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1、混凝土结构设计原理实验报告混凝土结构设计原理实验报告 实验一实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验钢筋混凝土受弯构件正截面试验 二零一零年十二月二零一零年十二月 第 1页共 19页 仲恺农业工程学院城市建设学院仲恺农业工程学院城市建设学院 目目录录 1.实验目的：实验目的：2 实验室实验目的实验室实验目的:. 2 模拟实验目的模拟实验目的:. 2 2.实验设备：实验设备：2 试件特征试件特征.2 实验室仪器设备：实验室仪器设备：.2 模拟实验仪器设备：模拟实验仪器设备：.3 3、实验简图、实验简图.3 少筋破坏少筋破坏-配筋截面：配筋截面：. 3 适筋破坏适筋破坏-配筋截面配筋截面. 4 超筋破坏
2、超筋破坏-配筋截面配筋截面. 4 4.1 少筋破坏：少筋破坏：5 （1）计算的极限弯矩、破坏弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。）计算的极限弯矩、破坏弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。. 5 （2）绘出试验梁）绘出试验梁 p-f 变形曲线变形曲线。 （计算挠度）（计算挠度）.5 （3）绘制裂缝分布形态图。）绘制裂缝分布形态图。 （计算裂缝）（计算裂缝）6 （4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。7 4.2 适筋破坏：适筋破坏：8 （1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原
3、因。. 8 （2）绘出试验梁）绘出试验梁 p-f 变形曲线变形曲线。 （计算挠度）（计算挠度）.9 （3）绘制裂缝分布形态图。）绘制裂缝分布形态图。 （计算裂缝）（计算裂缝）11 （4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。12 （5）简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。）简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。. 13 4.3 超筋破坏：超筋破坏：14 （1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。. 14 （2）绘出试验梁）绘出试验梁 p
4、-f 变形曲线变形曲线。 （计算挠度）（计算挠度）.14 （3）绘制裂缝分布形态图。）绘制裂缝分布形态图。 （计算裂缝）（计算裂缝）16 （4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。17 （5）简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。）简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。. 18 5、实验结果讨论与实验小结。、实验结果讨论与实验小结。 18 第 2页共 19页 仲恺农业工程学院实验报告纸仲恺农业工程学院实验报告纸 实验一实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验钢筋混凝土受弯构件正截面试验 1.实验目的：实验目的： A、实
5、验室实验目的、实验室实验目的: 1、了解受弯构建正截面的承载力大小，挠度变化及裂纹出现和发展的过程。 2、观察了解受弯构件受力和变形的过程的三个工作阶段及适筋梁的破坏特征 3、测定或计算受弯构件正截面的开裂荷载和极限承载力，验证正截面承载计算方法 B、模拟实验目的、模拟实验目的: 1、通过用动画演示钢筋 混凝土简支梁两点对称加载实验的全过程，形象生动地向学 生展示了钢筋 混凝土简支受弯构件在荷载作用下的工作性能。同时，软件实时地绘 制挠度-荷载曲线、受压区高度-荷载曲线及最大裂缝宽度-荷载曲线以放映简支梁工 作性能的变化规律，力图让学生清楚受弯构件的变形，受压区高度等在荷载作用下 不同阶段的发
6、展情况。 2、分别进行少钢筋、适筋梁、超筋梁的实验，实验录像与模拟实验（实用 SSBCAI钢 筋 混凝土简支梁加载试验模拟辅助教学软件 ）相结合，观察相同截面、相同实验 条件，不同配筋的梁构件在荷载作用下的工作性能、变化规律、破坏形态等。 3、学生还可以实用软件对即将进行的实验进行预测，认识试件在荷载作用下不同阶段 的反应，从而设计出良好的实验观测方案。 4、实验结果有学生计算与模拟实验结合进行，实现参与式实验教学的效果。 2.实验设备：实验设备： A、试件特征、试件特征 （1）根据实验要求，试验梁的混凝土等级为 C25，截面尺寸为 150mm*400mm， （Fc=16.7N/mm 2 ，
7、2 1.78/ tk fN mm, 2 16.7/ ck fN mm，ft=1.27 N/mm 2 ） 纵向向受力钢筋等级为 HRB400 级 225 (400/,540/,2.0 10ykstk c fN mmfN mmE） 箍筋与架立钢筋强度等级为 HPB300 级 25 (300/2.1 10 )yk c fN mm E （2）试件尺寸及配筋图如图所示，纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为 20mm(计 算按规定取 20+5=25mm)。 （3）梁的中间配置直径为 6mm，间距为 80 的箍筋，保证不发生斜截面破坏。 （4）梁的受压区配有两根架立钢筋，直径为 10mm，通过箍筋和受力钢筋绑
8、扎在一 起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。 B、真实实验仪器设备：、真实实验仪器设备： 第 3页共 19页 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 函数记录仪器 6、YJ-26 型静态电阻应变仪及平衡箱 7、读书显微镜及放大镜 8、位移计（百分表）及磁性表座 9、电阻应变片，导线等 C、模拟实验仪器设备：、模拟实验仪器设备： 1、笔、计算纸 2、电脑 3、SSBCAI 软件 3、实验简图、实验简图 本次试验我分配的梁的跨度 l 为 3300mm，构造要求的截面尺寸为 220*110 但是为
