同濟(jì)大學(xué)混凝土試驗(yàn)梁剪壓破壞實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

1、同濟(jì)大學(xué)混凝土試驗(yàn)梁剪壓破壞實(shí)驗(yàn)報(bào)告.IIJ1訂I訂I混凝土結(jié)構(gòu)基本原理試驗(yàn)課程作業(yè)LENGINEERING梁受剪試驗(yàn)（剪壓破壞）試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)名稱梁受剪試驗(yàn)（剪壓破壞）試驗(yàn)課教師林峰姓名學(xué)號手機(jī)號任課教師2014年11月25日1.試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^試驗(yàn)學(xué)習(xí)認(rèn)識混凝土梁的受剪性能（剪壓破壞），掌握混凝土梁的受剪性能試驗(yàn)的測試方法，鞏固課堂知識，加深對于斜截面破壞的理解。2.試件設(shè)計(jì)2.1材料和試件尺寸試件尺寸（矩形截面）：bXhXl=120X200X1800mm；混凝土強(qiáng)度等級：C20；縱向受拉鋼筋的種類：HRB335箍筋的種類：HPB235；2.2試件設(shè)計(jì)（1）試件設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)剪跨比l和彎剪區(qū)箍筋配

2、筋量的調(diào)整，可將試件設(shè)計(jì)為剪壓、斜壓和斜拉破壞，剪壓破壞的l滿足1S匸3。進(jìn)行試件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證梁受彎極限荷載的預(yù)估值比剪極限荷載預(yù)估值大。IIDIIDIID2）試件參數(shù)如表1表1試件參數(shù)試件尺寸（矩形截面）120芙200芙1800mm下部縱筋218生210筋6150(2)縱向鋼筋混凝土保護(hù)層15mm1訂I訂I訂I圖見圖距離支座400mm厚度配筋加載位置3TOC o 1-5 h z二丨i亠-外:10.daTOC o 1-5 h z121503508003501504!7Ei1*!ri1i，1800圖1試件配筋圖（3）試件加載估算受彎極限荷載A=Af/fs2syyA=A-As1ss2M=fA(h

3、-a)uys0sufbhg=fA1c0ys1M=ufbh2(1-0.5g)u11c0M=M+Muuu1M=0.2PuuMP=105.25kNPuM受剪極限承載力V=u1.75l+1ftkbh0+fykTVhs0P=2VuQu其中，當(dāng)l3時(shí)，取1=3。uQ可以發(fā)現(xiàn)PP,所以試件會(huì)先發(fā)生受剪破壞。uQuM具體計(jì)算過程見附錄一。2.3試件的制作根據(jù)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-2002規(guī)定，成型前，試模內(nèi)表面應(yīng)涂一薄層礦物油或其他不與混凝土發(fā)生反應(yīng)的脫模劑。取樣或拌制好的混凝土拌合物，至少用鐵锨再來回拌合三次。將混凝土拌合物一次裝入試模，裝料時(shí)應(yīng)用抹刀沿各試模壁插搗，并使混凝土拌

4、合物高出試?？凇２捎脴?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件，應(yīng)在溫度為205C的環(huán)境中靜置一晝夜至二晝夜，然后編號、拆模。拆模后應(yīng)立即放入溫度為20土2C,相對濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)，或在溫度為202C的不流動(dòng)的氫氧化鈣飽和溶液中養(yǎng)護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期為28d（從攪拌加水開始計(jì)時(shí)）。訂I3.材性試驗(yàn)3.1混凝土材性試驗(yàn)試塊留設(shè)時(shí)間：凝土強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果2014年9月25日試塊試驗(yàn)時(shí)間：2014年12月8日試塊養(yǎng)護(hù)條件：與試件同條件養(yǎng)護(hù)試件尺寸實(shí)測立方體抗壓強(qiáng)度/MPa23.422.022.2平均立推定軸方體心心抗壓強(qiáng)抗壓強(qiáng)抗拉強(qiáng)度度度/MPa/MPa/MPa150mmX150mmX150mm22.517.11.8

