《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》綜合性設(shè)計性實驗指導(dǎo)書

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》

綜合性設(shè)計性實驗指導(dǎo)書班級：姓名：學(xué)號：教學(xué)試驗的目的和要求1.教學(xué)試驗的目的土木工程專業(yè)是一門實用性很強的學(xué)科，其發(fā)展遵循著“理論—實踐—理論—實踐”的路線而成熟發(fā)展，要掌握這門學(xué)科，除有理論知識的武裝外，還必須加強實踐環(huán)節(jié)。只有加強了實踐環(huán)節(jié)，才能更加深化理論知識的學(xué)習(xí)，也才能學(xué)得深、學(xué)的透，掌握的更牢固。結(jié)構(gòu)教學(xué)試驗，只是土木工程實踐環(huán)節(jié)的一個部分，但通過試驗，應(yīng)使同學(xué)們在經(jīng)歷了這部分實踐環(huán)節(jié)后達到以下目的：（1）通過試驗，應(yīng)是同學(xué)們了解和初步掌握結(jié)構(gòu)試驗的要求及試驗全過程，加強同學(xué)們的實踐動手能力。（2）通過對試驗過程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象的觀察，對試驗結(jié)果的分析和理論計算的比較，可使同學(xué)們對所學(xué)的結(jié)構(gòu)理論知識與感性認識更好地結(jié)合起來，鞏固和深化所學(xué)的理論知識。（3）通過本指導(dǎo)書的學(xué)習(xí)，加上同學(xué)們的動手實踐，可使同學(xué)們對結(jié)構(gòu)試驗所用儀器、儀表和試驗設(shè)備有所了解，并初步掌握其使用原理，為今后從事土木工程專業(yè)的學(xué)習(xí)、科研、設(shè)計和施工打下堅實的基礎(chǔ)。2.試驗注意事項及要求為達預(yù)期目的，必須做好試驗前的準(zhǔn)備工作和試驗后的分析，具體要求如下：（1）預(yù)習(xí)有關(guān)的試驗技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計理論，熟悉試驗指導(dǎo)書內(nèi)容，明確試驗?zāi)康?、要求、方法和步驟（2）對試驗采用的儀表和設(shè)備的工作原理和安裝調(diào)試方法都有一定的了解后才能使用。（3）試驗實踐是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的一個重要環(huán)節(jié)，因此，每個學(xué)生都必須親自動手，分工協(xié)作，共同努力完成試驗。（4）試驗過程中，要以科學(xué)的態(tài)度仔細觀察和分析試驗現(xiàn)象，如有異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時報告指導(dǎo)老師。（5）嚴格遵守實驗室有關(guān)設(shè)備儀器使用的操作規(guī)程，按照使用要求使用試驗用儀表及設(shè)備。（6）及時整理試驗數(shù)據(jù)，按時完成試驗報告。試驗一鋼筋混凝土簡支梁的正截面破壞試驗一、試驗?zāi)康募霸囼炓笤囼災(zāi)康模?、直觀認識混凝土梁的正截面破壞過程及最終的破壞特征。2、明確判斷混凝土梁的正截面破壞的三個標(biāo)志。3、掌握鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度及應(yīng)變的測試方法。4、通過試驗，加深對理論知識的理解，為更好的掌握梁的正截面設(shè)計計算理論提供依據(jù)。試驗要求：觀察鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載作用下正截面的應(yīng)變分布、裂縫出現(xiàn)及開展情況、撓度變化及破壞特征。