《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》

綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：教學(xué)試驗(yàn)的目的和要求1.教學(xué)試驗(yàn)的目的土木工程專業(yè)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其發(fā)展遵循著“理論—實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的路線而成熟發(fā)展，要掌握這門學(xué)科，除有理論知識(shí)的武裝外，還必須加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。只有加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)，才能更加深化理論知識(shí)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(yàn)，只是土木工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的一個(gè)部分，但通過(guò)試驗(yàn)，應(yīng)使同學(xué)們?cè)诮?jīng)歷了這部分實(shí)踐環(huán)節(jié)后達(dá)到以下目的：（1）通過(guò)試驗(yàn)，應(yīng)是同學(xué)們了解和初步掌握結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的要求及試驗(yàn)全過(guò)程，加強(qiáng)同學(xué)們的實(shí)踐動(dòng)手能力。（2）通過(guò)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象的觀察，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析和理論計(jì)算的比較，可使同學(xué)們對(duì)所學(xué)的結(jié)構(gòu)理論知識(shí)與感性認(rèn)識(shí)更好地結(jié)合起來(lái)，鞏固和深化所學(xué)的理論知識(shí)。（3）通過(guò)本指導(dǎo)書(shū)的學(xué)習(xí)，加上同學(xué)們的動(dòng)手實(shí)踐，可使同學(xué)們對(duì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)所用儀器、儀表和試驗(yàn)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(jì)和施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.試驗(yàn)注意事項(xiàng)及要求為達(dá)預(yù)期目的，必須做好試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作和試驗(yàn)后的分析，具體要求如下：（1）預(yù)習(xí)有關(guān)的試驗(yàn)技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，熟悉試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容，明確試驗(yàn)?zāi)康摹⒁?、方法和步驟（2）對(duì)試驗(yàn)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(yàn)實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此，每個(gè)學(xué)生都必須親自動(dòng)手，分工協(xié)作，共同努力完成試驗(yàn)。（4）試驗(yàn)過(guò)程中，要以科學(xué)的態(tài)度仔細(xì)觀察和分析試驗(yàn)現(xiàn)象，如有異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)報(bào)告指導(dǎo)老師。（5）嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)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(yàn)用儀表及設(shè)備。（6）及時(shí)整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按時(shí)完成試驗(yàn)報(bào)告。試驗(yàn)一鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的正截面破壞試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)要求試驗(yàn)?zāi)康模?、直觀認(rèn)識(shí)混凝土梁的正截面破壞過(guò)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(gè)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(cè)試方法。4、通過(guò)試驗(yàn)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，為更好的掌握梁的正截面設(shè)計(jì)計(jì)算理論提供依據(jù)。試驗(yàn)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(kāi)展情況、撓度變化及破壞特征。繪制實(shí)驗(yàn)梁的荷載—撓度圖。理解受彎構(gòu)件正截面破壞特點(diǎn)。二、試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目1、觀測(cè)在各級(jí)荷載作用下，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)變變化情況。2、觀測(cè)在各級(jí)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(cè)在各級(jí)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(dòng)規(guī)律。4、觀測(cè)開(kāi)裂荷載，裂縫的出現(xiàn)及開(kāi)展變化發(fā)展情況。5、觀測(cè)支座位移及跨中撓度的變化情況。6、觀測(cè)梁的正截面破壞過(guò)程及最終的破壞特征。三、試驗(yàn)方案1、試件：設(shè)計(jì)及加工鋼筋混凝土梁一根自主設(shè)計(jì)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，在實(shí)驗(yàn)室提供的加載條件下能按照預(yù)定的破壞形態(tài)實(shí)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(hù)層及鋼筋位置詳圖將設(shè)計(jì)好的尺寸填入下表幾何尺寸bXhXl(mm3)砼等級(jí)縱向鋼筋箍筋架立筋保護(hù)層厚度（mm）純彎曲段（mm）2、支座形式：采用簡(jiǎn)支，一端為固定鉸支座，另一端為滾動(dòng)鉸支座。