混凝土的结构设计(实践)

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1、辽宁省高等教育自学考试土木工程专业混凝土结构设计原理实验报告驻点学院 :渤海大学培训学院专业班级 :土木工程 4 班学号：6指导老师 :任莉莉学生姓名：康健实验日期：01年 12 月 16 日钢筋混凝土梁 正截面强度试验一、试验目得、观察适筋梁得破坏过程( 裂缝出现及开展 , 挠度变化及破坏特征 ) 。2、观察适筋梁纯弯段在使用阶段得裂缝宽度及裂缝间距。3、验证平截面假定。4、初步了解正截面科学研究得基本方法.二、试件设计为了确保梁正截面强度破坏 , 试件得剪弯区段箍筋已配得很强 . 纵筋端部锚固也足够可靠。图 1 1 与表 11 给出了 ( 适筋梁）得配筋详图及截面参数。设计时，砼采用C40

2、,架立钢筋 400 级钢筋 , 纵向受力筋 HR40级钢筋。表 11项 1梁宽保护层目L梁高层厚度号筋号筋号筋（ ( h（ mm）（ m梁号(mm）m）m) )L01 0025三、试件制作试件采用干硬性砼，振捣器振捣，蒸气养护或自然养护28 天，制作试件同时预留砼立方体试块 (10 010m)与纵向受力钢筋试件以测得砼与钢筋得实际强度, 所用钢筋不得冷拉。表 12项目砼立方体H B00 级钢筋强度 00100 10强度（ /m )0、33362、 7图 1四、加荷装置采用两点加荷 , 梁中部为纯弯区段 .见图 2图 12五、仪表安装（见图2)、百分表 ( 1 3 ）用来测定梁得挠度 , 其中

3、1、 用来测定支座沉降。、用应变片来测定纵向应变以验证平截面假定。3、分配梁应与试件在同一平面内，并对中。、通过加载系统电脑直接显示所加荷载.六、安全措施及注意事项为了得到准确可靠得试验数据以及保证试验过程中人与仪器仪表得安全，应做到：、试验区域必需清洁整齐。、加荷系统稳定可靠 .3、为了防止仪表损坏 , 在安装时应轻拿轻放，用力要适当，并绑好安全绳.4、在试验中不能够触动仪表，以免影响读数。5、试验梁下设安全垫块以免梁破坏时伤害操作人员与破坏仪表.6、试验过程中为避免人员伤害，不得在试件破坏阶段离试件过近( 尤其不能在试件底面观察 ).七、加荷制度1、荷载分级不宜超过计算破坏荷载得10，构件

4、开裂前每级荷载宜取计算破坏荷载得 5 , 开裂后宜取 1%。2、加荷后持续 10 分钟再加第二级荷载，并在加荷后1分钟开始读测仪表。3、试验记录表格见试验报告。八、试验数据整理1、对适筋梁破坏过程进行描述, 并绘制裂缝分布图。、绘制适筋梁得荷载 - 挠度曲线 .3、绘制梁正截面应变分布图, 验证平截面假定。、求实测极限弯矩与计算极限弯矩之比。钢筋混凝土梁斜截面强度试验一、试验目得1、观察梁得斜截面破坏过程与特征（垂直裂缝出现， 临界斜裂缝位置及斜裂缝宽度0、2时得荷载及破坏特征） 。2、验算抗剪强度计算公式.3、初步了解梁斜截面研究得基本方法。4、对比剪压破坏与斜压破坏得特征。二、试件设计试件

5、设计见图 21。三、试件制作 ( 同正截面试验）四、加荷装置采用两点加荷，见图1 ,采用一点加荷，见图1 2，剪压取 a=300m; 斜压取 a=(1 、01、5）h图 22五、安全措施及注意事项（同正截面试验）六、加荷制度同正截面试验 , 试验记录表格见试验报告。混凝土梁 正截面承载力试验报告专业班级 :土木工程 204 班考号： 6姓名 :康健实验项目：混凝土梁正截面承载力试验一、根据实测数据 , 按下列公式求适筋梁跨中挠度值，填写混凝土梁不同位置应变值。荷载2(KN） 2 3挠度（m)12应变34501 026、300506512022464410 3、224、57511077-128

