同濟(jì)大學(xué)混凝土基本原理試驗(yàn)報告小偏心受壓(優(yōu))

1、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理試驗(yàn)課程作業(yè)小偏心受壓短柱試驗(yàn)報告試驗(yàn)名稱小偏心受壓短柱試驗(yàn)報告試驗(yàn)課教師姓名學(xué)號手機(jī)號理論課教師日期2012年11月6日1. 試驗(yàn)?zāi)康模?） 參加并完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項目內(nèi)容，理解和掌握鋼筋混凝土柱小偏心受壓的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過實(shí)踐掌握試件的設(shè)計、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理的方法。（2） 觀察小偏心受壓短柱的破壞過程，記錄鋼筋混凝土柱的應(yīng)變、繞度及裂縫的發(fā)展情況。2. 試件設(shè)計2.1 材料選取鋼筋選取級鋼筋作為箍筋，級鋼筋作為縱筋；混凝土選取C20混凝土。2.2 試件設(shè)計(1) 試件設(shè)計的依據(jù)為減小“二階效應(yīng)”的影響，將試件設(shè)計為短柱，即控制。通過調(diào)整軸向力的作用位置，即偏心距，使試件

2、的破壞狀態(tài)為大偏心或小偏心破壞。(2) 試件的主要參數(shù)見下表1試件尺寸（矩形截面）混凝土強(qiáng)度等級縱向鋼筋（對稱配筋）箍筋縱向鋼筋混凝凝土保護(hù)層厚度配筋圖偏心距（下圖）表1試驗(yàn)配筋圖等如下圖1所示：圖12.3 試件制作試驗(yàn)試件在室內(nèi)澆筑制作，并于養(yǎng)護(hù)室與材料試驗(yàn)試件同條件進(jìn)行試件養(yǎng)護(hù)。在實(shí)驗(yàn)前宜將時間表面刷白，并分格畫線。材料試驗(yàn)試件的制作與養(yǎng)護(hù)均根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50081-2002規(guī)定，試件尺寸為100mm100mm300mm，將試件在203的溫度和相對濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)，試塊留設(shè)時間：2012年9月20日，試驗(yàn)時間：2012年11月7日。鋼筋樣

3、留取自不經(jīng)切削加工原截面鋼筋，各尺寸留樣長度按基本長度進(jìn)行留取，其中為5（為鋼筋直徑）；h為夾頭長度通常取100mm左右。3. 材性試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果試塊留設(shè)時間：2012年 9 月 29 日試驗(yàn)時間：2012年11月7日試塊養(yǎng)護(hù)條件：室內(nèi)與試件同條件養(yǎng)護(hù)各材料性能見下表2試件尺寸100mm100mm300mm試件軸心抗壓強(qiáng)度/MPa平均軸心抗壓強(qiáng)度/MPa評定軸心抗壓強(qiáng)度/MPa推定立方體抗壓強(qiáng)度/MPa推定軸心抗拉強(qiáng)度/MPa推定軸心抗拉強(qiáng)度/GPa19.219.318.324.11.9728.3719.818.8注：軸心抗壓強(qiáng)度根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50

4、081-2002評定；立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度、彈性模量根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010-2010推定。鋼筋強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果6光圓10.0710.2416.3416.3636257911.0216.509.6216.2414帶肋59.5559.4588.8289.3638658160.8490.3957.4588.87表24. 試驗(yàn)過程4.1 加載裝置柱小偏心受壓試驗(yàn)的加載裝置如下圖所示。自平衡加載試驗(yàn)系統(tǒng)，采用千斤頂加載，支座一端為固定鉸支座，另一端為滾動鉸支座。鉸支座墊板應(yīng)有足夠的剛度，避免墊板處混凝土局壓破壞。（圖2）4.2 加載制度（1） 單調(diào)分級加載機(jī)制在正式加載前，為

5、檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常，需要預(yù)加載，預(yù)加載所用的荷載是分級荷載的前1級。圖2正式加載的分級情況為：0,20kN,40kN,60 kN,100 kN,140 kN,180kN,220 kN,260kN,300kN。當(dāng)加載到300kN后，拆除所有儀表，然后加載至破壞，并記錄破壞時的極限荷載。每次加載時間間隔為5min。（2）承載力極限狀態(tài)確定方法對柱試件進(jìn)行偏壓承載力試驗(yàn)時，在加載或持載過程中出現(xiàn)下列標(biāo)記即可認(rèn)為該結(jié)構(gòu)構(gòu)件已經(jīng)達(dá)到或超過承載力極限狀態(tài)，即可停止加載：受壓區(qū)混凝土的壓碎破壞；對有明顯物理流限的熱軋鋼筋，其受拉主筋的受拉應(yīng)變達(dá)到0.01；受拉主鋼筋拉斷；受拉主鋼筋出最大垂直裂縫寬度達(dá)

