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1、土木工程学院混凝土结构设计基本原理实验指导书及实验报告适用专业：土木工程 周淼编班级：姓名：学号:河南理工大学2018 年 9 月实验一 钢筋混凝土梁受弯性能试验一、实验目的1. 了解适筋梁的受力过程和破坏特征；2. 验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式；3. 掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法；4. 培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。二、基本原理 当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：第一阶段一一弹性阶段（I阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，
2、梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当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，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂 缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩M称为开裂弯矩。第二阶段一 cr带裂缝工作阶段（II阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未 开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线 性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M称为屈服弯矩。y第三阶段一一破坏阶段（III阶段）：钢筋屈服后，在很小
3、的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的 最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩M称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破U坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。三、试验装置10050000I试峻梁：2滚功锂支应：3固定股支晦：斗一.克墩：5分配梁谁动俊支吨:6分配梁固定铰支座；7集中力下的垫板；8分配梁；9反力横梁；10千斤顶；图 1钢筋混凝土梁受弯试验装置图1001700(a)加载简图(N ,m
4、m )(c)剪力图(kN)图2梁受弯试验加载和内力简图图1为本课程进行梁受弯性能试验采用的加载装置，加载设备为千斤顶。采用两点集中力加载,在跨中形成纯弯段，由千斤顶及反力梁施加压力，分配梁分配荷载，压力传感器测定荷载值。梁受弯性能试验，取L=1700mm, a=100mm， b=500mm。四、实验仪器和器材1. 反力架2. 20t 手动千斤顶 1台、传感器 1个3. 应变静态电阻应变仪 1台4. 位移计一百分表3个（1个30mm, 2个10mm）5. 裂缝3 放大镜（观测裂缝）、1个裂缝测宽仪（测量宽度）6. 其它一电烙铁、万用表、卷尺、毛笔、墨等五、试件设计1、试件的主要参数 试件尺寸（矩
5、形截面）：bXhXl=80X160X1700mm； 混凝土强度等级：C30； 纵向受拉钢筋的种类：HRB335； 箍筋的种类：HPB300； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：25mm；试件的配筋情况见图3。6100图3 梁截面尺寸及配筋图2、试件加载估算 开裂弯矩估算M=cr(1口+帥2(2)其中 a=2a bhA ,a=EE。 屈服弯矩估算M = f A (hx /3) a My y s 0 n u 极限弯矩估算M =a f bh 2(1u 1 c 0 bb六、量测内容1、混凝土平均应变在梁跨中一侧面布置4个应变片，应变片间距30mm，标距为150mm,以量测梁侧表面混凝土应变片1应变片3应变片2
6、沿截面高度的平均应变分布规律，测点布置见图 4。16(图4梁受弯试验混凝土平均应变测点布置2、纵向受力钢筋应变在试件纵向受拉钢筋中部粘贴电阻应变片，以量测加载过程中钢筋的应力变化，测点布置见图5。850850/钢筋应变片80卜钢筋应变片2图 5纵筋应变片布置3、挠度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，如图 6所示。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。图 6梁受弯试验挠度测点布置 4、裂缝
7、试验前将梁两侧面用石灰浆刷白，并绘制40mmX50mm的网格。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的发生发展情况进行详细观测，用裂缝测宽仪及钢直尺等工具量测各级荷载作用下的裂缝宽 度、长度，并采用数码相机拍摄后手工绘制裂缝展开图，裂缝宽度的测量位置为构件的侧面相应于 受拉主筋高度处。最大裂缝宽度应在使用状态短期试验荷载值持续15min结束时进行量测。七、实验步骤1、沿梁长度方向标尺寸，贴混凝土应变片；2、按照试验装置图放置实验加载设备，连接应变仪、百分表、裂缝测宽仪；3、预加载试验；4、确认仪表等均正常后，试验开始，读应变和百分表初值；5、利用千斤顶进行分级加载，每级加载后，立
8、即测读并记录静态电阻应变仪、百分表读数： 0T2kNT4kNT6kNT加至梁纯弯区出现第一条（批）裂缝，记录开裂荷载值，测量裂缝宽度和长 度；当试件开裂后，每级荷载值取4kN累计加载；当加载达到纵向受拉钢筋屈服（纵筋应变到 2000卩E左右）后，每级荷载值取3kN累计加载至破坏，记录荷载读数及破坏时梁的裂缝分布情 况；下列情况任意出现一种时，即视为构件破坏： 受拉主筋应变达到10000卩;受拉主钢 筋处最大垂直裂缝宽度达到； 受压区混凝土压坏； 千斤顶加载力值达到最大值。6、卸载，记录试验梁破坏时裂缝的分布情况；7、试验完成后，整理试验现场，交还所借仪器设备，打扫卫生。八、实验数据记录及处 理
9、1、量测实际试件的几何尺寸，根据实测材性计算出梁的开裂荷载和破坏荷载；（1）试件尺寸几何尺寸bXhXl (mm)砼强度等级纵向受力筋ZrA- A-A- 扌匝筋架立筋保护层厚度(mm)2)砼及钢筋的基本性能参数f =E=ccf =E=ys3)根据试件的原始资料，做理论计算开裂荷载P (kN)cr屈服荷载P (kN)y极限荷载P (kN)u4)实验梁分级加载表2、根据试验数据，整理绘制荷载P与最大挠度点f的关系曲线f3、根据试验数据，整理绘制荷载与受拉钢筋应变点E的关系曲线、荷载与受压区砼最大应变点的关系曲线;C4、将实测值与理论计算值进行比较，并分析其产生差异的原因。开裂荷载P (kN)cr破坏荷载PU(kN)最大挠度f (mm)实测值理论值实测/理论5、描述梁的破坏特征，并对受弯梁的工作性能作出评定。
