適筋梁受彎性能試驗

1、適筋梁受彎性能試驗【試驗目的】1、通過觀察混凝土適筋梁受彎破壞的全過程，研究認識混凝土適筋梁的受彎性能。2、 理解和掌握鋼筋混凝土適筋梁受彎構件的實驗方法和實驗結果，通過實踐掌握試件 的設計、實驗結果整理的方法。3、通過撰寫實驗報告的過程，加深對混凝土結構適筋梁構件受彎性能的理解?！驹嚰O計】試件的主要參數(shù)：試件長度：L=2000mm ;試件尺寸（矩形截面）：bx h = 200mm x 300mm ;混凝土強度等級：C30;縱向受拉鋼筋的種類：HRB400 ;箍筋的種類：HPB235 （純彎段無箍筋）；縱向鋼筋混凝土保護層厚度：25mm；試件的配筋情況見圖 1和表1;圖i適筋梁受彎試驗試件配

2、筋表i適筋梁受彎試件的配筋試件編號試件特征配筋情況預估荷載P （kN）PcrPyPuMLA適筋梁說明：預估荷載按照混凝土結構設計規(guī)范給定的材料強度標準值計算，未計試件梁和分配梁的自重【試驗裝置和加載方式】1、試驗裝置圖2為進行適筋梁受彎性能試驗采用的加載裝置，加載設備為千斤頂。采用兩點集中 力加載，在跨中形成純彎段，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。適筋梁受彎性能試驗，取L=2000mm， a=150mm， b=600mm， c=500 mm。1試驗梁；2滾動鉸支座；3固定鉸支座；4支墩；5分配梁滾動鉸支座；6分配梁滾動鉸支座；7集中力下的墊板；8分配梁；9反力

3、梁及龍門架；10 千斤頂；圖2適筋梁受彎試驗裝置圖400T1（a）加載簡圖（kN，mm）iiiiiiiiniiinn 03P(b)彎矩圖(kNm)（c）剪力圖（kN）圖3適筋梁受彎試驗加載和內(nèi)力簡圖2、加載方式（1）單調分級加載機制試件的加載簡圖和相應的彎矩、 剪力圖見圖2和3所示。梁受彎試驗采用單調分級加載， 每次加載時間間隔為15分鐘。在正式加載前，為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常，需要預加載,預加載所用的荷載是分級荷載的前2級。對于適筋梁：（1）在加載到開裂試驗荷載計算值的90 %以前，每級荷載不宜大于開裂荷載計算值的20%； （ 2）達到開裂試驗荷載計算值的90 %以后，每級荷載值不宜大于其

4、荷載值的5 %; ( 3)當試件開裂后，每級荷載值取10%的承載力試驗荷載計算值 (Pu)的級距;(4)當加載達到縱向受拉鋼筋屈服后，按跨中位移控制加載，加載的級距為鋼筋屈服工況對應的跨中位移.0 ； ( 5)加載到臨近破壞前，拆除所有儀表，然后加載至破壞。(2) 開裂荷載實測值確定方法對于正截面出現(xiàn)裂縫的試驗構件，可采用下列方法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)；當加載過程中第一次出現(xiàn)裂縫時，應取前一級荷載作為開裂荷載實測值；當在規(guī)定的荷載持續(xù)時間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時，應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；當在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結束后第

5、一次出現(xiàn)裂縫時，應取本次荷載值作為開裂荷載實測值。 荷載-撓度曲線判別法測定試件的最大撓度，取其荷載-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的實測值； 連續(xù)布置應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力最大區(qū)段的全長范圍內(nèi)連續(xù)搭接布置應變計監(jiān)測應變值的發(fā)展，取任一應變計的應變增量有突變時的荷載值作為開裂荷載實測值。(3) 承載力極限狀態(tài)確定方法對梁試件進行受彎承載力試驗時，在加載或持載過程中出現(xiàn)下列標記即可認為該結構 構件已經(jīng)達到或超過承載力極限狀態(tài)，即可停止加載： 對有明顯物理流限的熱軋鋼筋，其受拉主筋的受拉應變達到0.01 ； 受拉主鋼筋拉斷； 受拉主鋼筋處最大垂直

6、裂縫寬度達到1.5mm ； 撓度達到跨度的1/30 ； 受壓區(qū)混凝土壓壞。【量測內(nèi)容、方法和工況】(1)混凝土平均應變在梁跨中一側面布置 4個位移計，位移計間距 40mm，標距為150mm ,以量測梁側表 面混凝土沿截面高度的平均應變分布規(guī)律，測點布置見圖4。1000r 10004圖4適筋梁受彎試驗混凝土平均應變測點布置(2) 縱向鋼筋應變在試件縱向受拉鋼筋中部粘貼電阻應變片，以量測加載過程中鋼筋的應力變化，測點布置見圖5。1700200200圖5縱筋應變片布置（3）撓度對受彎構件的撓度測點應布置在構件跨中或撓度最大的部位截面的中軸線上，如圖6所示。在試驗加載前，應在沒有外荷載的條件下測讀儀表