繪制實驗梁的荷載—撓度圖。理解受彎構(gòu)件正截面破壞特點。二、試驗觀測項目1、觀測在各級荷載作用下，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)變變化情況。2、觀測在各級荷載作用下，受拉區(qū)縱向受力鋼筋的應(yīng)變變化情況。3、觀測在各級荷載作用下，沿梁截面高度方向上混凝土的縱向平均拉、壓應(yīng)變變化情況，以及中和軸的移動規(guī)律。4、觀測開裂荷載，裂縫的出現(xiàn)及開展變化發(fā)展情況。5、觀測支座位移及跨中撓度的變化情況。6、觀測梁的正截面破壞過程及最終的破壞特征。三、試驗方案1、試件：設(shè)計及加工鋼筋混凝土梁一根自主設(shè)計鋼筋混凝土簡支梁，在實驗室提供的加載條件下能按照預(yù)定的破壞形態(tài)實現(xiàn)正截面破壞參考下圖施工。500800.500 ■屮6屮6混凝十梁配筋圖■預(yù)埋吊裝'鉤 預(yù)理吊裝V4 PJ..04500800.500 ■屮6屮6混凝十梁配筋圖■預(yù)埋吊裝'鉤 預(yù)理吊裝V4 PJ..04巨=1」少6~^"6 1t —■ i?f亠I—I剖面圖i=.'.11亠kJII—II剖面圖木塊尺寸詳圖剖面圖1:混凝十保護層及鋼筋位置詳圖將設(shè)計好的尺寸填入下表幾何尺寸bXhXl(mm3)砼等級縱向鋼筋箍筋架立筋保護層厚度（mm）純彎曲段（mm）2、支座形式：采用簡支，一端為固定鉸支座，另一端為滾動鉸支座。3、測點布置及試驗裝置（參考下圖）千斤頂I JCJ(.J rOC■混凝土應(yīng)變測點千斤頂I JCJ(.J rOC■混凝土應(yīng)變測點1手持式應(yīng)變儀測*C.混凝土應(yīng)變測點2點基距2500C.混凝土應(yīng)變測點3.混凝土應(yīng)變測點4(j鋼筋應(yīng)變片支座（片I、片2）支座I□表2-表1 分配梁1|口-壓力傳感器 表30 「 一9鋼筋混凝土梁試驗裝置圖片i四、試驗設(shè)備，儀器及儀表1、 加載設(shè)備：承載梁、靜力臺座、手動千斤頂2、 測力儀器：荷載傳感器，測力計3、 測試儀器：YD—88應(yīng)變儀4、 位移計：百分表5、 裂縫：放大鏡、刻度放大鏡6、其他：鋼卷尺，紅、藍鉛等。五、試驗過程1、準(zhǔn)備階段：（1） 準(zhǔn)備試驗梁，涂刷大白漿，布置測點，粘貼應(yīng)變片，試件安裝就位，安裝儀表、調(diào)試儀器等（2） 作混凝土及鋼筋的力學(xué)性能試驗，確定各項指標(biāo)。（3） 根據(jù)試件的原始資料，做理論計算，確定加荷方案。2、試驗階段預(yù)加載：按照預(yù)先確定好的加載方案先加1?2級，以觀察試件各部分安裝是否牢固，儀器、儀表是否正常工作，并及時排除故障，預(yù)載值不大于試件的開裂荷載值。分級加載：按照預(yù)先確定好的加載方案逐級進行，每級間隔5?10分鐘，并在加下一級荷載前讀數(shù)。注：1、按標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%分級算出加載值，自重、分配梁等作為初級荷載計入。2、 接近開裂荷載時，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的5%為一級荷載，以找到開裂荷載值。3、 接近破壞時，加載也應(yīng)適當(dāng)加密，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的10%為一級，直至破壞為止，并逐級記錄數(shù)據(jù)。六、整理、分析試驗數(shù)據(jù)，完成試驗報告1、根據(jù)試件的設(shè)計原始數(shù)據(jù)，計算梁的抗彎極限承載力繪制梁的裂縫展開圖2繪制梁的裂縫展開圖2、3、根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，繪制沿梁截面高度方向混凝土平均拉壓應(yīng)變變化及中和軸移動規(guī)律。