1、 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理試驗指導(dǎo)書及報告土木教研室 編制建筑工程系實驗一 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面實驗指導(dǎo)一、實驗?zāi)康耐ㄟ^對適筋梁、超筋梁和少筋梁的實驗，加強對鋼筋混凝土梁正截面受彎破壞過程的認識，比較適筋梁與超筋梁的破壞形態(tài)及破壞荷載和撓度情況，了解正截面科學(xué)研究的基本方法，驗證平截面假定和受彎構(gòu)件正截面承載力計算公式。二、實驗內(nèi)容和要求1、觀測適筋梁、超筋梁和少筋梁的裂縫出現(xiàn)和開展過程、撓度變化以及破壞特征，并記下開裂荷載實測值(P0cr)和破壞荷載實測值(P0u) (M0 cr和M0 u)。2、量測超筋梁在各級荷載下的跨中撓度值，繪制梁跨中的荷載(內(nèi)力)撓度曲線(Mf曲線)。3、量測適筋梁在

2、純彎區(qū)段沿截面高度的平均應(yīng)變，繪出沿梁高度的應(yīng)變分布圖形，驗證平截面假定。4、通過在主筋上測定的應(yīng)變，驗證鋼筋屈服與梁破壞之間的關(guān)系。5、觀察和描述破壞情況和特征，比較適筋梁與超筋梁的破壞形態(tài)及破壞荷載。6、根據(jù)規(guī)范方法計算理論值，并與實驗值比較。三、試件設(shè)計與制作1、為確保梁正截面強度破壞，在剪彎區(qū)段所配箍筋已加強，縱筋端部錨固足夠可靠。圖11和表11、12給出了L1（適筋梁）、L2（超筋梁）、L3（少筋梁）的配筋詳圖及截面參數(shù)。設(shè)計時，混凝土采用C20，縱向受力筋為HRB335級，不帶彎鉤；HPB235級鋼筋帶彎鉤。2、試件制作試件采用干硬性混凝土、振搗器振搗、蒸汽養(yǎng)護或自然養(yǎng)護28天、制

3、作試件同時預(yù)留混凝土立方體試塊（150150150mm3）和縱向受力鋼筋。試件承載力以測得混凝土和鋼筋的實際強度計算，所用鋼筋不得冷拉。表11 實測混凝土和鋼筋的強度 項目強度混凝土立方體150150150HPB235級鋼6HRB335級鋼12HRB335級鋼20強度（）表12 彎曲梁數(shù)據(jù)表 項目梁號截面尺寸bh（mm2）號筋號筋號筋保護層厚C（mm）L112020021228610085070015L212020022028610085070015L31202002428610085070015圖1-1 試件配筋圖注：混凝土采用C20，保護層厚度取為20mm，制作時預(yù)留混凝土立方體試塊（15

4、0150150mm3）。四、試驗方法(一) 加荷裝置方案一： 采用千斤頂和加載架進行兩點加載。方案二： 在四柱壓力機上進行兩點加載。(二) 觀測方案1、用百分表量測梁的跨中撓度，其值按下式計算：跨中位移實測值左、右支座沉降實測值2、用手持式應(yīng)變儀量測沿截面高度的平均應(yīng)變測點布置見下圖12。圖1-2 測點布置圖3、裂縫觀測： 用放大鏡觀測裂縫出現(xiàn)，用讀數(shù)顯微鏡測讀裂縫寬，用鋼直尺量取純彎段裂縫間距。4、試驗完畢，打碎保護層、測定實際保護層厚度。(三) 安全措施1、實驗梁下設(shè)安全墊塊，以防梁破壞時傷害操作人員和破壞儀表。2、儀表安裝時系安全繩，試件破壞前必須撤除儀表。3、加荷系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，試驗

5、中不能觸動儀表，以免影響讀數(shù)。五、試驗步驟1、實驗前，先進行材料實驗，并按實測材料強度指標計算開裂荷載和構(gòu)件承載力。2、加荷載前，用放大鏡及讀數(shù)顯微鏡檢查有無初始干縮裂縫、讀數(shù)百分表和手持式應(yīng)變儀的初始讀數(shù)。3、按荷載短期效應(yīng)組合值的20分級加荷，構(gòu)件自重及加載設(shè)備重量計入第一級。每級荷載的持續(xù)時間為10分鐘，持續(xù)時間結(jié)束后方可測讀儀表。4、接近估算開裂荷載時，荷載分級降為5，直至裂縫出現(xiàn)，記下荷載值P0 cr，開裂后荷載分級恢復(fù)為20。5、構(gòu)件達到正常使用極限狀態(tài)，即荷載達到其短期組合值。持荷時間增加5分鐘。持續(xù)時間結(jié)束后，測讀各儀表，同時用讀數(shù)顯微鏡量測純彎段所有裂縫寬度、量測平均裂縫間距

