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1、混凝土结构设计原理实验报告实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验二零一零年十二月仲恺农业工程学院城市建设学院目录1 .实验目的：2实验室实验目的:2模拟实验目的:22.实验设备：2试件特征2实验室仪器设备：2模拟实验仪器设备：33、实验简图3少筋破坏-配筋截面：3适筋破坏-配筋截面4超筋破坏-配筋截面44.1 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比照，分析原因。5 2绘出试验梁p-f变形曲线。计算挠度5 3绘制裂缝分布形态图。计算裂缝6 4简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。74.2 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比照，分析原因。8 2绘出试验梁p
2、-f变形曲线。计算挠度9 3绘制裂缝分布形态图。计算裂缝11 4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。134.3 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比照，分析原因。14 2绘出试验梁p-f变形曲线。计算挠度14 3绘制裂缝分布形态图。计算裂缝16 4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。185、实验结果讨论与实验小结。18第1 页共 19页仲恺农业工程学院实验报告纸实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验A、实验室实验目的:1、了解受弯构建正截面
3、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: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
4、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：A、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=N/mm2，ftk1.78N/mm2,fck16.7N/mm2，ft=1.27N/mm2纵向向受力钢筋等级为HRB400级（fyk400N/mm2,fstk540N/mm2,
5、Ec2.0105箍筋与架立钢筋强度等级为HPB300级（fyk300N/mm2Ec2.1105）2试件尺寸及配筋图如下图，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扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。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
6、座9、电阻应变片，导线等C、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3页共19页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25%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5%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、在进行超筋破坏计算时配筋面积采用2.00%A、
7、计算As为1200平方毫米，采经检验满足构造要求。用两根直径为28的三级钢筋，实际As为1232平方毫米,少筋破坏-配筋截面:1Q10150O第#页共19页模拟实验加载数据1、荷载0kg0.3kn属于弹性阶段，当荷载到达0.3kn后进入塑形阶段。一混凝土开始开裂。，该梁破坏。适筋破坏-配筋截面3300150O中218模拟实验加载数据：1、荷载0kg0.4kn属于弹性阶段，当荷载到达0.4kn后进入塑形阶段。2、荷载0.4kg6.9kn属于塑性阶段，当荷载到达6.9kn后混凝土开始开裂3、荷载到达kn时钢筋到达受拉屈服强度但混凝土还未定到达抗压峰值。混凝土到达抗压峰值该梁破坏。超筋破坏-配筋截面
8、空 6回8口2 428150O O模拟实验加载数据：1、荷载0kgkn属于弹性阶段，当荷载到达kn后进入塑形阶段。2、荷载kgkn属于塑形阶段，当荷载到达kn后混凝土开始开裂。3、荷载到达kn时混凝土到达受压屈服强度但钢筋未到达抗拉屈服强度。4、荷载到达94.6kn时钢筋到达抗拉屈服强度该梁破坏。4.1 少筋破坏：1计算的极限弯矩、破坏弯矩与模拟实验的数值比照，分析原因。极限弯矩：ho40034366mmfykAs35578.5x11.124mmifckb1.016.7150极限荷载：l Mu 10.044 , Fu9.131knMua1fckbX(h00.5X)1.016.715011.12
9、4(36611.124/2)10.044knma1.1模拟实验破坏荷载与计算破坏荷载比较：9.7-9.131/9.7=5.86%50%误差符合要求。结论：本次实验数据比照，误差存在，产生误差的主要原因有三点：1实验时没有考虑梁的自重，而计算理论值时会把自重考虑进去。2 .计算的阶段值都是现象发生前一刻的荷载，但是实验给出的却是现象发生后一刻的荷载。3 .破坏荷载与屈服荷载的大小相差很小，倍不能准确的计算破坏荷载。4 .整个计算过程都假设中和轴在受弯截面的中间。2绘出试验梁p-f变形曲线。计算挠度极限状态下的挠度h040034366mmte生=785=0.002611取1tesq0.01401.
10、825EsE二Ec2105_42.810=7.142、一(bf-b)hfbh。=0As78.5bh01503660.0014BsEsAsh02210578.536622.10310121.15oe1+3.5f1.1510.267.1420.0014101221.50110Nmm1.4103l24a224l233.3241.12243.31.065第#页共19页-Fa-(3L024a2)9.1311012(333002411002)7.054L/200=16.5mm满足要求24B241.5011012与实验结果相差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
11、用下的挠度编P12345678910何载挠度4简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理在荷载为，梁由弹性到开裂；在荷载增加到大约9.7kn钢筋到达屈服强度，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、实验荷载一最大裂缝宽度曲线如下：-2口荷载fl上最大裂建宽度的0.05.115iIII-1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，钢筋迅速到达的屈服。受压区高度会迅速降低，以增大内力
12、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，钢筋历尽屈服台阶到达硬化阶段，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。实验荷载一相对受压区高度曲线如右图：4.2适筋破坏：1计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值比照，分析原因。开裂弯矩：h040040360mmftkAs1.78509x0.362mm1fckb1.016.7150Mcr a1fckbX(h0 0.5X) 1.0 16.7 1500.
13、362(3660.362 /2) 0.3269kn m开裂荷载：McrFu a0.32690.297kn1.1屈服弯矩:h0 40040360mmfykAs x 400 509 81.277mmifckb 1.0 16.7 150Myk aifckbX(h0 0.5X) 1.0 16.7 15081.277(36081.277/2) 65.022kn m屈服荷载：Myk Fyk a65.02259.111kn1.1极限弯矩:h0400 40360mmfstkAs540 509 109.725mm1fckb 1.0 16.7 150MuafckbX(h。 0.5X) 1.0 16.7 150109.725(360109.725/2) 83.870kn m极限荷载：lMu83.8701.1Fu76.246kn模拟实验破坏荷载与计算破坏荷载比较：两个开裂弯矩比照：6.9-0.297/6.9=95.6%50%两个屈服弯矩比照：59.11-52.9/59.11=10.5%
