壞試驗 試驗課教師 姓名 學號 手機號 任課教師 日期 1. 試驗目的 通

2、過觀察混凝土適筋梁受彎破壞的全過程，認識混凝土適筋梁的受彎性能；理解和掌握鋼筋混凝土適筋梁受彎構件的試驗方法和實驗結果，通過實踐掌握試件的設計、實驗結果整理的方法。 通過試驗加深對混凝土機構基本構件的受力性能的理解。 2. 試件設計 2.1 材料和試件尺寸 試件尺寸：b×h×l=100×150×1400； 混凝土強度等級：C25 fc=11.9MPa；ft=1.27MPa； 縱向受拉鋼筋種類：HRB335； 箍筋的種類：HPB235（純彎段無箍筋）； 縱向鋼筋混凝土保護層厚度：15mm； 2.2 試件設計 2.2.1試件設計的基本原理及依據(jù) 根據(jù)梁正截面受壓區(qū)相對高度ε

3、和界限受壓區(qū)相對高度εb的比較可以判斷出受彎構件的類型，當ε≤εb時，為適筋梁；當ε≥εb時為超筋梁。界限受壓區(qū)相對高度εb按下式計算： 其中在進行受彎試件梁設計的時候，fy、Es分別取《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定的鋼筋受拉強度標準值和彈性模量；進行受彎試件梁加載設計時，fy、Es分別取鋼筋試件試驗得到鋼筋受拉屈服強度標準值和彈性模量。 為滿足發(fā)生適筋破壞，應有以下配筋率的要求： 其中，，。 同時，為保證承剪段不發(fā)生受剪破壞，有受剪承載力要求： 按《混凝土結構基本原理（第二版）》第五章第七節(jié)相關知識，有以下正截面承載力相關公式：

4、 2.2.2試件的主要參數(shù) 配筋圖如下 圖1 適筋梁構造配筋圖 表1 少筋梁受彎試件的配筋 試件編號 截面尺寸 配筋情況 LA—1 ① ② ③ 2.3 試件的制作 將試件按照設計方案及標準方法制作好，并按照規(guī)定的養(yǎng)護情況養(yǎng)護至規(guī)定齡期。試件制成后，在試驗前應將試件表面刷白，并分格畫線，分格大小按。在刷白前應對試件進行檢查，包括收集試件的原始設計資料、設計圖紙和計算書，施工和制作記錄，原材料的物理力學性能試驗報告等文件資料；對結構構件的跨度、截面、鋼筋的位置、保護層厚度等實際尺寸及初始撓度、變形、原始裂縫等作出書面記錄，繪制詳圖。對鋼筋位置、實際規(guī)格

5、、尺寸和保護層厚度也可在實驗結束后進行量測。 3. 加載裝置和加載方式 3.1 加載裝置 圖2為進行梁受彎性能試驗采用的加載裝置，加載設備為千斤頂。采用兩點集中力加載，在跨中形成純彎段，由千斤頂及反力梁施加壓力，分配梁分配荷載，壓力傳感器測定荷載值。梁受彎性能試驗，取L=1400mm，a=100mm，b=400mm，c=400mm。 1—試驗梁；2—滾動鉸支座；3—固定鉸支座；4—支墩；5—分配梁滾動鉸支座；6—分配梁滾動鉸支座；7—集中力下的墊板；8—分配梁；9—反力梁及龍門架；10—千斤頂； 圖2 梁受彎試驗裝置圖 加載簡圖、彎矩剪力圖如圖3所示： 圖3 加載簡圖、彎

6、矩剪力圖 3.2 加載制度 采用單調(diào)分級加載機制，加載分級情況為：①在加載到開裂試驗荷載計算值的90%之前，每級荷載不宜大于開裂荷載計算值的20%；②達到開裂試驗荷載計算值的90%之后，每級荷載值不宜大于其荷載值的5%；③當試件開裂后，每級荷載取10%的承載力試驗荷載計算值（Pu）的級距；④加載到臨近破壞前，拆除所有儀表，然后加載至破壞，記錄破壞荷載。 承載力極限狀態(tài)確定方法：①受拉主鋼筋拉斷；②受拉主鋼筋處最大垂直裂縫寬度達到1.5mm；③受壓區(qū)混凝土壓壞；④撓度達到跨度的1/30。 3.3 材料試驗 3.3.1 混凝土材料試驗 按國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB/T