6、。6、構(gòu)件進入破壞階段、荷載分級調(diào)整為10，接近承載力極限狀態(tài)時，降為5，并撤除百分表，持續(xù)時間仍取10分鐘，直至構(gòu)件破壞，記下荷載值P0 n。六、注意事項1、實驗前必須明確實驗?zāi)康模屑氶喿x指導(dǎo)書，要求熟悉實驗步驟及有關(guān)事項，如有不清楚的地方可進行研究，討論或詢問老師，對與本次無關(guān)的儀器設(shè)備不可隨便亂動。2、實驗時，一定要聽從指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，遵守實驗室規(guī)章制度，特別要注意試件破壞時的安全。3、實驗結(jié)束后，按要求完成實驗報告。實驗二 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面實驗指導(dǎo)一、實驗?zāi)康?1、驗證斜截面強度計算方法，加深認識剪壓破壞、斜壓破壞、斜拉破壞等三種剪切破壞形態(tài)的主要破壞特征并比較其破壞特征，以

7、及產(chǎn)生這三種破壞的機理。 2、正確區(qū)分斜裂縫和垂直裂縫，彎剪斜裂縫和腹剪斜裂縫；在此基礎(chǔ)上加深了解這兩種裂縫的形成原因和裂縫開展的特點。3、加深了解箍筋在斜截面抗剪中的作用。二、測試內(nèi)容和要求1、測量實驗梁的跨中撓度。2、量測斜裂縫出現(xiàn)前后箍筋的應(yīng)變。3、仔細觀察裂縫的出現(xiàn)和開展過程，特別注意觀察剪跨區(qū)內(nèi)斜裂縫的出現(xiàn)和開展的全過程。斜裂縫出現(xiàn)后，用鉛筆在裂縫旁邊描裂縫，按出現(xiàn)先后順序編號，并在裂縫頂端注明相應(yīng)的荷載值，待試驗梁破壞后在繪制裂縫分布圖和破壞形態(tài)圖。4、記錄斜截面破壞荷載，并驗算斜截面破壞時的V0u/Vu（V0u和Vu分別為斜裂縫破壞時的剪力試驗值和理論值）。5、試驗分組。依據(jù)破壞

8、形態(tài)的種類，將試驗分為三組，每一組做一組破壞形態(tài)。各組做完本組試驗之后，再相互觀察另外兩組破壞形態(tài)。在實驗過程中，要根據(jù)實驗?zāi)康摹?nèi)容和要求，認真做好記錄，并完成實驗報告。三、實驗梁尺寸和配筋為了確保梁斜截面強度破壞，試件縱向鋼筋配的很強，縱筋斷不錨固也足夠可靠。實驗梁混凝土強度等級的C20，尺寸和配筋如圖1所示，主筋凈保護層為20mm。注：混凝土采用C20，保護層厚度取15mm ,制作時預(yù)留混凝土立方體試塊(150150150mm3)。四、實驗方法1、加載裝置根據(jù)實驗梁最大承載能力，決定加載裝置和加載方式，本次試驗有三種不同規(guī)格的梁，其加載體系均采用加載架、千斤頂加載體系。荷載作用位置如圖2

9、。實驗梁安裝要求：本次實驗梁和支座的連接為簡支。實驗梁兩端擱置在專門設(shè)計的支座上，保證梁在受力后，梁的一端能夠轉(zhuǎn)動而另一端能夠水平移動；實驗梁就位后，應(yīng)保證幾何尺寸位置的準確。2、測點布置根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵螅瑴y點布置如圖3所示。注：1、3為百分表，量測實驗梁支座沉降 2為百分表，量測實驗梁跨中撓度 1為電阻片，量測實驗梁箍筋應(yīng)變3、實驗儀器和加載設(shè)備電阻應(yīng)變儀，用于量測箍筋應(yīng)變百分表，用于量測撓度500KN千斤頂，用于加荷4、加荷方法采用分級加荷，每級加載值一般取510的破壞荷載。每次加載后間歇5分鐘，使試件的變形趨于穩(wěn)定后，按實驗內(nèi)容和要求量測數(shù)據(jù)，并認真做好記錄；數(shù)據(jù)校核無誤后，方可進行下

