鋼筋混凝土簡支梁實驗指導(dǎo)書(橋土)

1、鋼筋混凝土梁正截面破壞實驗指導(dǎo)書一、實驗?zāi)康?通過對鋼筋混凝土梁的承載力、撓度、鋼筋 應(yīng)變及裂縫等參數(shù)的測定，了解鋼筋混凝土梁受彎構(gòu)件（適筋梁）受力破壞的一般過程；2通過試驗驗證鋼筋混凝土受彎構(gòu)件平截面假定的正確性。3通過試驗加深對適筋鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面受力特點、變形性能和裂縫開展規(guī)律的理解。4掌握實驗數(shù)據(jù)的分析、處理和表達方法，提高分析和解決問題的能力。二、試驗內(nèi)容1量測各級荷載作用下試驗梁的截面應(yīng)變。2估計試驗梁的開裂荷載，觀察裂縫的出現(xiàn)，實測試驗梁的開裂荷載。3量測試驗梁裂縫的寬度和間距，記錄試驗梁破壞時裂縫的分布情況。4量測試驗梁在各級荷載作用下的撓度。5估計試驗梁的破壞荷載，觀

2、察試驗梁的破壞形態(tài)，實測試驗梁的破壞荷載。三、實驗設(shè)備和儀器1試件鋼筋混凝土簡支梁1根、尺寸及配筋如圖所示。 混凝土設(shè)計強度等級：C25；保護層厚度：20mm。鋼筋：縱筋28， 級（實際測得鋼筋屈服強度為390MPa，極限抗拉強度為450 MPa）箍筋：6150，級 試件尺寸： b100mm； h160mm； L1100mm； 制作和養(yǎng)護特點：常溫制作與養(yǎng)護2實驗所需儀器：手動螺旋千斤頂1個，壓力傳感器各1個；靜態(tài)電阻應(yīng)變儀一臺；百分表及磁性表座各3個；裂縫測寬儀、鋼卷尺；反力裝置1套。四、實驗方案 為研究鋼筋混凝土梁的受力性能，主要測定其承載力、各級荷載下的撓度和裂縫開展情況，另外就是測量控

3、制區(qū)段的應(yīng)變大小和變化，找出剛度隨荷載變化的規(guī)律。 1. 加載裝置 梁的實驗荷載一般較大，多點加載常采用同步液壓加載方法。構(gòu)件實驗荷載的布置應(yīng)符合設(shè)計的規(guī)定，當(dāng)不能相符時，應(yīng)采用等效荷載的原則進行代換，使構(gòu)件實驗的內(nèi)力圖與設(shè)計的內(nèi)力圖相近似，并使兩者的最大受力部位的內(nèi)力值相等。 作用在試件上的實驗設(shè)備重量及試件自重等應(yīng)作為第一級荷載的一部分。確定試件的實際開裂荷載和破壞荷載時，應(yīng)包括試件自重和作用在試件上的墊板，分配梁等加荷設(shè)備重量（本實驗梁的跨度小，這些影響可忽略不計）。 2. 測試內(nèi)容及測點布置 測試內(nèi)容鋼筋及混凝土應(yīng)變、撓度和裂縫寬度等。 本次實驗測試具體項目：正截面應(yīng)變； 圖32加載裝

4、置圖縱向受力鋼筋應(yīng)變；梁撓度；裂縫發(fā)展情況；開裂荷載；屈服荷載；破壞荷載。 純彎區(qū)段混凝土表面布置5個電阻應(yīng)變片（自行設(shè)計測點位置），實驗前完成應(yīng)變片粘貼工作。另外梁內(nèi)受拉主筋各布有電阻應(yīng)變片1片。 撓度測點三個：跨中測點1個，支座沉降點（2個）。 3. 實驗步驟 實驗為半開放式：實驗前，學(xué)生應(yīng)仔細(xì)閱讀實驗指導(dǎo)書，了解實驗過程，在指導(dǎo)教師解答提問、講明注意事項之后，由學(xué)生自己提具體實施方案，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，分組（每組不多于10人）自行操作實驗。教師給出實驗所需的儀器設(shè)備并實時指導(dǎo)。 具體實驗步驟如下： （1）考察實驗場地及儀器設(shè)備，聽實驗介紹，寫出實驗預(yù)習(xí)報告。 （2）試件安裝及實驗裝置檢查