9、 了计算需要该梁的截面高度 h 为取 400mm，截面宽度 b 取 150mm。外力加载处位于总 长的 1/3 即 1100 处。 （受力简图）（设计截面图） 经计算该梁的最小配筋面积为 0.178%A，最大配筋面积为 1.7%A。 1、在进行少筋破坏计算时配筋面积采用 0.125%A、计算 As 为 75 平方毫米，采用 一根直径为 10 的三级钢筋，实际 As 为 78.5 平方毫米，经检验满足构造要求。 2、在进行适筋破坏计算时配筋面积采用 0.85%A、计算 As 为 510 平方毫米，采用 两根直径为 18 的三级钢筋，实际 As 为 509 平方毫米，经检验满足构造要求。 3、在进
10、行超筋破坏计算时配筋面积采用 2.00% A、计算 As 为 1200 平方毫米，采 用两根直径为 28 的三级钢筋，实际 As 为 1232 平方毫米，经检验满足构造要求。 少筋破坏少筋破坏-配筋截面：配筋截面： 第 4页共 19页 模拟实验加载数据: 1、荷载 0 kg0.3kn 属于弹性阶段，当荷载达到 0.3kn 后进入塑形阶段。 2、荷载 0.3kg6.0kn 属于塑形阶段，当荷载达到 6.0kn 后 混凝土开始开裂。 3、荷载达到 9.7kn 时钢筋达到屈服强度，该梁破坏。 适筋破坏适筋破坏-配筋截面配筋截面 模拟实验加载数据: 1、荷载 0 kg0.4kn 属于弹性阶段，当荷载达
11、到 0.4kn 后进入塑形阶段。 2、荷载 0.4kg6.9kn 属于塑性阶段，当荷载达到 6.9kn 后 混凝土开始开裂。 3、荷载达到 52.9kn 时钢筋达到受拉屈服强度但 混凝土还未定达到抗压峰值。 4、荷载达到 55.2kn 时 混凝土达到抗压峰值该梁破坏。 超筋破坏超筋破坏-配筋截面配筋截面 模拟实验加载数据: 1、荷载 0 kg4.2kn 属于弹性阶段，当荷载达到 4.2kn 后进入塑形阶段。 2、荷载 4.2kg11.4kn 属于塑形阶段，当荷载达到 11.4kn 后 混凝土开始开裂。 3、荷载达到 80.2kn 时 混凝土达到受压屈服强度但钢筋未达到抗拉屈服强度。 4、荷载达
12、到 94.6kn 时钢筋达到抗拉屈服强度该梁破坏。 4.1 少筋破坏：少筋破坏： （1）计算的极限弯矩、破坏弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。）计算的极限弯矩、破坏弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。 极限弯矩： 040034366hmm 1 355 78.5 11.124 1.0 16.7 150 yks ck f A xmm f b 10(0.5)1.0 16.7 150 11.124(366 11.124/ 2)10.044ckMua f bX hXkn m 极限荷载: 10.044 9.131 1.1 Mu Fukn a 模拟实验破坏荷载与计算破坏荷载比较： （9.7-9.131）/
13、 9.7=5.86%1 0.01 401.825 取1 5 E 4 2 10 =7.142 2.8 10 S C E E f f 0 - =0 b b h f bh 、 （）、 0 78.5 0.0014 150 366 As b h 第 6页共 19页 5212 0122 e 2 2 1078.5 3662.103 10 1.501 10 6 67.1420.0014 1.410 1.15 1.15 10.2 1+3.5 10 f ss s E A h BN mm 2222 22 343 3.34 1.1 1.065 2424 3.3 la S l 2 6 222 0 12 9.131 10
14、 (34)(3 33004 1100 )7.054/ 200=16.5mm 2424 1.501 10 Fa fLaL B 满足要求 与实验结果 7.37 相差 50%以内计算结果符合误差要求，但不符合安全构造要求。 同上方法可以计算出不同荷载作用下的挠度 p-f 变形曲线变形曲线 （3）绘制裂缝分布形态图。）绘制裂缝分布形态图。 （计算裂缝）（计算裂缝） 裂缝分布形态裂缝分布形态 编号12345678910 荷载0.324.248.189.49.519.579.629.649.659.66 挠度0.033.216.2311.8320.1930.3241.9654.8259.3466.29 （
15、4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。 1在荷载为 0.3kn 前，梁处于弹性阶段；在荷载增加到大约 6.0kn，梁由弹性到开裂；在荷载增加到 大约 9.7kn 钢筋达到屈服强度，梁破坏。 在开裂截面，内力重新分布，开裂的混凝土一下子把原来承担的绝大部分拉力交给受拉钢筋，是 钢筋应力突然增加很多， 故裂缝一出现就有一定的宽度。 此时受压混凝土也开始表现出一定的塑性， 应力图形开始呈现平缓的曲线。实验荷载-挠度曲线图如下、实验荷载最大裂缝宽度曲线如下： 又因为配筋率少于最小配筋率， 故一旦原来由混 凝土承担的拉力有钢筋承担后， 钢筋迅速达到的屈 服
16、。受压区高度会迅速降低，以增大内力臂来提高 抗弯能力。同时，所提高的抗弯能力等于降低后的 荷载引起的弯矩，受压区高度才能稳定下来。在挠 度-荷载曲线上就表现为荷载有一个突然地下降。 然后受压区高度进一步下降， 钢筋历尽屈服台阶达 到硬化阶段，荷载又有一定上升。此时受压区混凝 土仍未被压碎，即梁尚未丧失承载能力，但这是裂 缝开展很大，梁已经严重下垂，也被视为以破坏。 实验荷载相对受压区高度曲线如右图： 4.2 适筋破坏：适筋破坏： （1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。 开裂弯矩： 040040360hmm 1 1.78 509 0.362 1.0 16.7 150
