混凝土适筋梁受弯实验方案
装 订 线 混凝土结构基本原理试验课程作业 适筋梁受弯试验试验方案 试 验 名 称 适筋梁受弯实验 试验课教师 黄庆华 姓名 张杨宾 学号 1251083 手机号 18817870169 任 课 教 师 肖建庄 日期 2014 年 10 月 31 日 装 订 线 1. 试验目的试验目的 1、通过观察混凝土适筋梁受弯破坏的全过程，研究认识混凝土适筋梁的受弯性能。 2、理解和掌握钢筋混凝土适筋梁受弯构件的实验方法和实验结果，通过实践掌握试件 的设计、实验结果整理的方法。 3、通过设计实验的过程，加深对混凝土结构适筋梁构件受弯性能的理解。 2. 试件设计试件设计 2.1 材料和试件尺寸材料和试件尺寸 C30 混凝土 纵向受拉钢筋 HRB400 2 14 箍筋 HPB300 10 8 试件尺寸：1202001800b h lmmmmmm ； 参数： 试件尺寸：1202001800b h lmmmmmm ； 混凝土强度等级：C30； 纵向受拉钢筋的种类：HRB400； 箍筋的种类：HPB300（纯弯段无箍筋） ； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm； 2.2 试件设计试件设计 试件设计依据 根据梁正截面受压区相对高度和界限受压区相对高度 b 的比较可以判断出受弯构件 的类型：当 b 时，为适筋梁；当 b 时，为超筋梁。界限受压区相对高度可按下式 计算： 其中在进行受弯试件梁设计时， y f、 s E分别取混凝土结构设计规范规定的钢筋受 拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时， y f、 s E分别取钢筋试件试验得到 钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。 设计试件尺寸：1202001800b h lmmmmmm 试件的配筋情况见图 1 和表 1； s E0033 . 0 1 8 . 0 y b f 装 订 线 图 1 适筋梁受弯试验试件配筋 表 1 适筋梁受弯试件的配筋 试件 编号 试件特征 配筋情况 预估荷载 P (kN) cr P y P u P MLA 适筋梁 2 14 2 10 850(2) 10.0432 48.4623 53.8470 3. 加载装置和加载方式加载装置和加载方式 3.1 加载装置加载装置 图 2 为进行适筋梁受弯性能试验采用的加载装置， 加载设备为千斤顶。 采用两点集中力 加载，在跨中形成纯弯段，由千斤顶及反力梁施加压力，分配梁分配荷载，压力传感器测定 荷载值。适筋梁受弯性能试验，取 L=1800mm，a=150mm，b=500mm，c=500 mm。 1试验梁；2滚动铰支座；3固定铰支座；4支墩；5分配梁滚动铰支座；6分配梁 滚动铰支座；7集中力下的垫板；8分配梁；9反力梁及龙门架；10千斤顶； 图 2 适筋梁受弯试验装置图 31 2 装 订 线 （a） 加载简图（kN，mm） （b）弯矩图（kN m） （c）剪力图（kN） 图 3 适筋梁受弯试验加载和内力简图 3.2 加载制度加载制度 单调分级加载机制 试件的加载简图和相应的弯矩、 剪力图见图2和3所示。 梁受弯试验采用单调分级加载， 每次加载时间间隔为 15 分钟。 在正式加载前， 为检查仪器仪表读数是否正常， 需要预加载， 预加载所用的荷载是分级荷载的前 2 级。 对于本实验： （1）在加载到开裂试验荷载计算值的 90以前，每级荷载不宜大于开裂 荷载计算值的 20； （2）达到开裂试验荷载计算值的 90以后，每级荷载值不宜大于其荷 载值的 5； （3）当试件开裂后，每级荷载值取 10的承载力试验荷载计算值（Pu）的级 距； （4）当加载达到纵向受拉钢筋屈服后，按跨中位移控制加载，加载的级距为钢筋屈服工 况对应的跨中位移y； （5）加载到临近破坏前，拆除所有仪表，然后加载至破坏。 