3、測(cè)點(diǎn)布置及試驗(yàn)裝置（參考下圖）千斤頂I JCJ(.J rOC■混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)千斤頂I JCJ(.J rOC■混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)1手持式應(yīng)變儀測(cè)*C.混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)2點(diǎn)基距2500C.混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)3.混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)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(yàn)裝置圖片i四、試驗(yàn)設(shè)備，儀器及儀表1、 加載設(shè)備：承載梁、靜力臺(tái)座、手動(dòng)千斤頂2、 測(cè)力儀器：荷載傳感器，測(cè)力計(jì)3、 測(cè)試儀器：YD—88應(yīng)變儀4、 位移計(jì)：百分表5、 裂縫：放大鏡、刻度放大鏡6、其他：鋼卷尺，紅、藍(lán)鉛等。五、試驗(yàn)過(guò)程1、準(zhǔn)備階段：（1） 準(zhǔn)備試驗(yàn)梁，涂刷大白漿，布置測(cè)點(diǎn)，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(yàn)，確定各項(xiàng)指標(biāo)。（3） 根據(jù)試件的原始資料，做理論計(jì)算，確定加荷方案。2、試驗(yàn)階段預(yù)加載：按照預(yù)先確定好的加載方案先加1?2級(jí)，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(shí)排除故障，預(yù)載值不大于試件的開(kāi)裂荷載值。分級(jí)加載：按照預(yù)先確定好的加載方案逐級(jí)進(jìn)行，每級(jí)間隔5?10分鐘，并在加下一級(jí)荷載前讀數(shù)。注：1、按標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%分級(jí)算出加載值，自重、分配梁等作為初級(jí)荷載計(jì)入。2、 接近開(kāi)裂荷載時(shí)，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的5%為一級(jí)荷載，以找到開(kāi)裂荷載值。3、 接近破壞時(shí)，加載也應(yīng)適當(dāng)加密，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的10%為一級(jí)，直至破壞為止，并逐級(jí)記錄數(shù)據(jù)。六、整理、分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成試驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)試件的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)，計(jì)算梁的抗彎極限承載力繪制梁的裂縫展開(kāi)圖2繪制梁的裂縫展開(kāi)圖2、3、根據(jù)試驗(yàn)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(dòng)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(yàn)數(shù)據(jù)，繪制彎矩與跨中撓度f(wàn)的關(guān)系曲線。6、描述梁的破壞過(guò)程及最終的破壞特征。7、將理論計(jì)算值與梁的實(shí)際抗彎承載力作對(duì)比，分析產(chǎn)生差異的原因鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的正截面破壞試驗(yàn)記錄表構(gòu)件編號(hào)： 班級(jí)： 試驗(yàn)日期： 測(cè)點(diǎn)編號(hào)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)1混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)2混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)3混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)4混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)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(yàn)數(shù)據(jù)整理說(shuō)明：1?混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)使用基距L=250mm的手持式應(yīng)變儀測(cè)試，測(cè)得的讀數(shù)為長(zhǎng)度單位mm,不是應(yīng)變值，需利用應(yīng)變公式￡下所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值，式中AL=每級(jí)荷載所對(duì)應(yīng)讀數(shù)一初始荷載值0KN所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，L=250mm。以加載20KN時(shí)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(cè)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(cè)點(diǎn)使用百分表測(cè)試，各級(jí)荷載下所對(duì)應(yīng)的跨中撓度值二表2沉降值+

