鋼筋混凝土梁受彎和受剪性能試驗指導書

1、鄭州大學現(xiàn)代遠程教育綜合性實踐環(huán)節(jié)試驗指導趙軍楚留聲 編一、試驗名稱：鋼筋混凝土梁正截面受彎性能試驗（一）試驗目的了解適筋梁、超筋梁和少筋梁的受力過程和破壞特征以及配筋率對破壞特 征的影響。驗證鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算理論和計算公式。掌握鋼筋混凝土受彎構件的試驗方法及荷載、應變、撓度、裂縫寬度等數(shù) 據(jù)的測試技術和有關儀器的使用方法。培養(yǎng)學生對鋼筋混凝土構件試驗分析的初步能力。（二）試驗構件和儀器布置1 .試驗梁分三種，即3、二：、工；，其幾何尺寸及配筋見圖1。試驗梁制作時每根梁（或每盤混凝土）取150X150X 150mm試塊三個，以確 定混凝土強度。每種直徑和鋼筋取300mm長試件

2、三根，以測定鋼筋的屈服強度、 極限強度和延伸率。加荷裝置和儀表布置試驗梁放置于靜力試驗臺座上，通過加荷架用千斤頂施加荷載。加荷裝置見 圖2所示。每根梁布置百分表5塊，以測定跨中撓度。用電阻應變儀量測鋼筋和 混凝土在各級荷載作用下的應變。（三）試驗準備工作認真學習有關專業(yè)知識，了解鋼筋混凝土梁的正截面破壞形態(tài)。（四）試驗前在材料試驗機上對鋼筋試件和混凝土試塊進行試驗，以確定 鋼筋的屈服強度三和極限強度、延伸率以及混凝土的立方體抗壓二* 根據(jù)測定的 二求出混凝土棱柱體抗壓強度二、抗拉強度土及彈性模量W的試驗值。A-A(五)估算開裂荷載：.圖3為試驗梁加荷時的計算簡圖。純彎段CD的彎矩為圖3開裂彎矩

3、K”按下式計算M =0.292(1+2.5a1)ftbh2式中b、h分別為試驗梁的寬度和高度。.二二2.幻土 d二。土為鋼筋的截面積。flE = Ea/Ec,B為鋼筋的彈性模量，取值2.1 XI驢Mpa, E。為砼彈性模量。則開裂荷載為（六）估算破壞荷載二Pmax2aifc/fyp =0.45f /fmint yp=M本試驗單排鋼筋a=35mm。計算破壞彎矩上.若：W=表示試驗梁為少筋梁若：二:二VW：表示試驗梁為適筋梁則 x= f A/(a1f b)M =a1f bx(h0.5x)若：上一=.：表示試驗梁為超筋梁則由 a 1f bx=a A解出x按下式計算破壞彎矩:M = a A (h -0

4、.5x)us s 0計算破壞荷載二試驗步驟量測實際尺寸，熟悉儀表操作。加荷載前，仔細量測試驗梁的長、寬、高、電阻應變片位置以及支座和加 荷點位置的實際尺寸并作記錄。熟悉電阻應變儀、千斤頂、百分表和刻度放大鏡 等儀表操作。加荷方法確定加荷級差，每級加載值約為破壞荷載的10-15%,臨近開裂和破壞 時應適當減少級差。試加荷1-2級，檢查儀表反應是否正常。分級加荷，從0逐級增加到試驗梁破壞為止。每次加載后靜止2-5分 鐘，待試驗梁變形趨于穩(wěn)定后再量測各種數(shù)據(jù)，校核無誤后方可進行下一級加載。加載過程中應隨時注意觀察試驗裝置儀表工作是否正常，如有過大偏 差應糾正后才能繼續(xù)加載。在試驗梁接近破壞時，應在梁

5、下加安全支撐，當超過 80%的破壞荷載后，應將易損儀表拆除，防止測試人員受傷及儀表遭受不必要的 損失。測試內(nèi)容測定每級荷載下跨中正截面混凝土和鋼筋的應變.二、二以及混凝土開 裂時的極限拉應變一和破壞時的極限壓應變二U。測定每級荷載下百分表的讀數(shù)，以確定跨中撓度和曲率。測定初裂荷載二.。用肉眼借助放大鏡觀察裂縫，用鉛筆標志裂縫出現(xiàn)和開展過程，在裂 縫頂端劃一短橫線注明相應的荷載值，并按出現(xiàn)的先后順序將裂縫編號，用刻度 放大鏡量測指定位置的裂縫寬度。測定破壞荷載二并記錄試驗梁的破壞特征。用方格紙繪制裂縫分布圖。試驗結束后整理試驗數(shù)據(jù)，寫試驗報告。試驗報告整理試驗結果并繪圖整理原始數(shù)據(jù)，剔除經(jīng)判斷是

6、錯誤的數(shù)據(jù)。根據(jù)百分表的讀數(shù)，消除支座沉降后繪制荷載(F)一撓度(f)曲線 以及不消除沉降繪制沿梁長的撓度分布圖。根據(jù)鋼筋應變值繪制荷載(F)鋼筋應力(二)曲線當 lW-一 時二二二 J當 時二=根據(jù)混凝土應變值繪出跨中截面應變圖，并標明破壞時測得的混凝 土極限壓應變.一的值。繪制裂縫形態(tài)圖有余力的同學可在教師指導下繪制彎矩(M)-曲率(中)圖試驗報告的主要內(nèi)容及格式試驗報告封面內(nèi)容專業(yè)、班級、姓名、報告日期、指導教師試驗名稱試驗目的試驗構件、加荷裝置、儀表布置包括試驗梁編號、尺寸、實測混凝土立方體強度及鋼筋屈服強度、極限強 度、延伸率。畫出加荷裝置圖，說明加載方法及程序。試驗現(xiàn)象的描述描述試