6、5267- 054062232716 13899678570 1二、绘制纯弯区正截面应变分布。（ 1）计算矩、极限实验得数得开裂弯弯矩与 模拟值对比 ，分析原因 .理 论 计算:ho389开裂时： xf tk As2.01 12320.616mm1 fck b1.020.1200M crf tk As (hox )2.011232(3890.616 )0.9625 KN m22M cr0.96250.4734 KN开裂荷载： Fcr2.033a屈服时： xf yk As335 1232102.667 mm1 fckb1.020.1200M yf yk As (hox)3351232(38910

7、2.667 )139.36 KNm22屈服荷载： FyM y139.3668.55 KNa2.033破坏时： xf stk As455 1232139.44mm1 f ckb1.020.1200M ufstk As (hox)4551232(389139.44 )178.98 KNm22破坏荷载 : FM u178.9888.04 KNua2.033通过分析对比 , 实验数据跟理论数据存在着误差, 主要原因 :1 实验时没有考虑梁得自重, 而计算理论值时会把自重考虑进去;2. 计算得阶段值都就是现象发生前一刻得荷载 , 但就是实验给出得却就是现象发生后一刻得荷载；3、破坏荷载与屈服荷载得大小相

8、差很小， 1、5 倍不能准确得计算破坏荷载；、整个计算过程都假设中与轴在受弯截面得中间。（ 2) 绘出试验梁 f 变形曲线。（计算挠度 )?当构件开裂时，sqM K0.9625 1062.308h0 As0.873891232ftk1.10.652.01负数，取0.21.1 0.650.02832.308tesqBs1.15EsAsh022105 1232 38923.506 1013 N mm20.26E1.150.2 0.2 6 0.1056f s M K l 020.110.9625 106610020.112mmB3.506 1013三、根据试验数据填写下列表格。砼立方强度 c梁号（

9、N/ 2）L015、 33钢筋屈服强度开裂荷载破坏荷载最大最大裂f y挠度缝宽度H B级2P (KN）2P (KN) maax2（ N/ m）cru(mm)( ） 002、 7 107、 50、 30四、根据试验观察及上分析结果 , 对适筋梁破坏过程进行描述 ( 三个阶段 ). 并与所观察得适筋梁进行比较。 ? 第一阶段 : 截面开裂前得阶段当荷载很小时 , 截面上得内力很小 , 应力与应变成正比，截面得应力分布为直线。当荷载不断增大时，截面上得内力也不断增大，由于受拉区混凝土出现塑性变形, 而使受拉区得应力图形呈曲线。当荷载增大到某一数值时，受拉区边缘得混凝土可达其实际得抗拉强度与抗拉极限应

10、变值 . 截面处在开裂前得临界状态。第二阶段：从截面开裂到受拉区纵向受力钢筋开始屈服得阶段截面受力达 a 阶段后 , 荷载只要稍许增加 , 截面立即开裂， 截面上得应力发生重分布,裂缝处混凝土不再承受拉应力，钢筋得拉应力突然增大 , 受压区混凝土出现明显得塑性变形，应力图形呈曲线 .荷载继续增加，裂缝进一步开展，钢筋与混凝土得应力不断增大。当荷载增加到某一数值时 , 受拉区纵向受力钢筋开始屈服，钢筋应力达到其屈服强度。第三阶段：破坏阶段受拉区纵向受力钢筋屈服后, 截面承载力无明显增加，但塑性变形急速发展，裂缝迅速开展，并向受压区延伸，受压区面积减小，受压区混凝土压应力迅速增大.在荷载几乎保持不