試驗(yàn)二鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的斜截面破壞試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)要求試驗(yàn)?zāi)康模?、直觀認(rèn)識(shí)混凝土梁的斜截面破壞過(guò)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(cè)試方法。4、通過(guò)試驗(yàn)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，為更好的掌握梁的斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算依據(jù)。試驗(yàn)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(kāi)展情況、撓度變化及破壞特征。繪制實(shí)驗(yàn)梁的荷載—撓度圖。理解受彎構(gòu)件斜截面破壞特點(diǎn)。二、試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目1、觀測(cè)在各級(jí)荷載作用下，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)變變化情況。2、觀測(cè)在各級(jí)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(cè)在各級(jí)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(dòng)規(guī)律。4、觀測(cè)開(kāi)裂荷載，裂縫的出現(xiàn)及開(kāi)展變化發(fā)展情況。5、觀測(cè)支座位移及跨中撓度的變化情況。6、觀測(cè)梁的斜截面破壞過(guò)程及最終的破壞特征。三、試驗(yàn)方案1、試件：設(shè)計(jì)及加工鋼筋混凝土梁一根自主設(shè)計(jì)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，在實(shí)驗(yàn)室提供的加載條件下能按照預(yù)定的破壞形態(tài)實(shí)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(hù)層及鋼筋位置詳圖 9將設(shè)計(jì)好的尺寸填入下表幾何尺寸bXhXl(mm3)砼等級(jí)縱向鋼筋箍筋架立筋保護(hù)層厚度（mm）純彎曲段（mm）2、支座形式：采用簡(jiǎn)支，一端為固定鉸支座，另一端為滾動(dòng)鉸支座。3、測(cè)點(diǎn)布置及試驗(yàn)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(cè)點(diǎn)1手持式應(yīng)變儀測(cè)□■□混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)2片1I-I剖面圖o混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)1手持式應(yīng)變儀測(cè)□■□混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)2點(diǎn)基距250C混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)3°.混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)41 混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)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(yàn)裝置圖四、試驗(yàn)設(shè)備，儀器及儀表1、 加載設(shè)備：承載梁、靜力臺(tái)座、手動(dòng)千斤頂2、 測(cè)力儀器：荷載傳感器，測(cè)力計(jì)3、 測(cè)試儀器：YD—88應(yīng)變儀4、 位移計(jì)：百分表5、 裂縫：放大鏡、刻度放大鏡6、其他：鋼卷尺，紅、藍(lán)鉛等。五、試驗(yàn)過(guò)程1、準(zhǔn)備階段：（1） 準(zhǔn)備試驗(yàn)梁，涂刷大白漿，布置測(cè)點(diǎn)，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(yàn)，確定各項(xiàng)指標(biāo)。3)根據(jù)試件的原始資料，做理論計(jì)算，確定加荷方案。2、試驗(yàn)階段預(yù)加載：按照預(yù)先確定好的加載方案先加1?2級(jí)，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(shí)排除故障，預(yù)載值不大于試件的開(kāi)裂荷載值。分級(jí)加載：按照預(yù)先確定好的加載方案逐級(jí)進(jìn)行，每級(jí)間隔5?10分鐘，并在加下一級(jí)荷載前讀數(shù)。注：1、按標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%分級(jí)算出加載值，自重、分配梁等作為初級(jí)荷載計(jì)入。2、 接近開(kāi)裂荷載時(shí)，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的5%為一級(jí)荷載，以找到開(kāi)裂荷載值。3、 接近破壞時(shí)，加載也應(yīng)適當(dāng)加密，取標(biāo)準(zhǔn)荷載的10%為一級(jí)，直至破壞為止，并逐級(jí)記錄數(shù)據(jù)。六、整理、分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成試驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)試件的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)，計(jì)算梁的抗剪承載力繪制梁的裂縫展開(kāi)圖2繪制梁的裂縫展開(kāi)圖2、3、根據(jù)試驗(yàn)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(dòng)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(yàn)數(shù)據(jù)，繪制彎矩與跨中撓度f(wàn)的關(guān)系曲線。6、描述梁的破壞過(guò)程及最終的破壞特征。7、將理論計(jì)算值與梁的實(shí)際抗剪承載力做對(duì)比，分析產(chǎn)生差異的原因。鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的斜截面破壞試驗(yàn)記錄表構(gòu)件編號(hào)：班級(jí)：試驗(yàn)日期：測(cè)點(diǎn)編號(hào)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)1混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)2混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)3混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)4混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)5鋼筋應(yīng)變片1鋼筋應(yīng)變片2梁撓度測(cè)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(yàn)數(shù)據(jù)整理說(shuō)明