实际试验中，各级荷载分别为： 010kN20kN30kN40kN50kN破坏 3.3 材料试验材料试验 装 订 线 开裂荷载实测值确定方法 本实验宜采用以下两种方法，确定开裂荷载： 放大镜观察法 用放大倍率不低于四倍的放大镜观察裂缝的出现； 当加载过程中第一次出现裂缝时， 应 取前一级荷载作为开裂荷载实测值； 当在规定的荷载持续时间内第一次出现裂缝时， 应取本 级荷载值与前一级荷载的平均值作为开裂荷载实测值； 当在规定的荷载持续时间结束后第一 次出现裂缝时，应取本次荷载值作为开裂荷载实测值。 荷载挠度曲线判别法 测定试件的最大挠度， 取其荷载挠度曲线上斜率首次发生突变时的荷载值作为开裂荷 载的实测值； （3）承载力极限状态确定方法 对梁试件进行受弯承载力试验时， 在加载或持载过程中出现下列标记即可认为该结构构 件已经达到或超过承载力极限状态，即可停止加载： 对有明显物理流限的热轧钢筋，其受拉主筋的受拉应变达到 0.01； 受拉主钢筋拉断； 受拉主钢筋处最大垂直裂缝宽度达到 1.5mm； 挠度达到跨度的 1/30； 受压区混凝土压坏。 4. 量测与观测量测与观测 4.1 混凝土平均应变混凝土平均应变 在梁跨中一侧面布置 4 个位移计，位移计间距 40mm，标距为 150mm，以量测梁侧表 面混凝土沿截面高度的平均应变分布规律，测点布置见图 4。 图 4 适筋梁受弯试验混凝土平均应变测点布置 4.2 纵向钢筋应变纵向钢筋应变 在试件纵向受拉钢筋中部粘贴电阻应变片， 以量测加载过程中钢筋的应力变化， 测点布 置见图 5。 装 订 线 图 5 纵筋应变片布置 4.3 挠度挠度 对受弯构件的挠度测点应布置在构件跨中或挠度最大的部位截面的中轴线上，如图 6 所示。 在试验加载前， 应在没有外荷载的条件下测读仪表的初始读数。 试验时在每级荷载下， 应在规定的荷载持续试件结束时量测构件的变形。 结构构件各部位测点的测度程序在整个试 验过程中宜保持一致，各测点间读数时间间隔不宜过长。 图 6 适筋梁受弯试验挠度测点布置 4.4 裂缝裂缝 试验前将梁两侧面用石灰浆刷白，并绘制 50mm×50mm 的网格。试验时借助放大镜用 肉眼查找裂缝。 构件开裂后立即对裂缝的发生发展情况进行详细观测， 用读数放大镜及钢直 尺等工具量测各级荷载(0.4Pu0.7Pu)作用下的裂缝宽度、长度及裂缝间距，并采用数码相机 拍摄后手工绘制裂缝展开图， 裂缝宽度的测量位置为构件的侧面相应于受拉主筋高度处。 最 大裂缝宽度应在使用状态短期试验荷载值持续 15min 结束时进行量测。 5. 试验结果预测试验结果预测 1800lmm120bmm200hmm 2 335/ y fN mm 2 400/ yk fN mm 52 2.0 10/ s EN mm 2 1.43/ t fN mm 2 2.00/ tk fN mm 2 14.3 / c fN mm 2 20.1 / ck fNmm 42 2.675 10/ c EN mm 0 178hmm 2 308 s Amm 装 订 线 2 270/? yv fN mm 1、开裂弯矩预测： 6.6667 s E c E E 2 0.1710 Es A A bh 2 0.292(12.5)4.0219 crAt Mf bhkN m，13.4363 0.3 cr cr M PkN 2、极限弯矩预测： 对于适筋构件： 10 0.4981 ys c f A f bh 2 10 (1 0.5 )18.7769 uc Mf bhkN m，62.5897 0.3 u u M PkN 3、屈服弯矩预测： 0.914.5387 yu MMkN m，56.3307 0.3 u y M PkN 4、抗剪承载力预测： 0 3.3708 a h 3取 00 1.75 109.994 1 sv ucstyv A VVf bhfh s kN 剪压区弯矩小于纯弯段弯矩且加配架立筋，强度可不需要验算。 5、配筋率验算 min 0.014414max 0.45,0.0020.002261 yk s y f A bhf ,min 0.016750.240.001271 svt svsv yv Af bsf 配筋率均满足最小配筋率的要求。