5、。a. 安裝支座、試件。要求位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定、無偏斜。b. 貼電阻應(yīng)變片（程序為：構(gòu)件表面磨平處理；表面清洗；貼應(yīng)變片：不作防護），要求位置準(zhǔn)確；粘貼牢固，無氣泡等；c. 安裝百分表。要求垂直、對準(zhǔn)；d. 安裝分配梁。分配梁支撐位于梁跨的三分點處。要求位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定、無偏斜。e. 安裝手動油壓千斤頂和壓力傳感器。連接傳感器和測力儀。要求位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定、無偏斜。f. 最后檢查實驗裝置是否穩(wěn)定、偏斜及位置是否準(zhǔn)確；儀表是否正常工作。（3）測量梁實際跨度、截面尺寸、加載點位置、混凝土應(yīng)變片位置等。 （4）預(yù)加載實驗（按破壞荷載的20考慮，）。按13級預(yù)加載（0-2kN-3kN-4kN），測讀數(shù)據(jù)，觀察

6、試件、裝置和儀表工作是否正常并及時排除故障。預(yù)載值的大小，必須小于構(gòu)件的開裂荷載值。然后卸載至0。 （5）儀表調(diào)零或讀儀表初值并記錄。畫記錄圖、表，作好記錄準(zhǔn)備。 （6）正式加載實驗。 本次實驗加載制度：分級加載，混凝土開裂前，每級加載2kN，開裂后，每級加載4kN，縱向鋼筋受力屈服后，按跨中位移控制，每級加載2mm。加載每級停歇時間5分鐘，在讀數(shù)穩(wěn)定時讀數(shù)并記錄，數(shù)據(jù)填入記錄表內(nèi)。4注意事項（1） 進行破壞實驗時，應(yīng)根據(jù)預(yù)先估計的可能破壞情況做好安全防范措施，以防損壞儀器設(shè)備和造成人員傷亡事故。（2） 隨著實驗的進行注意儀表及加荷載裝置的工作情況，細(xì)致觀察裂縫的發(fā)生、發(fā)展和構(gòu)件的破壞形態(tài)。裂

7、縫的發(fā)生和發(fā)展用眼睛觀察，裂縫寬度用刻度放大鏡測量，在標(biāo)準(zhǔn)荷載下的最大裂縫寬度測量應(yīng)包括正截面裂縫和斜截面裂縫。正截面裂縫寬度應(yīng)取受拉鋼筋處的最大裂縫寬度，測量斜裂縫時，應(yīng)取斜裂縫最大處測量。每級荷載下的裂縫發(fā)展情況應(yīng)隨實驗的進行在構(gòu)件上繪出，并注明荷載級別和裂縫寬度值。 當(dāng)試件達到承載能力極限狀態(tài)時，注意觀察試件的破壞特征并確定其破壞荷載值。規(guī)定：當(dāng)發(fā)現(xiàn)下列情況之一時，即認(rèn)為該構(gòu)件已經(jīng)達承載能力極限狀態(tài)（破壞）。在對構(gòu)件進行抗裂檢驗中，當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間內(nèi)出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值與前一級荷載值的平均值作為其開裂荷載實測值；當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結(jié)束后出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值作為其開裂

8、荷載實測值。依據(jù)“鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)”，試件的破壞荷載值：1）正截面強度破壞。l 受壓混凝土破損；l 縱向受拉鋼筋被拉斷；l 縱向受拉鋼筋達到或超過屈服強度后致使構(gòu)件撓度達到跨度的150，或構(gòu)件縱向受拉鋼筋處的最大裂縫寬度達到1.5mm。2）斜截面強度破壞l 受壓區(qū)混凝土剪壓或斜拉破壞；l 箍筋達到或超過屈服強度后致使斜裂縫寬度達到1.5mm；l 混凝土斜壓破壞。 3）受力筋在端部滑脫或其它錨固破壞。5實驗記錄參考圖表（1） 應(yīng)變記錄參考表 測點應(yīng)變荷載（kN）混凝土截面（）主筋（）測點1 測點2測點3測點4測點5測點6布片圖（2） 撓度記錄參考表 測點撓度荷載（kN）測點1（