7、的初始讀數(shù)。試驗時在每級荷載下，應在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結束時量測構件的變形。結構構件各部位測點的測度程序在整個試驗過程中宜保持一致，各測點間讀數(shù)時間間隔不宜過長。圖6適筋梁受彎試驗撓度測點布置位移計6位移計71占1位移計5r（4）裂縫試驗前將梁兩側面用石灰漿刷白，并繪制50mm x 50mm的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡用肉眼查找裂縫。構件開裂后立即對裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進行詳細觀測，用讀數(shù)放大鏡及鋼直尺等工具量測各級荷載（0.4Pu0.7Pu）作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間距，并采用數(shù)碼相機 拍攝后手工繪制裂縫展開圖，裂縫寬度的測量位置為構件的側面相應于受拉主筋高度處。最大裂縫寬度應在使用狀態(tài)短期試

8、驗荷載值持續(xù)15min結束時進行量測?？删庉媤ord，供參考版!【其他】1、 試驗常用儀器設備介紹（1）電阻應變計： 電阻應變計是用來測量試件的應變。電阻應變計的工作原理是利用某種金屬絲導體 的“應變電阻效應” ，即這種金屬絲的電阻值隨著其機械變形而變化的物理特性。（2）力傳感器和壓力傳感器： 使用時一般串接在液壓加載器與構件之間，可用于測量構件受荷載及支 座反力等。（3）液壓傳感器：使用時一般并接在油泵與液壓加載器組成的油路中，可測量該油路的壓力，根據(jù)所 測壓力大小即可以測量液壓加載器對構件的作用力。（4）線位移傳感器：線位移傳感器可用來測量結構的位移，包括結構的反應和對結構的作用、支座位

9、移，它測到的位移是某一點相對另一點的位移、即測點相對于位移傳感器支架固定點的位移。常用的位移 傳感器有機械式百分表、電子百分表、滑阻式傳感器和差動電感式傳感器等。（5）讀數(shù)顯微鏡：讀數(shù)顯微鏡是由光學透鏡和游標刻度組成。通常用來觀測混凝土構件的裂縫寬度。（6）電阻應變儀：電阻應變儀工作原理是當電阻應變計發(fā)生應變時，其電阻值發(fā)生變化，從而使得由 電阻應變儀中的標準電阻和電阻應變計共同組成的惠斯頓電橋失去平衡，通過直接測量電橋失去平衡后的 輸出電壓，可換算得到應變值。其接線方式有：全橋、半橋和 1/4 橋。2、儀器設備的主要技術性能指標（1）刻度值（最小分度值） ：儀器的指示或顯示裝置所能指示的最小

10、測量值，即是每一最小刻度所表 示被測量的數(shù)值。（2）量程：儀器可以測量的最大范圍。（3）靈敏度： 被測量的單位物理量所引起儀器輸出或顯示裝置示值的大小，即儀器對被測物理量變化 的反應能力。（4）分辨率：儀器測量被測物理量最小變化值的能力。（5）線形度： 儀器校準曲線對理想擬合直線的接近程度，可用校準曲線與擬合直線的最大偏差作為評 定指標，并用最大偏差和滿量程輸出的百分比來表示。（6）穩(wěn)定性：被測物理量數(shù)值不變，儀器在規(guī)定的時間內(nèi)保持示值一致的能力。（7）重復性：在同一工作條件下，儀器多次重復測量同一數(shù)值的被測量時，保持示值一致的能力。3、安全防護措施（1）在試驗準備工作中有關試驗結構、加載設備

11、、荷載架等的吊裝，電氣設備、電氣線路等的安裝以 及試驗后拆除構件和試驗裝置的操作均應符合有關建筑安裝工程的安全技術規(guī)程。試驗使用的設備應有操 作規(guī)定，并應嚴格遵守。（2）在試驗過程中應注意人身和儀表的安全。 試驗地區(qū)宜設置明顯標志。 當荷載達到承載力試驗荷載 計算值的 85時，宜拆除可能損壞的儀表。對于需要保護下來量測結構破壞階段的結構反應的儀表，應采 取有效的保護措施。（3）試驗時應防止試驗結構構件和設備的倒塌， 并應設置安全托架或支墩。 安全托架或支墩和試驗結 構構件宜保持盡可能小的距離，但不應妨礙試驗結構構件的變形。試驗用的千斤頂、分配梁和儀表等應吊 在支架上。（4）對可能發(fā)生突然破壞的