10、一級加載。5、安全措施在實驗過程中，要服從統(tǒng)一指揮。隨時注意觀察加載裝置和儀表運轉(zhuǎn)是否正常，如發(fā)現(xiàn)偏差過大，應(yīng)立即停止實驗，待糾正后再繼續(xù)加載。試件接近破壞時，應(yīng)在試件下面安裝安全支承，避免測試人員及儀表遭受不必要的損失；當(dāng)加載超過80的破壞荷載后，應(yīng)將易損儀器拆除。6、人員分工加載2人，讀百分表3人，記錄1人，尋找裂縫并量測裂縫寬3人，負責(zé)安全1人，總指揮1人。六、實驗前的準備1、復(fù)習(xí)受彎構(gòu)件斜截面的強度計算一章內(nèi)容，仔細閱讀實驗指導(dǎo)書，充分了解本次實驗?zāi)康摹⒁蟆y試等內(nèi)容。2、根據(jù)所給實驗梁尺寸、配筋、計算實驗梁破壞荷載，確定加載級數(shù)和每級加載值。七、注意事項1、進入實驗室后，要服從擔(dān)任

11、本次實驗知道老師的統(tǒng)一指揮，認真完成本次實驗所要求的內(nèi)容，注意分工協(xié)作。2、與本實驗無關(guān)的儀器設(shè)備和其它實驗項目裝置不得隨便亂動，以免觸動儀器影響讀數(shù)。3、注意安全，尤其是加載階段。八、實驗報告的內(nèi)容和要求根據(jù)實驗原始記錄和實驗過程中觀察到的現(xiàn)象，進行整理、分析、歸納，將實驗結(jié)果匯總，以圖表、文字說明之。繪制荷載（P） 撓度（f）曲線；繪制荷載（P） 箍筋應(yīng)力（OS）曲線；繪制實驗梁裂縫圖； 實驗結(jié)果匯總表；實驗結(jié)果分析（重點圍繞本實驗的三種破壞形態(tài)，分析產(chǎn)生這三種破壞的條件及影響斜截面強度的因素）。九、思考題1.垂直裂縫和斜裂縫、彎剪斜裂縫和腹剪斜裂縫形成的力學(xué)機理有什么不同？2.箍筋的抗剪

12、作用和受力特征是什么？它對斜截面破壞強度和破壞特征有什么影響？3.通過本次實驗，你對規(guī)范中所規(guī)定的斜截面抗剪強度計算公式的兩個限制條件有何新的認識和體會？ 實 驗 報 告(一)姓名 班級 學(xué)號 組別 組員 實驗日期 報告日期 一、實驗名稱二、實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容三、實驗梁概況梁號 截面尺寸 主筋 實測保護層厚度 梁號 截面尺寸 主筋 實測保護層厚度 梁號 截面尺寸 主筋 實測保護層厚度 梁號 截面尺寸 主筋 實測保護層厚度 四、材料強度指標砼：設(shè)計強度等級 試驗實測值 鋼筋：實驗實測值：HPB235級鋼， HRB335級鋼， 五、實驗數(shù)據(jù)記錄1、百分表記錄表（表1）2、手持式應(yīng)變儀記錄表（表2）六、

13、實驗結(jié)果分析1、畫出適筋梁荷載撓度曲線（Mf），并分析曲線特征。2、畫出適筋梁純彎段在加荷過程中沿梁截面高度的平均應(yīng)變分布圖，以驗證平截面假定。3、開裂荷載及破壞荷載實測值與計算值比較。4、由梁的破壞荷載實測值和計算值，驗證受彎構(gòu)件正截面強度計算公式。5、實驗梁破壞特征及破壞圖形。適筋梁超筋梁少筋梁附表：表1 百分表記錄加荷次 數(shù)荷載表1表2表3跨中撓度備注P(KN)M(KN-m)讀數(shù)讀數(shù)差讀數(shù)讀數(shù)差讀數(shù)讀數(shù)差實 驗 報 告(二)姓名 班級 學(xué)號 組別 組員 實驗日期 報告日期 一、實驗名稱二、實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容三、實驗梁概況（列表）梁編號截面尺寸(bh)mm2受拉鋼筋配置箍筋配置剪跨比保護層厚中部支座附近四、材料強度指標砼：設(shè)計強度等級 試驗實測值 鋼筋：實驗實測值：HPB235級鋼， HRB335級鋼， 五、實驗數(shù)據(jù)記錄1、百分表記錄表（表1）2、電阻應(yīng)變儀記錄表（表2）3、觀察斜裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，記錄第二裂縫圖形，記錄破壞是受荷載值。六、實驗結(jié)果分析1、實驗情況概述2、實驗梁荷載撓度曲線3、實驗梁荷載箍筋應(yīng)力曲線4、畫出梁兩側(cè)主要斜裂縫圖形，敘述裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展特點。5、由剪壓破壞記錄的破壞荷