5、9推定彈性模量/GPa26.75注：軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度、彈性模量根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010推定。鋼筋強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果3.2鋼筋材性試驗(yàn)3.試驗(yàn)過程3.1加載裝置圖2為梁受彎性能試驗(yàn)采用的加載裝置，加載設(shè)備為千斤頂。采用兩點(diǎn)集中力加載，由千斤頂及反力梁施加壓力，分配梁分配荷載，壓力傳感器測定荷載值。試驗(yàn)取L=1800mm，a=100mm，b=400mm，c=800mm。1試驗(yàn)梁；2滾動(dòng)鉸支座；3固定鉸支座；4支墩；5分配梁滾動(dòng)鉸支座；6分配梁滾動(dòng)鉸圖支座；27梁集中力受下的彎墊板試；8驗(yàn)分配裝梁；置9反圖力梁及龍門架；10千斤頂3.2加載制度單調(diào)分級加載機(jī)制：在正

6、式加載前，為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常需要預(yù)加載，預(yù)加載所用的荷載是分級荷載的前1級。正式分級加載/kN：051015亠20亠2530f40f50f6070f破壞，在加載到70kN時(shí)，拆除所有儀表，然后加載至破壞，并記錄破壞時(shí)的極限荷載。訂I但是本實(shí)驗(yàn)為了更加直觀的觀測混凝土的應(yīng)變，而且由于先發(fā)生剪壓破壞，所以可以不用拆掉ID儀表。3.3量測與觀測內(nèi)容荷載荷載由壓力傳感器直接測定，選取數(shù)據(jù)如表2極限荷載為139.392kN。表2荷載取值表時(shí)間荷載（kN）時(shí)間荷載（kN）2014/11/2513:4902014/11/2514:5290.7822014/11/2513:595.1992014/11

7、/2514:5297.4672014/11/2514:069.3262014/11/2514:52100.0252014/11/2514:1214.5252014/11/2514:52105.392014/11/2514:1419.5592014/11/2514:52110.4242014/11/2514:2225.8322014/11/2514:52115.3762014/11/2514:3730.2882014/11/2514:52119.2552014/11/2514:4040.2742014/11/2514:52125.282014/11/2514:4249.3532014/11/25

8、14:53131.0572014/11/2514:4658.8442014/11/2514:53135.1832014/11/2514:5068.6652014/11/2514:53137.4942014/11/2514:5275.1842014/11/2514:53138.3192014/11/2514:5280.1362014/11/2514:53139.3922014/11/2514:5285.996鋼筋應(yīng)變（1）縱筋應(yīng)變在試件縱向受拉鋼筋中部粘貼電阻應(yīng)變片，以量測加載過程中鋼筋的應(yīng)力變化，測點(diǎn)布置見圖3。樹筋應(yīng)變片（帖于側(cè)筋外側(cè)）梨筋應(yīng)變片楓筋應(yīng)變片吊,6I120圖3縱筋應(yīng)變片布置由于

9、試驗(yàn)前準(zhǔn)備不充分，不能夠分清應(yīng)變片只能通過平均應(yīng)變來觀測鋼筋在實(shí)驗(yàn)中的變化情況。2）箍筋應(yīng)變箍筋的鋼筋應(yīng)變片布置見圖4,應(yīng)變片與通道對應(yīng)關(guān)系如表3。811圖4箍筋應(yīng)變片布置表3箍筋應(yīng)變片測點(diǎn)編號78910111243-843-943-1029-1(壞)19-229-3混凝土應(yīng)變混凝土應(yīng)變由布置混凝土表面上的4個(gè)位移計(jì)量測，位移計(jì)間距40mm,標(biāo)距為150mm,混凝土應(yīng)變測點(diǎn)布置如圖5，位移計(jì)與通道對應(yīng)關(guān)系見表4。1000l(XM)Lftg二也移計(jì)3w圖5混凝土應(yīng)變計(jì)布置表4混凝土應(yīng)變計(jì)測點(diǎn)編號123446-946-246-346-4撓度訂I訂I撓度由梁跨度范圍內(nèi)布置3個(gè)位移計(jì)量測。短期跨中撓度