4、繪制彎矩與壓區(qū)混凝土應(yīng)變（￡）、受拉鋼筋應(yīng)變（￡）的關(guān)系曲線。cs彎矩—鋼筋、混凝土（最上部受壓區(qū)）應(yīng)變曲線5、根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，繪制彎矩與跨中撓度f的關(guān)系曲線。6、描述梁的破壞過程及最終的破壞特征。7、將理論計算值與梁的實際抗彎承載力作對比，分析產(chǎn)生差異的原因鋼筋混凝土簡支梁的正截面破壞試驗記錄表構(gòu)件編號： 班級： 試驗日期： 測點編號混凝土應(yīng)變測點1混凝土應(yīng)變測點2混凝土應(yīng)變測點3混凝土應(yīng)變測點4混凝土應(yīng)變測點5鋼筋應(yīng)變片1鋼筋應(yīng)變片2梁撓度表荷載值KN讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)M￡應(yīng)變值M￡讀數(shù)M￡應(yīng)變值M￡讀數(shù)沉mm試驗數(shù)據(jù)整理說明：1?混凝土應(yīng)變測點使用基距L=250mm的手持式應(yīng)變儀測試，測得的讀數(shù)為長度單位mm,不是應(yīng)變值，需利用應(yīng)變公式￡下所對應(yīng)的應(yīng)變值，式中AL=每級荷載所對應(yīng)讀數(shù)一初始荷載值0KN所對應(yīng)的讀數(shù)，L=250mm。以加載20KN時混凝土應(yīng)變應(yīng)變￡=節(jié)='70占5；.62°=0.00034=340x10-6=120皿；而鋼筋應(yīng)變使用數(shù)顯式應(yīng)變儀測試，讀取的讀數(shù)直接L表1沉降值＋表3表1沉降值＋表3沉降值2.梁撓度測點使用百分表測試，各級荷載下所對應(yīng)的跨中撓度值二表2沉降值+

試驗二鋼筋混凝土簡支梁的斜截面破壞試驗一、試驗?zāi)康募霸囼炓笤囼災(zāi)康模?、直觀認識混凝土梁的斜截面破壞過程及最終的破壞特征。2、明確判斷混凝土梁的斜截面破壞的三種形式。3、掌握鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度及應(yīng)變的測試方法。4、通過試驗，加深對理論知識的理解，為更好的掌握梁的斜截面強度驗算依據(jù)。試驗要求：觀察鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載作用下斜截面的應(yīng)變分布、裂縫出現(xiàn)及開展情況、撓度變化及破壞特征。繪制實驗梁的荷載—撓度圖。理解受彎構(gòu)件斜截面破壞特點。二、試驗觀測項目1、觀測在各級荷載作用下，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)變變化情況。2、觀測在各級荷載作用下，受拉區(qū)縱向受力鋼筋的應(yīng)變變化情況。3、觀測在各級荷載作用下，沿梁截面高度方向上混凝土的縱向平均拉、壓應(yīng)變變化情況，以及中和軸的移動規(guī)律。4、觀測開裂荷載，裂縫的出現(xiàn)及開展變化發(fā)展情況。5、觀測支座位移及跨中撓度的變化情況。6、觀測梁的斜截面破壞過程及最終的破壞特征。三、試驗方案1、試件：設(shè)計及加工鋼筋混凝土梁一根自主設(shè)計鋼筋混凝土簡支梁，在實驗室提供的加載條件下能按照預(yù)定的破壞形態(tài)實現(xiàn)斜截面破壞的一種（斜壓、剪壓或斜拉），參考下圖施工。混凝土梁配筋圖bDIJBDD:山I)少6少6I埋吊裝鉤 預(yù)埋吊裝4t*]bo 4巴Mr-rir申6 tp6fI:|」!