12、試驗結構構件進行試驗時應采取特別防護措施以防止物體飛出危及人身、 儀表和設備的安全?？删庉?word, 供參考版！12020080135135505050087020020022113 8504 6100150200501206 124 123 8504 121201201-12-2柱試件立面圖3 8503 850 4 雙向鋼絲網(wǎng) 2 片 尺寸 170x90 4 雙向鋼絲網(wǎng) 2 片 尺寸 170x908508506100圖 1.3 大偏心受壓柱配筋圖取偏心距 e0： 100mm端為滾動鉸2、加載裝置和量測內(nèi)容 1 加載裝置 柱偏心受壓試驗的加載裝置如圖所示。采用千斤頂加載，支座一端為固定鉸支座

13、，另一 支座。鉸支座墊板應有足夠的剛度，避免墊板處混凝土局壓破壞。e0Pe0P圖 1.4.1 柱偏心受壓試驗加載裝置2 加載方式（1）單調分級加載機制實際的加載等級為 0-10kN-20kN-30kN-40kN-50kN-60kN- 破壞3 量測內(nèi)容（1）混凝土平均應變 由布置在柱內(nèi)部縱筋表面和柱混凝土表面上的應變計測量，混凝土應變測點布置如下圖圖 1.4.3 大偏心受壓柱試驗混凝土應變測點布置（2）縱筋應變 由布置在柱內(nèi)部縱筋表面的應變計量測，鋼筋應變測點布置如下圖 位移計36036015087015132430303015200385385100870應變片共計 8 片331201203-

14、3 應變片共計 8 片圖 1.4.3.1 大偏心受壓柱試驗縱向鋼筋應變測點布置（3）側向撓度柱長度范圍內(nèi)布置 5 個位移計以測量柱側向撓度，側向撓度測點布置如下圖圖 1.4.3.2 大偏心受壓柱試驗側向撓度測點布置（4）裂縫試驗前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制 50mm x50mm的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡查找5050385870位移計支桿 5385 位移計 6 位移計 7裂縫。4、實際實驗數(shù)據(jù)荷載縱向鋼筋應變2_1 34_1 34_2 34_3 34_4 34_5 34_6 34_7 34_8 0.661 -12 -5 -1 3 -4 -14 -5 0 9.992 -50 -117 20 116

15、 -100 -12 8 126 84 19.984 -162 -229 226 349 -229 -274 351 272 30.224 -280 -348 486 634 -363 -442 623 515 40.216 -372 - 466 721 913 -496 -615 904 842 50.043 -478 -625 962 1191 -661 -832 1190 1126 59.705 -653 -82512561521 -871 -1143 1522 1467 69.862 -810-1008 15111825 -1056 -1403 1832 1773 79.854 -110

16、0 -1329 1905 2346 -1376 -1866 2348 2205 93.976 -1485 -1741 258 6 4928 -1819 -2411 4074 5128 93.232 -1544 -1811 2793 6257 -1879 -2494 5723 6022 92.737 -1560 -1815 2843 7 114 -1883 -2502 6547 6402 92.076 -1585 -1841 2899 8132 -1909 -2525 8076 6913 80.928 -1699 -1851 2928 1043 7 -2060 -2561 0 7856 75.6

17、43-1703 -1811 293010382-2086-252007844混凝土應變側向撓度10_1 10_2 10_3 10_510_610_7 -0.012 00-0.004 0.021 0 -0.016 -0.004 0.004 0.295 0.301 0.078 -0.031 -0.008 0.181 0.463 0.704 0.184 -0.063 -0.016 0. 15 0.615 1.231 0.348 -0.086 -0.020.2830.745 1.75 0.479 -0.09 -0.035 0.37 0.914 2.364 0.704 -0.11 -0.051 0.44

18、5 1.099 3.196 0.937 -0.161 -0.051 0.4 6 1.255 3.838 1.154 -0.228 -0.071 0.456 1.55 5.037 1.522 -0.322 -0.090.5551.983 6.919 2.104 -0.318 -0.094 0.559 2.009 7.084 2.222 -0.318-0.094 0.5942.0517.2362.255按照混凝土結構設計規(guī)范給定的材料強度標準值及上述的計算公式，對于本次試驗試件的極限承 載力的預估值為：倒cuNkX 構件正截面承載力分析kNAfAfNAblSycS274)%3%6.1120*120*412*2bh0.1,825.7120870cu2I(1(則n得：查混凝土設計規(guī)范實測值為94kN，比預估值大46.9%,可能原因如下： 試驗時混凝土養(yǎng)護時間已經(jīng)超過要求的標準的28d,強度有所提高； 計算時所采用的安全系數(shù)等等都為該構件的承載力提供了一定的安全儲備，導致實際的抗壓強度高 于計算的抗壓強度； 混凝土計算公式本身的不確定性以及材料性質的不確定性導致。當荷載較小時