11、变情况下 , 裂缝进一步急剧开展 , 受压区混凝土出现纵向裂缝，混凝土被完全压碎 , 截面发生破坏 .试验表明，从开始加载到构件破坏得整个受力过程中 , 变形前得平面，变形后仍保持平面 .（ 3) 绘制裂缝分布形态图。（计算裂缝）最大裂缝：acr1.9teAs12320.02830.5bh0.5 200435deq28989.40mm0.0283tesqM k178.98106429.3N / mm2h0 As0.87 389 12321.10.652.011.00.0283429.3sqdeq429.3WmaxacrEs1.9cs0.08te1.9 1.02 105 1.920 12 0.0

12、8 989.40 0.57mm（4）简缝 得 出分 布 与得 过 程述裂现、展开与机理。 当 荷0、5N梁 属 于阶 段 ，达 到 屈载在内，弹性没有服更没有受到破坏。当荷载在 0、5KN得基础上分级加载，受拉区混凝土进入塑性阶段，手拉应变曲线开始呈现较明显得曲线性，并且曲线得切线斜率不断减小 , 表现为在受压区压应变增大得过程中 , 合拉力得增长不断减小 , 而此时受压区混凝土与受拉钢筋仍工作在弹性范围 , 呈直线增长，于就是受压区高度降低 , 以保证斜截面内力平衡。当内力增大到某一数值时，受拉区边缘得混凝土达到其实际得抗拉强度与极限拉应变 , 截面处于开裂前得临界状态。接着荷载只要增加少许

13、 , 受拉区混凝土拉应变超过极限抗拉应变，部分薄弱地方得混凝土开始出现裂缝，此时荷载为 9、7。在开裂截面，内力重新分布 , 开裂得混凝土一下子把原来承担得绝大部分拉力交给受拉钢筋，就是钢筋应力突然增加很多 , 故裂缝一出现就有一定得宽度。此时受压混凝土也开始表现出一定得塑性 , 应力图形开始呈现平缓得曲线。此时钢筋得应力应变突然增加很多，曲率急剧增大 , 受压区高度急剧下降，在挠度荷载曲线上表现为有一个表示挠度突然增大得转折。内力重新分布完成后 , 荷载继续增加时 , 钢筋承担了绝大部分拉应力 , 应变增量与荷载增量成一定得线性关系，表现为梁得抗弯刚度与开裂一瞬间相比又有所上升 , 挠度与荷

14、载曲线成一定得线性关系。随着荷载得增加，刚进得应力应变不断增大 , 直至最后达到屈服前得临界状态。钢筋屈服至受压区混凝土达到峰值应力阶段 . 此阶段初内力只要增加一点儿，钢筋便即屈服 . 此时荷载为 95、6KN.一旦屈服，理论上可瞧作钢筋应力不再增大（钢筋得应力增量急剧衰减） ，截面承载力已接近破坏荷载 , 在梁内钢筋屈服得部位开始形成塑性铰，但混凝土受压区边缘应力还未达到峰值应力。随着荷载得少许增加 , 裂缝继续向上开展，混凝土受压区高度降低，中与轴上移, 内力臂增大，使得承载力会有所增大 , 但增大非常有限，而由于裂缝得急剧开展与混凝土压应变得迅速增加，梁得抗弯刚度急剧降低，裂缝截面得曲

15、率与梁得挠度迅速增大。（5）简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度与裂缝宽度得影响.配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大 , 最大裂缝宽度值越小 , 但配筋率得提高对减小挠度得效果不明显。4.实验结果讨论与实验小结,即实验报告得最后部分，同学们综合所学知识及实验所得结论认真回答思考题并提出自己得见解、讨论存在得问题。在 这 一次得钢筋混凝土受弯构件正截面试验中，相对其她得实验来说, 难度确实就是大了一点 , 但收获也就是很丰富得。在这次实验中，不但进一步加强了对钢筋混凝土正截面受弯承载力得认识 , 也意识到自己还有很多需要提高得地方。不仅要加强对基础知识得理解 , 也要牢牢记住很多相关得细节