\|亠亠:1|:317.11-HI—I剖面圖 1【一1【剖面圖III—III剖面圖混凝土保護層及鋼筋位置詳圖 9將設(shè)計好的尺寸填入下表幾何尺寸bXhXl(mm3)砼等級縱向鋼筋箍筋架立筋保護層厚度（mm）純彎曲段（mm）2、支座形式：采用簡支，一端為固定鉸支座，另一端為滾動鉸支座。3、測點布置及試驗裝置（參考下圖）表1 l|千斤頂 表3片1I-I剖面圖o混凝土應(yīng)變測點1手持式應(yīng)變儀測□■□混凝土應(yīng)變測點2片1I-I剖面圖o混凝土應(yīng)變測點1手持式應(yīng)變儀測□■□混凝土應(yīng)變測點2點基距250C混凝土應(yīng)變測點3°.混凝土應(yīng)變測點41 混凝土應(yīng)變測點5 1鋼筋應(yīng)變片支座(片1片2)丿I口表2支座X二鋼筋混凝土梁試驗裝置圖四、試驗設(shè)備，儀器及儀表1、 加載設(shè)備：承載梁、靜力臺座、手動千斤頂2、 測力儀器：荷載傳感器，測力計3、 測試儀器：YD—88應(yīng)變儀4、 位移計：百分表5、 裂縫：放大鏡、刻度放大鏡6、其他：鋼卷尺，紅、藍鉛等。五、試驗過程1、準(zhǔn)備階段：（1） 準(zhǔn)備試驗梁，涂刷大白漿，布置測點，粘貼應(yīng)變片，試件安裝就位，安裝儀表、調(diào)試儀器等（2） 作混凝土及鋼筋的力學(xué)性能試驗，確定各項指標(biāo)。3)根據(jù)試件的原始資料，做理論計算，確定加荷方案。2、試驗階段預(yù)加載：按照預(yù)先確定好的加載方案先加1?2級，以觀察試件各部分安裝是否牢固，儀器、儀表是否正常工作，并及時排除故障，預(yù)載值不大于試件的開裂荷載值。分級加載：按照預(yù)先確定好的加載方案逐級進行，每級間隔5?10分鐘，并在加下一級荷載前讀數(shù)。注：1、按標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%分級算出加載值，自重、分配梁等作為初級荷載計入。2、 接近開裂荷載時，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的5%為一級荷載，以找到開裂荷載值。3、 接近破壞時，加載也應(yīng)適當(dāng)加密，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的10%為一級，直至破壞為止，并逐級記錄數(shù)據(jù)。六、整理、分析試驗數(shù)據(jù)，完成試驗報告1、根據(jù)試件的設(shè)計原始數(shù)據(jù)，計算梁的抗剪承載力繪制梁的裂縫展開圖2繪制梁的裂縫展開圖2、3、根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，繪制沿梁截面高度方向混凝土平均拉壓應(yīng)變變化及中和軸移動規(guī)律。4、繪制彎矩與壓區(qū)混凝土應(yīng)變（￡）、受拉鋼筋應(yīng)變（￡）的關(guān)系曲線。cs彎矩—鋼筋、混凝土（最上部受壓區(qū)）應(yīng)變曲線5、根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，繪制彎矩與跨中撓度f的關(guān)系曲線。6、描述梁的破壞過程及最終的破壞特征。7、將理論計算值與梁的實際抗剪承載力做對比，分析產(chǎn)生差異的原因。鋼筋混凝土簡支梁的斜截面破壞試驗記錄表構(gòu)件編號：班級：試驗日期：測點編號混凝土應(yīng)變測點1混凝土應(yīng)變測點2混凝土應(yīng)變測點3混凝土應(yīng)變測點4混凝土應(yīng)變測點5鋼筋應(yīng)變片1鋼筋應(yīng)變片2梁撓度測表1荷載值KN讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm應(yīng)變值M￡讀數(shù)M￡應(yīng)變值M￡讀數(shù)M￡應(yīng)變值M￡讀數(shù)mm沉I試驗數(shù)據(jù)整理說明