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建筑结构试验+答案建筑结构试验实践环节 钢筋混凝土受弯梁试验报告 助考学校： 准考证号： 学生姓名： 成 绩： 时间：2 0 年 月 日 钢筋混凝土受弯梁试验报告 一、试验目的 1、掌握制订混凝土结构构件试验方案的原则，设计钢筋混凝土简支梁的制作方案、受弯破坏的加荷方案和测试方案。 2、熟悉常用钢筋混凝土构件制作及测试系统的组成，能根据试验设计量程和精度要求准确选择试验设备和测量仪器。 3、初步掌握试验量测数据的整理和分析技术，正确撰写试验报告。 4、深化所学知识，培养动手能力和创新能力，提高科研兴趣。 二、试件设计和制作 1、步骤 设计钢筋混凝土梁截面尺寸及配筋，在结构实验室按设计图纸要求进行钢筋下料。设计钢筋混凝土梁如图1，梁长1500mm，计算跨径为1350mm，截面尺寸为125´235mm。采用C20混凝土，纵筋为HRB335，箍筋级别为HPB235。 28 6100 222 多余 1500 125 图1 钢筋混凝土梁截面尺寸 2 按设计绑扎钢筋，形成骨架，转运到工程训练中心。 按混凝土梁截面尺寸选择好模板，支好模板，将模板内表面涂一薄层脱模剂以备脱模方便；将制作完的钢筋笼按设计要求放入模板内，模板内事先放有设计好的保护层垫块。 将拌合均匀的混凝土装入模板内，填充饱满，振捣密实，并制作立方体试件。 在自然条件下养护28天，几天后拆除模板，注意浇水。 将混凝土梁和试件运至实验室，按照预定方案进行承载力试验，观测裂缝的产生与开展情况，记录试件受力各个过程的现象，直至试件破坏，并与预测结果比较，完成试验报告。 2、试件检查 在养护28天后，进行试验。 试件实际尺寸：钢筋混凝土梁长1.5m，高235mm，宽125mm； 混凝土立方体试件尺寸：150´150´150mm。 试件外观特征：钢筋混凝土梁底面、侧面平滑，顶面略显粗糙，混凝土颜色基本一致，少部分区域略有颜色不均现象，呈黑色状，无钢筋裸露现象，无流浆现象，底部存在个别蜂窝。 三、测试方案 试验全过程要测读荷载施加力值、挠度和应变的数据。 1、试验设备 表1 试验设备一览表 仪器名称 数量 2、测点布置 采取在梁跨中施加一集中力作用，跨中位置较为薄弱，且挠度最大，应力较大，故将测点布置在跨中位置，分别测定跨中位置挠度、受拉区边缘应变、受压区边缘应变及中间区域应变。 3 液压千斤顶 1 加载平台 1 百分表 1 电阻应变片 电阻应变仪 5 1 测点布置如图2所示。 百分表 试验梁 混凝土应变片 图2 钢筋混凝土梁测点布置图 应变片测点编号如图3。 1 125 4 2 3 4 5 图3 混凝土应变测点位置及编号 3、受弯破坏的加载方案 1）加载图式 图4 钢筋混凝土梁加载图式 450 450 450 试验梁 2）加载方式 预加载：将混凝土梁的自重和梁上跨中位置处垫板、千斤顶等设备重作为预加载值。 正常使用荷载试验和破坏试验加载 荷载分级原则：在正常使用荷载以内，每级取其荷载值的20%，一般分五级加至标准荷载；超过正常使用荷载后，每级取其荷载值的10%，当荷载加至承载力试验荷载计算值的90%以后，每级取正常使用荷载的5%，直至破坏。 3）卸载：当试件破坏后卸载，清理实验室，整理资料。 四、混凝土立方体试件抗压强度试验 1、将试件从养护地点取出后及时进行试验，先将试件表面和上下承压面擦干净。 2、将试件安放在试验机的下压板上，立方体的中心与试验机下压板中心对准，落上压板，当上压板与试件接近时，调整试件与试验机，使接触均衡。 3、连续均匀加荷。 4、当试件接近破坏并开始急剧变形时，停止加压，直至试件破坏，记录破坏荷载。清理破坏的试件。 5、根据破坏荷载，计算混凝土抗压强度，实测混凝土强度为27.3MPa。 五、试验荷载计算 根据混凝土抗压强度，计算梁开裂荷载和破坏荷载。 六、梁受弯加载试验 1、试验步骤 安装试件，标好测点位置，用砂纸打磨后涂AB胶，4个小时后打磨，用丙酮清洗干净。 安装仪器仪表，在跨中位置下方安放百分表，在应变片测点位置贴应变片，并焊接线路，联线调试。 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。加载前读百分表和应变仪，检查有无初始裂缝并记录。 5 按加载方案加载，每级加载后等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，直至加到破坏为止。加载过程中注意观察梁有无裂缝等。 