鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(橋土)

1、鋼筋混凝土梁正截面破壞實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土梁的承載力、撓度、鋼筋 應(yīng)變及裂縫等參數(shù)的測(cè)定，了解鋼筋混凝土梁受彎構(gòu)件（適筋梁）受力破壞的一般過(guò)程；2通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證鋼筋混凝土受彎構(gòu)件平截面假定的正確性。3通過(guò)試驗(yàn)加深對(duì)適筋鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面受力特點(diǎn)、變形性能和裂縫開(kāi)展規(guī)律的理解。4掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、處理和表達(dá)方法，提高分析和解決問(wèn)題的能力。二、試驗(yàn)內(nèi)容1量測(cè)各級(jí)荷載作用下試驗(yàn)梁的截面應(yīng)變。2估計(jì)試驗(yàn)梁的開(kāi)裂荷載，觀察裂縫的出現(xiàn)，實(shí)測(cè)試驗(yàn)梁的開(kāi)裂荷載。3量測(cè)試驗(yàn)梁裂縫的寬度和間距，記錄試驗(yàn)梁破壞時(shí)裂縫的分布情況。4量測(cè)試驗(yàn)梁在各級(jí)荷載作用下的撓度。5估計(jì)試驗(yàn)梁的破壞荷載，觀

2、察試驗(yàn)梁的破壞形態(tài)，實(shí)測(cè)試驗(yàn)梁的破壞荷載。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1試件鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁1根、尺寸及配筋如圖所示。 混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)：C25；保護(hù)層厚度：20mm。鋼筋：縱筋28， 級(jí)（實(shí)際測(cè)得鋼筋屈服強(qiáng)度為390MPa，極限抗拉強(qiáng)度為450 MPa）箍筋：6150，級(jí) 試件尺寸： b100mm； h160mm； L1100mm； 制作和養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)：常溫制作與養(yǎng)護(hù)2實(shí)驗(yàn)所需儀器：手動(dòng)螺旋千斤頂1個(gè)，壓力傳感器各1個(gè)；靜態(tài)電阻應(yīng)變儀一臺(tái)；百分表及磁性表座各3個(gè)；裂縫測(cè)寬儀、鋼卷尺；反力裝置1套。四、實(shí)驗(yàn)方案 為研究鋼筋混凝土梁的受力性能，主要測(cè)定其承載力、各級(jí)荷載下的撓度和裂縫開(kāi)展情況，另外就是測(cè)量控

3、制區(qū)段的應(yīng)變大小和變化，找出剛度隨荷載變化的規(guī)律。 1. 加載裝置 梁的實(shí)驗(yàn)荷載一般較大，多點(diǎn)加載常采用同步液壓加載方法。構(gòu)件實(shí)驗(yàn)荷載的布置應(yīng)符合設(shè)計(jì)的規(guī)定，當(dāng)不能相符時(shí)，應(yīng)采用等效荷載的原則進(jìn)行代換，使構(gòu)件實(shí)驗(yàn)的內(nèi)力圖與設(shè)計(jì)的內(nèi)力圖相近似，并使兩者的最大受力部位的內(nèi)力值相等。 作用在試件上的實(shí)驗(yàn)設(shè)備重量及試件自重等應(yīng)作為第一級(jí)荷載的一部分。確定試件的實(shí)際開(kāi)裂荷載和破壞荷載時(shí)，應(yīng)包括試件自重和作用在試件上的墊板，分配梁等加荷設(shè)備重量（本實(shí)驗(yàn)梁的跨度小，這些影響可忽略不計(jì)）。 2. 測(cè)試內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)布置 測(cè)試內(nèi)容鋼筋及混凝土應(yīng)變、撓度和裂縫寬度等。 本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試具體項(xiàng)目：正截面應(yīng)變； 圖32加載裝

4、置圖縱向受力鋼筋應(yīng)變；梁撓度；裂縫發(fā)展情況；開(kāi)裂荷載；屈服荷載；破壞荷載。 純彎區(qū)段混凝土表面布置5個(gè)電阻應(yīng)變片（自行設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)位置），實(shí)驗(yàn)前完成應(yīng)變片粘貼工作。另外梁內(nèi)受拉主筋各布有電阻應(yīng)變片1片。 撓度測(cè)點(diǎn)三個(gè)：跨中測(cè)點(diǎn)1個(gè)，支座沉降點(diǎn)（2個(gè)）。 3. 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)為半開(kāi)放式：實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在指導(dǎo)教師解答提問(wèn)、講明注意事項(xiàng)之后，由學(xué)生自己提具體實(shí)施方案，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，分組（每組不多于10人）自行操作實(shí)驗(yàn)。教師給出實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備并實(shí)時(shí)指導(dǎo)。 具體實(shí)驗(yàn)步驟如下： （1）考察實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及儀器設(shè)備，聽(tīng)實(shí)驗(yàn)介紹，寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。 （2）試件安裝及實(shí)驗(yàn)裝置檢查