16、, 例如公式中很多得参数，都有各自得规范。需要在计算得时候重点注意 . 有几次，因为疏忽了参数得相关要求 , 不得不重新做一遍 . 程序中钢筋直径要求在 10m到 0mm内，因此在配筋时也花了比较多得时间。 除此之外 , A、PS、办公软件得技巧， 都值得自己以后常常复习。这样子 , 在进行相关得操作得时候，可以省下很多时间。还有 , 一些细小得电脑技巧，也要认真学好。本次模拟试验所做得三种破坏形态 : 少筋破坏、适筋破坏及超筋破坏 . 试验表明适筋破坏属于延性破坏： 从钢筋屈服到受压区混凝土压碎得过程中， 钢筋要历经较大得塑性变形 , 随之引起裂缝急剧开展与挠度剧增。而少筋破坏及超筋破坏则属

17、于脆性破坏：在没有明显预兆得情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏。 因此，在工程应用中绝不能出现少筋、超筋得配筋情况。通过本次模拟试验掌握了正截面受弯得三个受力阶段，充分体验了钢筋混凝土受弯得整个过程；同时还掌握了挠度与裂缝得计算，另外还懂得操作制图软件.在这次得实验中 , 对挠度得计算、最大裂缝得计算，只有适筋梁才有做 . 因为 , 自己去查了一些少筋与超筋得相关文献 , 都就是经验公式，而且很复杂。最后得出来得结果 , 误差也比较大。还有，对于挠度系数得确定 , 考虑到结果与实际得拟合性 , 决定用 0、11, 因为拟合性比较好。对于挠度系数得确定，可用公式 (3 2-4a )/24L

18、2希望在下一次得实验中 , 能够在实验前做好充分得准备。把不懂得问题收集好，到第二节课得时候可以再问问老师，提高效率，加大自己得动手实践能力。混凝土梁 斜截面抗剪承载力试验报告专业班级 :土木工程 120班考号： 姓名 :康健实验项目 : 混凝土梁斜截面抗剪承载力试验一、根据试验数据填写下列表格砼立方钢筋屈服强度剪跨破坏荷载强度 cuf ya梁号HRB级2mm2Pu(KN)（ mm）2（ N/mm） 04、 1335 0067、L025、 503530052L024、 62060027二、对斜拉、剪压与斜压破坏过程进行描述. 并绘制斜裂缝缝分布图 . 剪压破坏：常发生剪压破坏 , 在弯剪区段得

19、受拉区边缘会出现一些竖向裂缝 , 它们沿竖向延伸一小段长度后 , 就斜向延伸形成一些斜裂缝。剪压破坏图 斜拉破坏:当竖向裂缝一出现,就迅速向 受 压区斜向延伸，斜截面承载力随之丧失。斜压破坏图 斜压破坏 : 1时，发生斜压破坏，这 种 破坏多数发生在 剪 力大而弯矩少得区段。（）计算得开裂剪力、极限剪力与模拟实验得数值对比，分析原因。取由 Vcscv ft bh0得开裂剪力 Vcscv ftk bh0Vcscv ftk bh01.75484 79KN31.78 2101由于发生斜拉破坏时， 破坏的时间很短，开裂 的剪力跟极限的剪力值可以看成基本相等。发生斜拉破坏时，当混凝土开裂后，在荷载得增加

20、下，梁得变形急剧增加, 很快发生破坏，没有明显得挠度，故不需计算挠度。(3) 绘制裂缝分布形态图。（计算裂缝）斜拉破坏图发生斜拉破坏时，当混凝土开裂后 ,在荷载得增加下，梁得变形急剧增加，很快发生破坏，故不需计算裂缝.（）简述裂缝得出现、分布与展开得过程与机理。弹性阶段： 再此阶段混凝土得受拉应力应变曲线与受压应力应变曲线都近似直线，因此，基本上可瞧成混凝土在弹性范围内工作。 而钢筋此时也工作在弹性范围内，所以整根钢筋混凝土梁可瞧似一根匀质弹性梁。在加载过程中梁得刚度不变, 表现为这一阶段梁得挠度荷载曲线基本为直线. 在受压区混凝土压应变增大得过程中， 受拉钢筋应力呈直线增加 , 受压区合压力