7、驗梁從加載到破壞的過程中，鋼筋和混凝土的應力、應變及撓度變化 的情況，裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展情況，最終的破壞形態(tài)，可以結合應力應變曲線，荷 載撓度曲線及裂縫圖說明。繪出全部試驗曲線(F-f、F-二，截面應力圖)和裂縫圖。試驗結果與理論計算值比較。按照試驗梁的實際尺寸以及混凝土、鋼筋的實際強度分別計算開裂荷載、破 壞荷載的理論計算值，并與試驗結果進行比較，如二者相差較遠，應分析原因。對其他自己感興趣的問題的說明。結論。二、試驗名稱：無腹筋梁斜截面受剪性能試驗（一）試驗目的了解斜拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞對應的的受力過程和破壞特征以及剪 跨比對破壞特征的影響。驗證斜截面受剪承載力的計算公式。其他同正截面

8、受彎性能試驗。（二）試驗構件：試驗梁編號為J,其截面及配筋同工:梁，但不配箍筋。（三）加荷裝置和儀表布置加荷裝和百分表布置同受彎性能試驗。砼電阻片位置及加荷簡圖如圖所示：a=500mm圖4（四）估算SL,梁斜截面承載力上及計算破壞荷載:如圖4所示，剪跨比：X= a / h0,500/240 分別取丸=1,2,3,4，并計算斜截面承載力V =a 0 0 fbhc c p h t 0其中系數(shù)a反映剪跨比的影響，系數(shù)0反映縱筋配筋率的影響，系數(shù)0反 映截面尺寸的影響。對于集中荷載作用下的獨立梁， 疽.75/（ +1.0）,當剪 跨比X 1.5時，取入=1.5 ;當人3時，取X= 3?？v筋配筋率影響系

9、數(shù)0可取 （0.7 + 20p），當 p 1.5 %時，取 p = 1.5 %;當 p3.0 %時，取 p = 3.0%。截面 尺寸影響系數(shù)ph可取p尸書%，4，當h小于800mm時，取h = 800mm ;當h N 2000mm 時，取 h = 2000mm。根據(jù)本次試驗情況，公式轉化為V =.毫fbh : f Asv hus 人+1.0 t 0 Sv s 0人=1 時，取 1.5: V = 1.75 Vfbh +f50JVbh + f Asv h TOC o 1-5 h z us 人 +1.0 cs 0人 + 如0sl 00yv s人=2 時，取 2: v = 75 Vfb= +fAfvb

10、hi + f Asv h人 +1.0 cs 0X +1.0st 00yv s人=3 時，取 3: V =.” Vb= +f54Afvbhi + f Asv hus人 +1.0 c0X +1.0sf00yvs人=4 時，取 3: v =Vfbh c+fMAVbh + f Asv hus人 +1.0 c0X +1.0sf00yvs則估算破壞荷載：F = V。（五）試驗步驟和試驗報告同正截面受彎試驗三、試驗名稱：鋼筋混凝土柱正截面受壓性能試驗（一）試驗目的了解鋼筋混凝土柱受拉破壞（大偏心受壓破壞）和受壓破壞（小偏心受壓 破壞）以及軸力偏心距。0對破壞特征的影響。驗證鋼筋混凝土受壓構件正截面承載力計算

11、理論和計算公式。掌握鋼筋混凝土受壓構件的試驗方法及荷載、應變、變形、裂縫寬度等數(shù) 據(jù)的測試技術和有關儀器的使用方法。培養(yǎng)學生對鋼筋混凝土構件試驗分析的初步能力。（二）試驗構件：試驗柱編號為Z1-Z6,其截面及配筋如圖5所示。偏心距分別為15mm、30mm、 60mm、90mm、120mm和150mm。試驗柱制作時每根柱（或每盤混凝土）取150X 150X 150mm試塊三個，以確定混凝土強度。每種直徑和鋼筋取300mm長試件三 根，以測定鋼筋的屈服強度、極限強度和延伸率。（三）加荷裝置和儀表布置百分表布置、砼電阻片位置及加荷簡圖如圖所示：偏心距分別為15mm、30mm、60mm、 90mm、

12、120mm 和150mm。估算試驗柱承載力n及計算破壞荷載：分別取6組試驗中構件偏心距e0不同尺寸，初步判斷構件的大、小偏壓情況。本部分 內(nèi)容參考混凝土基本原理受壓構件承載力部分。以大偏壓為例?；緝?nèi)力圖形：(a)(b)圖大偏心受壓極限狀態(tài)應力圖由沿構件縱軸方向的內(nèi)外力平衡，可得N a fbx + fA - f A1 cy S y s由截面上內(nèi)、外力對受拉鋼筋合力點的力矩平衡，可得Ne a fbx（h 一 ） + fA （h 一a ）1 c 02 y s 0 s可先利用圖中大偏心受壓應力狀態(tài)圖對縱向壓力N作用點取矩的平衡條件 得A f e = A f e + a f bx （e - a + x / 2）s y s y s 1 c s s式中e一軸向壓力作用點至縱向受壓鋼筋合力點之間的距離，e=ei-h/2+aS ，當N作用于A及A以外時e 為正值；當n作前于A 及A芝sSsSS間時e為負值。求得x（&）值后可能有幾種情況：