5、。a. 安裝支座、試件。要求位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定、無(wú)偏斜。b. 貼電阻應(yīng)變片（程序?yàn)椋簶?gòu)件表面磨平處理；表面清洗；貼應(yīng)變片：不作防護(hù)），要求位置準(zhǔn)確；粘貼牢固，無(wú)氣泡等；c. 安裝百分表。要求垂直、對(duì)準(zhǔn)；d. 安裝分配梁。分配梁支撐位于梁跨的三分點(diǎn)處。要求位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定、無(wú)偏斜。e. 安裝手動(dòng)油壓千斤頂和壓力傳感器。連接傳感器和測(cè)力儀。要求位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定、無(wú)偏斜。f. 最后檢查實(shí)驗(yàn)裝置是否穩(wěn)定、偏斜及位置是否準(zhǔn)確；儀表是否正常工作。（3）測(cè)量梁實(shí)際跨度、截面尺寸、加載點(diǎn)位置、混凝土應(yīng)變片位置等。 （4）預(yù)加載實(shí)驗(yàn)（按破壞荷載的20考慮，）。按13級(jí)預(yù)加載（0-2kN-3kN-4kN），測(cè)讀數(shù)據(jù)，觀察

6、試件、裝置和儀表工作是否正常并及時(shí)排除故障。預(yù)載值的大小，必須小于構(gòu)件的開(kāi)裂荷載值。然后卸載至0。 （5）儀表調(diào)零或讀儀表初值并記錄。畫記錄圖、表，作好記錄準(zhǔn)備。 （6）正式加載實(shí)驗(yàn)。 本次實(shí)驗(yàn)加載制度：分級(jí)加載，混凝土開(kāi)裂前，每級(jí)加載2kN，開(kāi)裂后，每級(jí)加載4kN，縱向鋼筋受力屈服后，按跨中位移控制，每級(jí)加載2mm。加載每級(jí)停歇時(shí)間5分鐘，在讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)讀數(shù)并記錄，數(shù)據(jù)填入記錄表內(nèi)。4注意事項(xiàng)（1） 進(jìn)行破壞實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)預(yù)先估計(jì)的可能破壞情況做好安全防范措施，以防損壞儀器設(shè)備和造成人員傷亡事故。（2） 隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行注意儀表及加荷載裝置的工作情況，細(xì)致觀察裂縫的發(fā)生、發(fā)展和構(gòu)件的破壞形態(tài)。裂

7、縫的發(fā)生和發(fā)展用眼睛觀察，裂縫寬度用刻度放大鏡測(cè)量，在標(biāo)準(zhǔn)荷載下的最大裂縫寬度測(cè)量應(yīng)包括正截面裂縫和斜截面裂縫。正截面裂縫寬度應(yīng)取受拉鋼筋處的最大裂縫寬度，測(cè)量斜裂縫時(shí)，應(yīng)取斜裂縫最大處測(cè)量。每級(jí)荷載下的裂縫發(fā)展情況應(yīng)隨實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行在構(gòu)件上繪出，并注明荷載級(jí)別和裂縫寬度值。 當(dāng)試件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)，注意觀察試件的破壞特征并確定其破壞荷載值。規(guī)定：當(dāng)發(fā)現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即認(rèn)為該構(gòu)件已經(jīng)達(dá)承載能力極限狀態(tài)（破壞）。在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行抗裂檢驗(yàn)中，當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載值與前一級(jí)荷載值的平均值作為其開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值；當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間結(jié)束后出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載值作為其開(kāi)裂

8、荷載實(shí)測(cè)值。依據(jù)“鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)”，試件的破壞荷載值：1）正截面強(qiáng)度破壞。l 受壓混凝土破損；l 縱向受拉鋼筋被拉斷；l 縱向受拉鋼筋達(dá)到或超過(guò)屈服強(qiáng)度后致使構(gòu)件撓度達(dá)到跨度的150，或構(gòu)件縱向受拉鋼筋處的最大裂縫寬度達(dá)到1.5mm。2）斜截面強(qiáng)度破壞l 受壓區(qū)混凝土剪壓或斜拉破壞；l 箍筋達(dá)到或超過(guò)屈服強(qiáng)度后致使斜裂縫寬度達(dá)到1.5mm；l 混凝土斜壓破壞。 3）受力筋在端部滑脫或其它錨固破壞。5實(shí)驗(yàn)記錄參考圖表（1） 應(yīng)變記錄參考表 測(cè)點(diǎn)應(yīng)變荷載（kN）混凝土截面（）主筋（）測(cè)點(diǎn)1 測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)5測(cè)點(diǎn)6布片圖（2） 撓度記錄參考表 測(cè)點(diǎn)撓度荷載（kN）測(cè)點(diǎn)1（