7、 50081-2002）規(guī)定，用邊長為150mm的立方體作為標準試件，將標準試件在的溫度和相對濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28d，按照標準試驗方法測得破壞荷載，由所得的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度，單位為。同時由計算混凝土抗拉強度；由荷載—應變曲線計算混凝土的彈性模量。 3.3.1 鋼筋單調(diào)加載拉伸試驗 鋼筋試樣采用不經(jīng)切削加工的原截面鋼筋。根據(jù)各類鋼筋標準規(guī)定的伸長率標準和試驗機的上下夾頭的最小距離，夾頭高度等因素決定試件長度。加載前在加載段取長度L并標記，加載時，在彈性范圍內(nèi)保持加載速率3~30MPa/s的范圍內(nèi)，直至獲得屈服點和上屈服點。卸載后，量取標記之間距離，并計算鋼筋彈

8、性模量，并參考標準值做修正。 4. 量測與觀測 4.1 荷載 荷載測量采用在加荷處放置壓力傳感器，由壓力傳感器直接顯示于試驗機終端上。 4.2 鋼筋應變 試件制作時，在縱向鋼筋上預埋粘貼電阻應變片，貼于鋼筋外側，以量測加載過程中鋼筋的應力變化。具體測點布置見圖4。 圖4 縱筋應變片布置 4.3 混凝土應變 在梁跨中一側面布置4個位移計，位移計間距40mm，標距為150mm，以量測梁側表面混凝土沿截面高度的平均應變分布規(guī)律，測點布置見圖5。 圖5 試件混凝土平均應變測點布置 4.4 撓度 對受彎構件的撓度測點應布置在構件跨中或撓度最大的部位截面的中軸線上，如圖6

9、所示。在試驗加載前，應在沒有外荷載的條件下測讀儀表的初始讀數(shù)。試驗時在每級荷載下，應在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結束時量測構件的變形。結構構件各部位測點的測度程序在整個試驗過程中宜保持一致，各測點間讀數(shù)時間間隔不宜過長。 4.5 裂縫 試驗前將梁兩側面用石灰漿刷白，并繪制50mm×50mm的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡用肉眼查找裂縫。構件開裂后立即對裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進行詳細觀測，用讀數(shù)放大鏡及鋼直尺等工具量測各級荷載(0.4Pu~0.7Pu)作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間距，并采用數(shù)碼相機拍攝后手工繪制裂縫展開圖，裂縫寬度的測量位置為構件的側面相應于受拉主筋高度處。最大裂縫寬度應在使用狀態(tài)短期試驗

10、荷載值持續(xù)15min結束時進行量測。 5. 試驗結果預測 5.1 開裂荷載、極限荷載 由《混凝土結構基本原理（第二版）》第五章相關知識，有： ， 開裂彎矩： 開裂荷載： 極限彎矩和極限荷載： 代入相關數(shù)據(jù)，有。 5.2第一階段——彈性階段 階段，混凝土和鋼筋公共工作，測量項目：撓度，縱筋應變和混凝土應變度均與荷載成線性關系，梁截面應力呈線性分布，平截面假定基本符合。時，純彎段某一薄弱截面出現(xiàn)第一條垂直裂縫，此時梁承擔的彎矩稱為開裂彎矩。 5.3第二階段——帶裂縫工作階段

11、 階段，梁開裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋應力激增，且通過粘結力向未開裂的混凝土傳遞拉應力，使得梁中繼續(xù)出現(xiàn)拉裂縫。測量項目：縱筋應變?nèi)员３峙c荷載的線性關系，而混凝土的應力由線性轉入非線性狀態(tài)，受此影響，撓度同時也轉為非線性變化。 5.4第三階段——破壞階段 時，縱筋屈服，在很小的荷載增量下，梁產(chǎn)生很大的變形。裂縫高度和寬度進一步發(fā)展，中和軸不斷上移，壓區(qū)混凝土應力分布曲線漸趨豐滿。量測項目：縱筋應變進入屈服階段，混凝土應變保持非線性增長，并可能會由于開裂導致應變片破壞使數(shù)據(jù)失效。撓度急劇增加。當時，壓區(qū)混凝土的最大壓應變達到混凝土的極限受壓應變，壓區(qū)混凝土壓碎，或縱筋拉斷，梁正截面破壞。 5.5裂縫特性預測 開裂后，拉區(qū)裂縫隨荷載增加不斷增加，出現(xiàn)的第一條裂縫為最大裂縫。極限荷載時，壓區(qū)混凝土被壓碎，出現(xiàn)壓區(qū)細小而密集的裂縫。在整個破壞過程中，要歷經(jīng)相當大的變形，破壞前有明顯征兆，屬于延性破壞。