少筋梁受弯

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1、混凝土结构基本原理试验课程作业L ENGINEERING少筋梁受弯试验报告少筋梁受弯林峰试验名称试验课教师姓名学号手机号理论课教师日期顾祥林2012年10月28日1. 试验目的本实验通过试验研究认识钢筋混凝土少筋受弯梁的破坏过程，掌握少筋梁受弯测试基本 性能的试验方法。(1) 通过参加实验以及之后实验报告的整理，可以让我理解和掌握钢筋混凝土构件的 试验方法和试验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。(2) 写出实验报告，在写报告的过程中加深对混凝土结构基本构件受力性能的理解(3) 观察既有破坏构件，掌握裂缝观察与统计方法2. 试件设计2.1材料选取 混凝土强度等级：C20； 少筋梁

2、纵向受拉钢筋的种类：HPB235； 箍筋种类：HPB235； 纵向受拉钢筋混凝土保护层厚度：15mm；2.2试件设计(1) 试件设计依据根据梁的正截面受压区相对高度E和界限受压区相对高度E的比值判断的出受弯梁的b类型：当时为适筋梁或少筋梁，反之为超筋梁。受弯梁设计时采用的f、E分别 by s为混凝土结构设计规范规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量。由于是少筋梁，在设计配筋时还需要控制受拉钢筋的配筋率P，要求p不大于适筋构件的最小配筋率；：；：，其中：8 和二fy1 + E X 0.0033(2) 试件的主要参数 试件尺寸(矩形截面)：b x hx l二121 x 202x 1500； 试件配筋情

3、况见图；2)吋|血山打If 训血哥3700400700jtF-fEV1800八Z表2.2.1少筋梁受弯配筋试件特征配筋情况预估载荷P (KN)备巳Pu少筋梁2申42申8申6757.77.7(3) 试件加载估算ftk = 1.54 Es = 2 x 105, Ec = 2.55 x 104 p min - 0-4fL=0.0029As25.12p =bh 120x200=0.001 3 4 5 6 破坏 o4.3 量测与观测内容 混凝土构件受到荷载作用时，会发生变形、会产生应力，这个荷载作用与变形、应力等 有着对应的关系。随着荷载的不断增加，还会发生混凝土开裂、钢筋屈服等当加载达到承载 力极限状

4、态时，构件会发生破坏。通过观察和测试这些现象（反应），可以了解和掌握构件 的受力状态和特点，受力机制和破坏形式。描述试验中的各种量测和观测内容、所采用装置仪表（包括装置仪表类型和量程等的选取） 和方法。宜按量测和观测内容分别叙述。4.3.1 荷载本实验利用千斤顶进行分级加载，通过计算机采集千斤顶的压力。通道：40-1,单位：kNo4.3.2 钢筋应变 通过测量纵向受拉钢筋的应变（局部反应），可以由此得到纵向受拉钢筋的应力，了解该钢筋是否达到屈服等。本次试验，在纵向钢筋的跨中位置，黏贴应变片，以测量跨中截面处钢筋的 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

5、布置见 图 4.3.2o应吏片2厳应赍片1:应变片勺/_700J00700rFir447-2. flT-i图4.3.2纵筋应变片布置应变片123456通道47 147 247 347 447 547 64.3.3混凝土应变在梁跨中一侧面布置4个位移计，位移计间距40mm,标距为150mm,以量测梁侧表面混凝土 沿截面高度的平均应变分布规律，测点布置见图4.3.3。帥ftCM 计 移#4移1000A1000-图4.3.3适少筋梁受弯试验混凝土平均应变测点布置位移计1234通道46_146_246_346_44.3.4挠度梁的跨中挠度是试件的整体反应。荷载和挠度的关系（曲线）可以反应试件的受力状态

6、和特 点，挠度值的大小可以代表某个状态的指标，如屈服、破坏等 。本次试验用三个位移计测量跨 中和两个支座的位移，由这些位移测量结果计算挠度。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4.3.4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。位移计6住務计71X-位移计5图434少筋梁受弯试验挠度测点布置位移计567通道46 846 646 74.3.5 裂缝 裂缝（局部反应）的产生表示该部位的应变

7、超过材料的极限应变、或者受拉应力超过材料的 抗拉强度。裂缝的测试包括，裂缝的发生、位置和走向，测量裂缝宽度，记录裂缝发展过程。实验前，将梁外表面刷白，并绘制50mmX50mm的网格。实验时，借助放大镜用肉眼查找裂 缝，用铅笔描出裂缝位置。构件开裂后立即对裂缝的发展情况进行详细观察，用裂缝观测仪、读 数放大镜及钢直尺等工具量测各级荷载作用下的裂缝宽度、长度，并绘制裂缝开展图。对应于正常使用极限状态的最大裂缝宽度，可在梁侧面相应于纵向受拉钢筋中心的高度处测 量。4.4 裂缝发展及破坏形态（1）试验前试件状况。试件尺寸（矩形截面）：b x h x l = 121 x 202 x 1500，存在少许初