9、mm）測(cè)點(diǎn)2（mm）測(cè)點(diǎn)3（mm）跨中撓度實(shí)測(cè)值增量值實(shí)測(cè)值增量值實(shí)測(cè)值增量值測(cè)點(diǎn)布置圖（3） 裂縫記錄 裂縫荷載（kN）第1條（mm）第2條（mm）第3條（mm）裂縫條數(shù)寬度縱向長(zhǎng)度寬度縱向長(zhǎng)度寬度縱向長(zhǎng)度裂縫距梁端距離裂縫展開(kāi)圖注意：在裂縫展開(kāi)圖應(yīng)詳細(xì)記錄裂縫的位置，長(zhǎng)度，寬度（對(duì)應(yīng)與縱向受力鋼筋側(cè)向投影處）。五、相關(guān)知識(shí)1確定開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)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(dāng)在加載過(guò)程中第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取前一級(jí)荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值;當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載值與前一級(jí)荷載的平均值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值;當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時(shí)間結(jié)束后

10、第一次出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)取本級(jí)荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值。 荷載一撓度曲線判別法測(cè)定試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大撓度，取其荷載一撓度曲線上斜率首次發(fā)生突變時(shí)的荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值; 連續(xù)布置應(yīng)變計(jì)法在截面受拉區(qū)最外層表面，沿受力主筋方向在拉應(yīng)力最大區(qū)段的全長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)搭接布置應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)應(yīng)變值的發(fā)展，取任一應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變?cè)隽坑型蛔儠r(shí)的荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)測(cè)值。2試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的量測(cè)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件開(kāi)裂后應(yīng)立即對(duì)裂縫的發(fā)生發(fā)展情祝進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，并應(yīng)量測(cè)使用狀態(tài)試驗(yàn)荷載值作用下的最大裂縫寬度及各級(jí)荷毅作用下的主妥裂縫寬度、長(zhǎng)度及裂縫間距，并應(yīng)在試件上標(biāo)出、繪制裂縫展開(kāi)圖。3承載力的確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為軸心受拉、偏

11、心受拉、受彎、大偏心受壓時(shí)，其標(biāo)志如下: 對(duì)有明顯物理流限的熱軋鋼筋，其受拉主鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度，受拉應(yīng)變達(dá)到0.01；對(duì)無(wú)明顯物理流限的鋼筋，其受拉主鋼筋的受拉應(yīng)變達(dá)到0.01； 受拉主鋼筋拉斷； 受拉主鋼筋處最大垂直裂縫寬度達(dá)到1.5mm； 撓度達(dá)到跨度的1/50；對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)，撓度達(dá)到懸臂長(zhǎng)的1/25； 受壓區(qū)混凝土壓壞。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為軸心受壓或小偏心受壓時(shí)，其標(biāo)志是混凝土受壓破壞。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為受剪時(shí)，其標(biāo)志如下: 斜裂縫端部受壓區(qū)混凝土剪壓破壞； 沿斜截面混凝土斜向受壓破壞； 沿斜截面撕裂形成斜拉破壞； 箍筋或彎起鋼筋與斜裂縫交會(huì)處的斜裂縫寬度達(dá)到15mm。開(kāi)裂彎矩按下列公式

12、計(jì)算 式中：全截面換算截面重心軸以上（或以下）部分面積對(duì)重心軸的面積矩；扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓應(yīng)力；換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗矩六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫 實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括如下項(xiàng)目：（一） 實(shí)驗(yàn)名稱、班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)（二） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄈ?實(shí)驗(yàn)設(shè)備（四） 試件結(jié)構(gòu)（五） 實(shí)驗(yàn)方案（六） 數(shù)據(jù)分析1. 截面應(yīng)力、應(yīng)變分析(1) 用實(shí)測(cè)應(yīng)變值繪制截面應(yīng)力圖 利用混凝土應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)，繪制梁正截面應(yīng)變圖，分析截面應(yīng)力是否符合現(xiàn)有理論。(2) 繪制荷載鋼筋應(yīng)變曲線（按比例繪圖，圖表對(duì)應(yīng)） 2. 撓度分析(1) 計(jì)算理論值依據(jù)實(shí)測(cè)截面有效高度h0、混凝土彈性模量Ec等近似計(jì)算跨中撓度理論值，或用有限元程序計(jì)算。(2) 分析各點(diǎn)實(shí)測(cè)撓度值跨中撓度等于相應(yīng)百分表讀數(shù)減去支座沉降在該點(diǎn)產(chǎn)生的影響。繪制荷載撓度曲線和構(gòu)件變形曲線(理論、實(shí)