9、mm）測點2（mm）測點3（mm）跨中撓度實測值增量值實測值增量值實測值增量值測點布置圖（3） 裂縫記錄 裂縫荷載（kN）第1條（mm）第2條（mm）第3條（mm）裂縫條數(shù)寬度縱向長度寬度縱向長度寬度縱向長度裂縫距梁端距離裂縫展開圖注意：在裂縫展開圖應(yīng)詳細(xì)記錄裂縫的位置，長度，寬度（對應(yīng)與縱向受力鋼筋側(cè)向投影處）。五、相關(guān)知識1確定開裂荷載實測值: 放大鏡觀察法用放大倍率不低于四倍的放大鏡觀察裂縫的出現(xiàn);當(dāng)在加載過程中第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取前一級荷載值作為開裂荷載實測值;當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值與前一級荷載的平均值作為開裂荷載實測值;當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結(jié)束后

10、第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值作為開裂荷載實測值。 荷載一撓度曲線判別法測定試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大撓度，取其荷載一撓度曲線上斜率首次發(fā)生突變時的荷載值作為開裂荷載實測值; 連續(xù)布置應(yīng)變計法在截面受拉區(qū)最外層表面，沿受力主筋方向在拉應(yīng)力最大區(qū)段的全長范圍內(nèi)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計監(jiān)測應(yīng)變值的發(fā)展，取任一應(yīng)變計的應(yīng)變增量有突變時的荷載值作為開裂荷載實測值。2試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的量測試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂后應(yīng)立即對裂縫的發(fā)生發(fā)展情祝進行詳細(xì)觀測，并應(yīng)量測使用狀態(tài)試驗荷載值作用下的最大裂縫寬度及各級荷毅作用下的主妥裂縫寬度、長度及裂縫間距，并應(yīng)在試件上標(biāo)出、繪制裂縫展開圖。3承載力的確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為軸心受拉、偏

11、心受拉、受彎、大偏心受壓時，其標(biāo)志如下: 對有明顯物理流限的熱軋鋼筋，其受拉主鋼筋應(yīng)力達到屈服強度，受拉應(yīng)變達到0.01；對無明顯物理流限的鋼筋，其受拉主鋼筋的受拉應(yīng)變達到0.01； 受拉主鋼筋拉斷； 受拉主鋼筋處最大垂直裂縫寬度達到1.5mm； 撓度達到跨度的1/50；對懸臂結(jié)構(gòu)，撓度達到懸臂長的1/25； 受壓區(qū)混凝土壓壞。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為軸心受壓或小偏心受壓時，其標(biāo)志是混凝土受壓破壞。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為受剪時，其標(biāo)志如下: 斜裂縫端部受壓區(qū)混凝土剪壓破壞； 沿斜截面混凝土斜向受壓破壞； 沿斜截面撕裂形成斜拉破壞； 箍筋或彎起鋼筋與斜裂縫交會處的斜裂縫寬度達到15mm。開裂彎矩按下列公式

12、計算 式中：全截面換算截面重心軸以上（或以下）部分面積對重心軸的面積矩；扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓應(yīng)力；換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗矩六、實驗報告的編寫 實驗報告包括如下項目：（一） 實驗名稱、班級、姓名、學(xué)號（二） 實驗?zāi)康模ㄈ?實驗設(shè)備（四） 試件結(jié)構(gòu)（五） 實驗方案（六） 數(shù)據(jù)分析1. 截面應(yīng)力、應(yīng)變分析(1) 用實測應(yīng)變值繪制截面應(yīng)力圖 利用混凝土應(yīng)變測試數(shù)據(jù)，繪制梁正截面應(yīng)變圖，分析截面應(yīng)力是否符合現(xiàn)有理論。(2) 繪制荷載鋼筋應(yīng)變曲線（按比例繪圖，圖表對應(yīng)） 2. 撓度分析(1) 計算理論值依據(jù)實測截面有效高度h0、混凝土彈性模量Ec等近似計算跨中撓度理論值，或用有限元程序計算。(2) 分析各點實測撓度值跨中撓度等于相應(yīng)百分表讀數(shù)減去支座沉降在該點產(chǎn)生的影響。繪制荷載撓度曲線和構(gòu)件變形曲線(理論、實