混凝土基本理論試驗指導書-南京航空航天大學精品課程

1、工程結構設計原理實驗指導書南京航空航天大學土木工程系2004.9試驗一、鋼筋混凝土受彎構件正截面破壞試驗一、試驗目的1了解受彎構件正截面的承載力大小、撓度變化及裂縫出現和發(fā)展過程；2 觀察了解受彎構件受力和變形過程的三個工作階段及適筋梁的破壞特征；3 測定受彎構件正截面的開裂荷載和極限承載力，驗證正截面承載力計算方法。二、試件、試驗儀器設備1 試件特征(1) 根據試驗要求，試驗梁的混凝土強度等級為C20,縱向受力鋼筋強度等級I級。 試件尺寸及配筋如圖 1-1所示，縱向受力鋼筋的混凝土凈保護層厚度為15mm。一 -111 Luc-尸砸60町0I 200圖1-1試件尺寸及配筋圖(3) 梁的中間50

2、0mm區(qū)段內無腹筋，其余區(qū)域配有 660的箍筋，以保證不發(fā)生斜 截面破壞。(4) 梁的受壓區(qū)配有兩根架立筋，通過箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證 受力鋼筋處在正確的位置。2 試驗儀器設備(1) 靜力試驗臺座、反力架、支座及支墩(2) 20T手動式液壓千斤頂(3) 20T荷重傳感器(4) YD-21型動態(tài)電阻應變儀X-Y函數記錄儀(6) YJ-26型靜態(tài)電阻應變儀及平衡箱(7) 讀數顯微鏡及放大鏡(8) 位移計(百分表)及磁性表座(9) 電阻應變片、導線等三、試驗裝置及測點布置1.試驗裝置見圖 1-2350 |1DC700圖1-2正截面試驗裝置圖(1) 在加荷架中，用千斤頂通過傳力梁進行兩

3、點對稱加載，使簡支梁跨中形成長 500mm的純彎曲段(忽略梁的自重)。(2) 構件兩端支座構造應保證試件端部轉動及其中一端水平位移不受約束，基本符 合鉸支承的要求。2 測點布置(1) 在縱向受力鋼筋中部予埋電阻應變片，用導線引出，并做好防水處理，設0、©為跨中受拉主筋應變測點。(2) 純彎區(qū)段內選一控制截面，在該截面處梁的受壓區(qū)邊緣布一應變測點&，側面沿截面高度布置四個應變測點C2 ；C5 ,用來測量控制截面的應變分布。(3) 梁的跨中及兩個對稱加載點各布置一位移計f3f5,量測量梁的整體變形，考慮在加載的過程中，兩個支座受力下沉，支座上部分別布置位移測點f1和f2,以消除由

4、于支座下沉對撓度測試結果的影響。四試驗步驟1 .加載方法(1) 采用分級加載，開裂前每級加載量取5%10%的破壞荷載，開裂后每級加載量增為15%的破壞荷載。(2) 試驗準備就緒后，首先預加一級荷載，觀察所有儀器是否工作正常。(3) 每次加載后持荷時間為不少于10分鐘，使試件變形趨于穩(wěn)定后，再仔細測讀儀表讀數，待校核無誤，方可進行下一級加荷。加荷時間間隔控制為15分鐘，直至加到破壞為止。2 測試內容(1) 試件就位后，按照試驗裝置要求安裝好所有儀器儀表，正式試驗之前，應變儀 各測點依次調平衡，并記錄位移計初值，然后進行正式加載。(2) 測定每級荷載下純彎區(qū)段控制截面混凝土和受拉主筋的應變值；c和

5、q，以及混凝土開裂時的極限拉應變cr與破壞時的極限壓應變Jou，將應變讀數分別記錄入表1-1。(3) 測定每級荷載下試驗梁的支座下沉撓度、跨中撓度及對稱加載點的撓度，并記 錄表1-2。(4) 用放大鏡仔細觀察裂縫的出現部位，并在裂縫旁邊用鉛筆繪出裂縫的延伸高度， 在頂端劃一水平線注明相應的荷載級別。用讀數顯微鏡測試13條受拉主筋處的裂縫 寬度，取其中最大值。試件破壞后，繪出裂縫分布圖。(5) 測定簡支梁開裂荷載、正截面極限承載力，詳細記錄試件的破壞特征。(6) 用X-Y函數記錄儀繪出試驗梁 p-f變形曲線。試驗二、鋼筋混凝土受彎構件斜截面破壞試驗一、試驗目的1了解無腹筋受彎構件裂縫的出現及發(fā)展

6、過程；2 .觀察斜截面“剪壓破壞”和“斜壓破壞”的破壞過程及破壞特征；3 觀察了解控制截面主應力的分布狀態(tài)；4 測定斜截面極限承載力，驗證無腹筋受彎構件斜截面承載力計算方法。二、試驗用儀器設備1 靜力試驗臺座及反力架2 荷重傳感器及顯示儀器3 YJ-26型靜態(tài)電阻應變儀及電阻應變片4. 讀數顯微鏡及放大鏡5. 傳力梁、支座及支墩6 導線、鋼板尺等其它儀器三、試件及試驗方法1 .試件采用鋼筋混凝土簡支梁，混凝土強度等級C20,縱向受力鋼筋強度等級n級，混凝4 1土凈保護層厚度為 25mm，梁的上部配有2 8的架力筋，端部各配 2 6的箍筋，與受力 筋形成骨架，來保證受力主筋的位置，試件尺寸及配筋