10、實(shí)測值可以按照公式f+b接得出。側(cè)向擾度測點(diǎn)布置見圖6，位移計(jì)對應(yīng)通道見表5。圖6撓度測點(diǎn)布置表5撓度位移計(jì)測點(diǎn)編號56746-846-646-7裂縫實(shí)驗(yàn)前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制50mmx50mm的網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助手電筒用肉眼查找裂縫并且用鉛筆標(biāo)記出裂縫的位置、標(biāo)號。之后對裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進(jìn)行詳細(xì)觀測，用讀數(shù)放大鏡測量各級荷載作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間距，并用相機(jī)拍攝后手動(dòng)繪制裂縫展開圖。3.4裂縫發(fā)展及破壞形態(tài)(1)實(shí)驗(yàn)前構(gòu)件初始狀態(tài)經(jīng)過觀察構(gòu)件初始狀態(tài)良好，肉眼觀測沒有初始裂縫。各級荷載作用下構(gòu)件裂縫發(fā)展情況(020kN)當(dāng)荷載較小時(shí)，很難用肉眼觀測到裂縫。(20kN70kN)

11、梁的下表面首先出現(xiàn)垂直裂=1縫，數(shù)量較少而且裂縫很短、寬度也比較小。隨著荷載的增加，裂縫的條數(shù)在逐漸增加而且不斷的向受壓區(qū)發(fā)展，并且梁的支座附近出現(xiàn)多條斜裂縫。=1(70kN-130kN)兩個(gè)支座附近的斜裂縫繼續(xù)向受力點(diǎn)延伸，寬度不斷加大，條數(shù)增多，在接近130kN時(shí)一側(cè)形成一條寬度長度最大的臨界裂縫貫通整個(gè)梁，剪壓區(qū)被壓碎，繼續(xù)加荷載但是壓力傳感器數(shù)值不增反降，此時(shí)混凝土梁已經(jīng)破壞。3)破壞情況如圖7，裂縫展開圖見附錄三。正面訂I背面圖7構(gòu)件破壞情況圖4.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析原始數(shù)據(jù)整理見附錄二，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理如下4.1荷載-撓度關(guān)系E-4荷載-撓度曲線*撓度-202撓度(mr)圖8荷載-撓度曲

12、線圖4.2荷載-曲率關(guān)系(IPO19猜測是由于位移計(jì)在安裝時(shí)帶有一定的位移量造成曲率的初始值為負(fù)值，分析時(shí)可以不考慮0kN和5kN時(shí)的情況。4.3荷載-縱筋平均應(yīng)變關(guān)系荷載-下部縱筋應(yīng)變-U.-.U-U5O-5一I1I縱筋平均應(yīng)變5010001500200025004.4荷載-箍筋應(yīng)變關(guān)系圖11荷載-箍筋應(yīng)變曲線圖從圖中可以看出，在荷載較小的時(shí)候斜裂縫還沒有發(fā)展，箍筋基本沒有應(yīng)變，但是隨著斜裂縫的發(fā)展，斜裂縫穿過的箍筋應(yīng)變迅速增大，也就意味著其所受應(yīng)力在加大，限制斜裂縫的發(fā)展。但是同時(shí)，位于斜裂縫端點(diǎn)的箍筋卻幾乎不怎么受力。荷載嚨筋應(yīng)變+13-2-43-929-229-345承載力分析正截面承

13、載力計(jì)算訂I訂Id18h=h-c-=205-15-=181mmo22A=2x3.14x92=508.68mm2sfA=2x3.14x52=157mm2sfa=15+18/2=24mm,a=15+10/2=20mmssA=Af/f=157x506一570=139.37mm2s2syyA=A-A=508.68-139.37=369.31mm2s1ss2M=fA(h-a)=506x157x(181-20)=12.8kN-muys0s0.80.8570g=1+y一1+0.0033E0.0033x2x105s=0.43afbx=fA1cys1gh=77.83mmx=102.59mmb0按照超筋計(jì)算f-負(fù)