8、 始裂缝。（2）构件裂缝的发展情况。A. 随着加载的开始,试件上新裂缝逐渐增加,原始裂缝长度增加，裂缝宽度增大，且试件中部 裂缝集中,裂缝数目向两端逐渐减少B. 随着荷载的进一步增大，试件中裂缝宽度超过破坏规定值，可认为试件破坏。C. 最终中部主裂缝贯通，试件表面破裂明显，有混凝土小碎块剥落。由于配筋率很小，钢 筋无法承受混凝土转嫁而来的拉力，应力激增，并迅速越过屈服平台和强化段达到极限 强度而拉断，梁由于脆性断裂而破坏，混凝土抗压强度未得到充分发挥。装I线IIIIIIIIIIIi裂缝照片:5.试验数据处理与分析 对于混凝土梁正截面受弯破坏试验:对试验数据进行整理，作出以下关系曲线或分布规律图

9、，根据曲线图，并结合试验中的实际 情况，判断所获取数据是合理或异常？叙述合理所在或者异常发生的原因。（1）荷载一挠度关系曲线（2）沿构件截面高度混凝土平均应变分布（3）弯矩一曲率关系曲线（4）荷载一纵筋应变关系曲线对试验结果进一步比较分析，包括：（1）采用混凝土结构基本原理（第二版）（顾祥林主编）第五章第五节中的方法计算不 同荷载作用下试验梁正截面的弯矩一曲率（M-Q）关系，并和试验结果进行比较，分析两者差异 产生的原因；（2）采用混凝土结构基本原理（第二版）（顾祥林主编）第五章第六节中的简化方法计 算梁试件正截面的承载力，并和试验结果进行比较，分析两者差异产生的原因；（3）采用混凝土结构基本

10、原理（第二版）（顾祥林 主编）第十一章中的方法估计不同荷 载作用下试验梁中垂直裂缝的间距和宽度，并和试验结果进行比较，分析两者差异产生的原因；（4）采用混凝土结构基本原理（第二版）（顾祥林主编）第十一章中的方法估计不同荷 载作用下试验梁的挠度，并和试验结果进行比较，分析两者差异产生的原因。5.2.1试件承载力验算（1）开裂弯矩验算：Ea 二一s e Ec2.1 X1052.837 x 104二 7.402，a =四=0.0152A bh代入 M = 0.292（1+ 2.5a ）f bh2（3-3）cr A tkM 二 2.948kN - mcrP =11.8 kNcr可见理论计算所得截面承载

11、力稍小于试验测得的承载力，可能原因有： 理论计算中，有许多假设与实际不完全相符，本身就存在一定差异，且理论计算时偏于安全考虑的，因此计算得出的承载力往往会小于实际构件的真正承载力。 混凝土梁刚开始开裂的时候，由于裂缝微小，肉眼无法看清。等到能够观察清楚的时候已 超出极限荷载。 试件在设计和浇注过程中，由于材料和施工等原因，会出现尺寸，强度等方面的误差， 加上试验室加载条件等外界因素的变化，试验的最终结果会与理论计算有所差异（2）斜截面验算：a=550mm，h =170mm，0X = 3. 23 3,取九=3，h.兀=56. 54mm2A = 2 x x 62sv 41.75AV = f bh

12、+ f = 38.4KN u X + Ito yvs 0P=76.8kN11.8kN故不会出现斜截面破坏。106 结论由上得实验结果和理想计算存在误差，在实际中构件不可避免的存在初始缺陷，也就是稳定 性理论中经常讲的几何尺寸的不定性，材料的不定性等。少筋梁正截面的破坏仅经历弹性阶段。当荷载较小时，梁处于线弹性状态。整个构件基本为 线弹性，荷载和变形成正比。钢筋屈服，并发生滑移。梁开裂后裂缝截面受压区混凝土承受的拉 力全部传给钢筋。由于配筋率很小，钢筋无法承受混凝土转嫁来的拉力，钢筋应力激增，并迅速 越过屈服平台和强化段达到极限强度而拉断，受拉裂缝发展至梁顶。由于正截面承载力要比斜截 面承载力小得多，所以斜截面一般不会破坏。说明极限承载力一般是有梁的受弯性能决定的。少筋梁由于脆性断裂而破坏，混凝土的抗压强度未得到充分发挥，是突发性的脆性破坏，具 有很大的危险性。在施工建设是应该避免使用这样的构件。实验让我们掌握工程中对于构件破坏的判断方法，还有就是让我们真切的看到在整个受力过 程中，梁的不同地方的应变和位移。更好的理解课本公式的含义。整个试验下来感觉颇有收获。