7、如圖2-1所示。1400圖2-1試件尺寸及配筋2 .試驗裝置根據試驗要求，我們用同一根簡支梁分別進行剪壓破壞和斜壓破壞試驗，并將兩種破壞形式對照比較。(1) 剪壓破壞利用手動液壓千斤頂通過傳力梁對試驗梁進行兩點不對稱加載，加載裝置如圖2-2所示，千斤頂的位置居梁的跨中，梁的一端剪跨比設計為大于1.0而小于3.0，將出現剪壓破壞；而另一端的剪跨比設計為小于1.0，它的斜截面承載力相對于另一端較大，不會發(fā)生破壞。3S0£504 501150100EDOI!60 10C圖2-2 剪壓破壞試驗裝置在剪跨比較大的一端選一控制截面AA ',在該截面與梁的縱軸線交匯處布置一個45C直角應變

8、花，用來測定主拉應力(彈性階段)以其主應力的作用方向。由材料力學原理可知，應變花的主應力、主應力方向計算公式為：=(!E)A式中：x=丄 tg-1C2B-測點的最大主應力；E 被測材料的彈性模量；-泊桑比；1 01 90A=2式中：A、E、C應變花型式參數).B C.0- J 902 I 45 -； 0-； 90B=C= 一2 2(2) 斜壓破壞剪壓破壞結束后，在同一根梁的另一端作斜壓破壞試驗，將破壞端的支座內移500mm，千斤頂位于兩支座的中央；通過傳力梁對試驗梁進行兩點不對稱加載，加載裝 置如圖2-3所示，試驗梁一端剪跨比約為0.95，將出現斜壓破壞；而另一端剪跨比較小, 其承載力相對較大

9、，而不會發(fā)生破壞。5即| 3叩ges戶刃pzI巧0 煩 圖2-3斜壓破壞加載試驗裝置3 .加載方法(1) 先進行梁的斜截面剪壓破壞加載試驗，然后再利用梁的另一端做斜壓破壞加載 試驗；(2) 兩種試驗均采用分級加載，每級加載量約取15%破壞荷載；(3) 每級加載后，持荷時間不少于10分鐘，在持荷的過程中，對梁進行認真觀察,記錄有關測量數據。四、測試內容1.剪壓破壞在彎剪區(qū)段截面的下邊緣，主拉應力處于水平方向，首先出現較短的垂直裂縫，在 梁的腹部，主拉應力的方向是傾斜的，垂直裂縫就會延伸成斜裂縫。隨著荷載的增大， 剪壓區(qū)的混凝土在壓應力和剪應力的共同作用下，達到了復合受力時的極限強度，造成 梁剪壓

10、破壞。(1) 測定每級荷載下應變花測點的應變值；(2) 用放大鏡仔細觀察裂縫出現的部位，在試件的裂縫旁描繪出其延伸長度，標出 荷載級別；(3) 用讀數顯微鏡測定主要斜裂縫擴展寬度，并注于裂縫的頂端；(4) 記錄斜裂縫的開裂荷載及斜截面的極限承載力；(5) 詳細記錄試件的破壞特征。2斜壓破壞 斜壓破壞斜裂縫首先在梁腹部出現，有若干根且相互平行，這種裂縫稱腹剪裂縫。 破壞時混凝土被斜裂縫分割成若干個斜向短柱而壓壞。(1) 用放大鏡仔細觀察斜裂縫出現的部位，在其旁邊描繪出其延伸長度，標注加載 級別；(2) 用讀數顯微鏡測定主要斜裂縫擴展寬度，并注于裂縫的頂端；(3) 測定斜裂縫的開裂荷載及斜截面的極

11、限承載力；( 4)詳細記錄試件的破壞特征。試驗三、鋼筋混凝土受壓構件破壞試驗、試驗目的1 通過試驗觀察鋼筋混凝土短柱偏心受壓承載過程及破壞特征；2 了解偏心受壓短柱中央截面應力分布狀態(tài)、側向彎曲及裂縫分布和開展過程；3 測定偏心受壓短柱極限承載力，并驗證鋼筋混凝土短柱偏心受壓承載力計算方法;4 初步掌握偏心受壓柱靜載試驗的一般過程和測試方法。二、試驗儀器設備1 2000KN長柱試驗機2 YJ-26型靜態(tài)電阻應變儀3 .位移計、磁性表架4 電阻應變片及導線5 .讀數顯微鏡、放大鏡等其它工具三、試件及試驗裝置1 .試件3-1所示。(1) 試件尺寸及配筋如圖4 0圖3-1試件尺寸及配筋(2) 混凝土

12、強度等級 C20,受力鋼筋強度等級I級。(3) 在澆注試件之前，預先粘貼好設在受力鋼筋上的電阻應變片，并作好防水處理。(4) 混凝土凈保護層厚度 20mm。2 .試驗裝置試驗裝置及測點布置如圖3-2所示。(1) 在柱子的中央截面混凝土受拉面及受壓面各布置兩個應變測點。(2) 縱向受力鋼筋各布置一個應變測點。(3) 在柱子的中央側面安裝一個位移計，中央截面距柱端的二分之一處側面各安裝一個位移計，用來測量短柱的側向位移。(4) 偏心距 e0= 25mm。圖3-2 試驗裝置及測點布置四、試驗步驟1 .試件就位(1) 試件就位之前，將混凝土應變測點表面清理干凈，粘貼好應變片并用導線引出。(2) 試件就位及幾何對中后，再進行力學對中，然后將加載點移至偏心距處，加適 量的初載，固定好試件，并安裝好位移計。(3) 各測量儀器調零或讀取初讀值。2 .加載方法(1) 采用分級加載，每級加荷載10