14、,afbhg=cAyg-0.81c0ss1bMu1Mu1g=0.48=afbh2g(1-0.5g)=1x17.1x120 x181x0.48x(1-0.5x0.48)=24.52kN-m1c0=M+M=24.52+12.8=37.32kN-mu1uP=M/0.2=186.6kNuMu斜截面承載力計(jì)算：1.5X=400=2.273176A=2x3.14x32=56.52mm2svsv=175fbh+fAvh=1.75x1.89x120 x181+400 x5652x181=49.27kN九+1t0Ss02.27+1150PuQP實(shí)測極限抗剪承載力為139392kN,比理論值高=2VuIIJ1=9

15、8.54kN出40%左右，推測造成差距的原因?yàn)椋?）無論是計(jì)算抗彎承載力還是抗剪承載力的計(jì)算模式都偏于安全的，而且在接近70kN的時(shí)候裂縫已經(jīng)變得很明顯，此時(shí)的梁可能考慮到已經(jīng)不能滿足使用要求了。（2）混凝土材料的性質(zhì)不穩(wěn)定，養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過28天都可能造成混凝土的強(qiáng)度變大，致使其承載能力提高。（3）由于現(xiàn)場沒有實(shí)際測量構(gòu)件的尺寸，可能在試件的制作過程中試件的尺寸大于原來設(shè)計(jì)的尺寸，使其承載能力提高。=1IID5結(jié)論本次試驗(yàn)向我們展示了適筋梁剪壓破壞的全過程，從破壞形態(tài)上來看這次試驗(yàn)時(shí)比較成功的。我們了解到了剪壓破壞的特點(diǎn)。剪壓破壞的斜裂縫會(huì)不斷向集中荷載作用點(diǎn)延伸，且寬度不斷增大，形成一條寬度和

16、長度最大的臨界裂縫指向荷載作用點(diǎn)，最終剪壓區(qū)混凝土被壓碎，梁發(fā)生斜截面破壞。同時(shí)通過對箍筋的觀察，可以看到箍筋只有在斜裂縫產(chǎn)生的時(shí)候才能發(fā)揮作用，限制斜裂縫的繼續(xù)發(fā)展。而且只有斜裂縫穿過的箍筋才能發(fā)揮限制作用，這對我關(guān)于斜截面計(jì)算截面的選取有了更加深刻的理解。訂I訂I附錄一:試件設(shè)計(jì)承載力估算iI=176mmh=h-c-=200-15-18o22A=2x3.14x92=508.68mm2sfA=2x3.14x52=157mm2sfa=15+18/2=24mm,a=15+10/2=20mmssA=Af/f=157x300一300=157mm2s2syyA=A-A=508.68-157=351.6

17、8mm2s1ss2M=Af(h-a)=300 x157x(176-20)=7.35kN-musy0s0.80.8100g=1+01+0.0033x2x105=0.55safbx=fA1cys1M=afbx(h-0.5x)u1c0f2a=40mmx=91.58mmgh=96.8mmTOC o 1-5 h zsb0M=1x9.6x120 x91.58x(176-0.5x91.58)=13.7kN-mu1M=M+M=13.7+7.35=21.05kN-muu1uP=M/0.2=105.25kNuMu1.5X=400=2.273176A=2x3.14x32=56.52mm2svV=175fbh+f仝v

18、h=1.75x1.54x120 x176+235x5652x176=32.99kNP=2VuQuP=65.98kNuQ138.319139.392-7.597-7.7530.0062166670.0061833331957.1666671962.833333訂I附錄二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理荷載（kN）撓度（mm）曲率縱筋平均應(yīng)(106/mm)變100.0085-0.001435.51115.199-0.2095-0.001485.83333333119.3260.0530.00013333379.6666666711114.525-0.0860.0005251351119.559-0.23750.00085199.66666671125.832-0.4520.00095295.511130.288-0.67750.001925357.16666671140.274-1.05350.