21、与受拉区合拉力也基本呈直线增加, 由平截面假定可知 , 此时得受拉区高度应近似保持不变。受拉区混凝土呈现塑性到开裂阶段：此阶段初受拉区混凝土进入塑性阶段,混凝土得受拉应力应变曲线呈现较明显得曲线线性，并且曲线得切线斜率不断减小，表现为在受拉区应变增大过程中，受拉区混凝土合力得增长不断减小, 而此时受压区混凝土与受拉钢筋仍在工作弹性范围内, 呈直线增长 , 于就是受压区高度降低，以保证截面内力平衡。当内力增大到某一数值时, 受拉区边缘得混凝土达到其实际得抗拉强度与极限应变，截面处于开裂前得临界状态。开裂至钢筋屈服： 此阶段一开始只要增加少许，受拉区混凝土拉应变超过极限抗拉应变, 部分薄弱地方得混

22、凝土开始出现裂缝。在开裂截面, 内力重新分布，开裂得混凝土一下子把原来承担绝大部分拉力交给受拉钢筋， 使钢筋应力突然增加很多 , 故裂缝一出现就有一定得宽度, 此时受压区混凝土也开始表现出一定得塑性 , 应力图形开始呈现平缓得曲线。此时钢筋得应力应变突然增加很多, 曲率急剧增大， 受压区高度也急剧下降，在挠度荷载曲线上表现为有一个表示挠度突然增大得转折。内力重分布完成后，荷载继续增加时， 钢筋承担了绝大部分拉应力, 应变增量与荷载增量呈一定得线性关系, 变现为梁得抗弯刚度与开裂瞬间相比又有所上升，挠度与荷载曲线成一定得线性关系。随着荷载得增加， 钢筋应力应变不断增大，直至最后达到屈服前得临界状

23、态。钢筋屈服至受压区混凝土达到峰值应力阶段: 此阶段初应力只要增加一点，钢筋便即屈服。一旦屈服，理论上可瞧做钢筋应力不再增大，截面承载力已接近破坏荷载, 在梁内钢筋屈服得部位开始形成塑性铰，但就是混凝土受压区边缘应力还未达到峰值应力。随着荷载得少许增加，裂缝继续向上开展,混凝土受压区高度降低 , 中与轴上移 , 内力臂增大，使得承载力会有所增大，但增大非常有限, 而由于裂缝得急剧开展与混凝土压应变得迅速增加，梁得抗弯刚度急剧降低，裂缝截面得曲率与梁得挠度迅速增大，所以，我们可以瞧到受拉钢筋屈服后荷载- 挠度曲线有一个明显得转折，以后曲线就趋向平缓，像就是步上了一个台阶一样 .（ 5）简述配箍率

24、对受弯构件斜截面承载力、挠度与裂缝宽度得影响。3、2 剪压破坏：( ）计算得开裂剪力、极限剪力与模拟实验得数值对比，分析原因。取计算极限剪力：由 Vcsacv ft bh0Vcsacv ftk bh0(2 ）绘出试验梁f yvAsv h0得极限剪力 Vcsacv ftk bh0fstkAsv h0ssf stkAsv h01.75 1.78 210484 420 56.55 484 220.5KNs2 1100p- 变形曲线。 ( 计算挠度）极限荷载时，最大挠度得计算:sqM KFa220.51031000370.6N / mm2h0 Ash0 As0.8748414131.1ftk1.10.