构件裂缝较大时拆除记录挠度的百分表，继续加载至完全破坏时，记下破坏荷载值。 整理分析试验结果。 2、试验记录 表2 梁受弯试验计录表 序号 荷载 位移 1 0 0 0 0 0 0 0 0 960 2 0 -0.117 -201 -347 -477 -622 -772 -935 -1060 应变 3 0 -0.011 -9 -10 -9 -10 -18 -36 -54 4 0 -0.059 -99 -172 -233 -306 -377 -459 -534 5 0 71 144 263 375 500 616 725 819 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3、试验结果整理分析 0 28 38 48 58 68 78 88 98 0 0.12 0.41 0.93 1.38 1.89 2.44 3.57 4.99 在下图上画出梁的裂缝开展和破坏形态图。 梁顶梁侧梁底 6 在下图中画出梁的荷载变形曲线图。 10080604020001.02.03.04.0挠度5.0对表2实测数据进行判别，选择有效测点数据，画出梁跨中截面在各级荷载作用下的截面应变分布图，并验证平截面假定。 由图3所示各测点位置及平截面假定可知，测点3应为中和轴附近，即应变较小；而测点1应变应较测点2大，且为压应变；测点4可能为压应变，亦可能为拉应变，但从表中数据看，其测值不合理，判定为失效测点；故有效测点为测点2、测点3和测点5。 1 3 4 5 125 2 28 kN38 kN48 kN失效测点有效测点78 kN98 kN 7 上图中给出了各级荷载下跨中截面各测点应变情况图，从图中可以看出，跨中截面从加载至破坏各阶段，基本呈一条直线，即同一截面在受荷前后基本保持一平面，符合平截面假定。 试述试验现象，并判定试验梁的破坏属于延性破坏，还是脆性破坏？是适筋梁，还是超筋梁？ 荷载为28KN时，裂缝开始出现但数量较少，裂纹细微长度较短，集中在纯弯段，裂缝的宽度为0.03mm左右； 荷载为38KN时，裂缝数量逐渐增加，裂纹逐渐变长，支座端开始出现裂纹，裂缝的宽度为0.05mm左右； 荷载为48KN时，裂缝数量继续增加，裂纹继续变长，分枝状裂缝开始出现，裂缝的宽度为0.08mm左右； 荷载为68KN 时，裂缝数量持续增加，裂纹持续变长，裂缝的宽度为0.1mm； 荷载为78KN时，裂缝的宽度为0.2mm。随着荷载的增加，裂缝越多越大； 在荷载为98KN时，构件破坏。 从上述试验现象可知，试件从屈服至破坏过程中，荷载增幅较小，但跨中挠度有较大增幅，且受力钢筋达到屈服后，受压区混凝土被压碎破坏，属于典型的适筋梁破坏特征，具有较好的延性。 试件受力情况分析 答：试验构件受到混凝土梁的自重和梁上跨中位置处垫板、千斤顶等设备重力作用，方向向下，两端支座处的受到支座反力，方向向上，试验过程中，通过千斤顶施加的集中荷载，方向向下。在集中荷载加载过程中的受力情况，梁两端三分之一段内截面所受剪力比较大，跨中三分之一则只受弯矩作用，即处于纯弯曲状态。跨中横截面上下部受拉，上部受压，随着外力的增加。通过理论分析如下： 正截面承载力分析 已知构件混凝土为C20，则fc=9.6MPa，b=125mm，b=0.55，c=20mm，纵筋为HRB335，则fy=300MPa，As=760mm2 由fcbx=fyAsÞx=190mm 则x=x=0.931>xb由理论计算可知该试验构件梁为超筋梁，试验结果可以看出有明h0显的三个阶段属于适筋梁。理论和实验结果有离散差别。 则取xb=xbh0=0.55´204=112.2mm可计算得出Mu=19.91kN.m 则Fu=66.38kN 由上述理论计算可知，构件承载力取Fu=66.38kN，理论结果比试验结果偏小。 8 梁受弯试验挠度观测方案是否合理？如何改善？并图示 450450450 试验梁 不合理，应在支座处设置位移观测点，跨中挠度值应为：中间测点减去两支座测点平均值。 分析探讨影响试验定量分析的误差的产生原因，并根据梁受力特点和实测数据，指出哪些测点的数据误差大，不可信？ 答：1）实验操作过程误差。 2）仪器误差。 3）记录误差。 4）钢筋在加载停止时，可能出现回缩。 由图3所示各测点位置及平截面假定可知，测点3应为中和轴附近，即应变较小；而测点1应变应较测点2大，且为压应变；测点4可能为压应变，亦可能为拉应变，但从表中数据看，其测值不合理，判定为失效测点。故其对应的数据是不可信的。 七、试验心得体会。 9