25、651.780.9780.650.0256tesq370.6BsEsAs h022105141348423.45 1013 N mm21.150.26 E1.15 0.9780.26 0.099fs M K l 025220.5106 73502215.8mmB83.451013(3) 绘制裂缝分布形态图。( 计算裂缝）最大裂缝：acr1.9teAs14130.02560.5bh0.5 210525deq301171.9mm0.0256tesqM k220.5106370.6N / mm2h0 As0.87 484 14131.10.651.780.9780.0256370.6Wmaxacrs

26、q 1.9cs0.08deq1.9 0.978370.65 1.9 20 6 0.08 1171.9 0.49mmEste2 10（ 4）简述裂缝得出现、分布与展开得过程与机理.弹性阶段 : 再此阶段混凝土得受拉应力应变曲线与受压应力应变曲线都近似直线 , 因此 , 基本上可瞧成混凝土在弹性范围内工作。 而钢筋此时也工作在弹性范围内， 所以整根钢筋混凝土梁可瞧似一根匀质弹性梁 . 在加载过程中梁得刚度不变, 表现为这一阶段梁得挠度荷载曲线基本为直线。在受压区混凝土压应变增大得过程中 , 受拉钢筋应力呈直线增加，受压区合压力与受拉区合拉力也基本呈直线增加，由平截面假定可知 , 此时得受拉区高度应

27、近似保持不变 .受拉区混凝土呈现塑性到开裂阶段：此阶段初受拉区混凝土进入塑性阶段，混凝土得受拉应力应变曲线呈现较明显得曲线线性, 并且曲线得切线斜率不断减小，表现为在受拉区应变增大过程中，受拉区混凝土合力得增长不断减小，而此时受压区混凝土与受拉钢筋仍在工作弹性范围内, 呈直线增长，于就是受压区高度降低, 以保证截面内力平衡。 当内力增大到某一数值时, 受拉区边缘得混凝土达到其实际得抗拉强度与极限应变，截面处于开裂前得临界状态.破坏阶段 : 随着荷载得增加，梁得变形急剧增大 , 挠度发生明显得变化。 最后，随着裂缝得增多， 梁缓慢发生破坏 .(5) 简述配箍率对受弯构件斜截面承载力、挠度与裂缝宽

28、度得影响.3、3 斜压破坏：( ）计算得开裂剪力、极限剪力与模拟实验得数值对比, 分析原因 .取计算极限剪力：由 Vcsacv ft bh0f yvAsv h0得极限剪力 Vcsacv ftk bh0fstkAsv h0ssVcsacv ftk bh0f stkAsv h01.751.78210 484420100.48 484 535KNs1.5 150（ 2）绘出试验梁 p变形曲线。 ( 计算挠度 )发生斜压破坏时，挠度不明显, 故不需计算 .（）绘制裂缝分布形态图。( 计算裂缝 )发生斜压破坏时, 因为属于脆性破坏，故不需计算裂缝.（ 4）简述裂缝得出现、分布与展开得过程与机理。弹性阶段

29、： 再此阶段混凝土得受拉应力应变曲线与受压应力应变曲线都近似直线, 因此，基本上可瞧成混凝土在弹性范围内工作。 而钢筋此时也工作在弹性范围内，所以整根钢筋混凝土梁可瞧似一根匀质弹性梁。在加载过程中梁得刚度不变，表现为这一阶段梁得挠度荷载曲线基本为直线。在受压区混凝土压应变增大得过程中，受拉钢筋应力呈直线增加，受压区合压力与受拉区合拉力也基本呈直线增加，由平截面假定可知 , 此时得受拉区高度应近似保持不变。受拉区混凝土呈现塑性到开裂阶段：此阶段初受拉区混凝土进入塑性阶段，混凝土得受拉应力应变曲线呈现较明显得曲线线性，并且曲线得切线斜率不断减小，表现为在受拉区应变增大过程中, 受拉区混凝土合力得增长不断减小，而此时受压区混凝土与受拉钢筋仍在工作弹性范围内，呈直线增长, 于就是受压区高度降低， 以保证截面内力平衡。 当内力增大到某一数值时，受拉区边缘得混凝土达到其实际得抗拉强度与极限应变，截面处于开裂前得临界状态.破坏阶段： 随着荷载得增加，梁得变形急剧增大，裂缝越来越多,但就是梁得挠度变化不明显。最后，当达到极限荷载时，梁突然发生破坏。