6、到1.5mm；4.3量測與觀測內(nèi)容4.3.1 荷載荷載由40_1通道進(jìn)行記錄，其隨時間記錄值如下表3：時間荷載/kN時間荷載/kN40_140_12012/11/6 12:58-0.4952012/11/6 14:45-340.7732012/11/6 13:50-19.9482012/11/6 14:47-360.2272012/11/6 13:57-39.7322012/11/6 14:48-380.1762012/11/6 14:00-60.0932012/11/6 14:48-398.5572012/11/6 14:08-100.2372012/11/6 14:48-420.40220

7、12/11/6 14:12-140.0522012/11/6 14:49-440.4342012/11/6 14:17-179.7012012/11/6 14:49-459.3112012/11/6 14:26-220.0932012/11/6 14:49-470.6862012/11/6 14:31-259.7422012/11/6 14:49-480.662012/11/6 14:38-299.7212012/11/6 14:51-460.3812012/11/6 14:40-320.248表34.3.2 鋼筋應(yīng)變由布置在柱內(nèi)部縱筋表面的應(yīng)變計量測，鋼筋應(yīng)變測點(diǎn)布置見下圖3：圖3其中左圖應(yīng)

8、變片從左到右從上到下分別對應(yīng)號碼為8(4), 5(1), 7(3), 6(2)。括號中的數(shù)字為后面對應(yīng)處應(yīng)變片號碼；相應(yīng)的右圖上個應(yīng)變片從左到右從上到下對應(yīng)號碼依次為4(3), 1(2), 8(7), 5(6)。1-8號應(yīng)變片分別對應(yīng)47_1到47_8通道。則相應(yīng) 荷載縱向鋼筋應(yīng)變 試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表4：荷載/kN縱向鋼筋應(yīng)變40_147_147_247_347_447_547_647_747_8-0.495-4-1000100-19.948-52-541-120-60-78-15-10-39.732-114-120-1-25-119-147-23-18-60.093-178-188-12-58-

9、183-219-36-27-100.237-304-319-24-96-316-353-55-48-140.052-428-441-42-124-446-480-70-72-179.701-558-569-61-148-578-605-69-90-220.093-698-708-88-174-722-730-81-110-259.742-840-848-112-194-861-834-93-130-299.721-1004-1008-136-207-1014-951-107-150-320.248-1082-1081-147-214-1084-1004-113-161-340.773-1179

10、-1169-156-223-1174-1070-117-171-360.227-1260-1238-165-232-1236-1122-119-180-380.176-1311-1286-174-233-1284-1167-123-188-398.557-1385-1348-183-241-1339-1215-121-196-420.402-1491-1440-191-253-1420-1274-116-204-440.434-1593-1525-199-250-1454-1332-102-209-459.311-1688-1614-205-269-1562-1392-85-212-470.6

11、86-1730-1656-208-271-1595-1423-78-215-480.66-1808-1735-211-275-1656-1474-65-212-460.381-1804-1755-203-268-1655-1477-40-189表4對應(yīng)縱筋應(yīng)變曲線圖如下圖4圖44.3.3 混凝土應(yīng)變由布置在柱內(nèi)部縱筋表面混凝土上的應(yīng)變計量測，混凝土應(yīng)變測點(diǎn)布置如右圖5：位移計位置如圖5，編號分別為1、2、3、4，對應(yīng)記錄通道為46_1, 46_2, 46_3, 46_4。相應(yīng) 荷載混凝土應(yīng)變 試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表5：圖5荷載/kN混凝土應(yīng)變曲率40_146_146_246_346_4-0.495-0

12、.012000.004-1.3E-06-19.9480.0160001.33E-06-39.7320.012-0.004-0.004-0.0081.67E-06-60.0930.012-0.004-0.008-0.0120.-100.2370.012-0.012-0.024-0.0394.25E-06-140.0520.008-0.019-0.035-0.0474.58E-06-179.7010-0.023-0.055-0.0715.92E-06-220.0930.012-0.019-0.075-0.0958.92E-06-259.7420.008-0.023-0.083-0.1119.92E

13、-06-299.7210.008-0.038-0.103-0.1341.18E-05-320.2480.008-0.042-0.106-0.151.32E-05-340.7730.012-0.042-0.118-0.1621.45E-05-360.2270.012-0.046-0.13-0.171.52E-05-380.1760.004-0.046-0.134-0.1821.55E-05-398.5570.008-0.05-0.15-0.1971.71E-05-420.4020.008-0.058-0.166-0.2171.88E-05-440.4340.012-0.061-0.173-0.2

14、292.01E-05-459.3110.008-0.073-0.189-0.2412.08E-05-470.6860.008-0.069-0.189-0.2492.14E-05-480.660.008-0.073-0.201-0.2532.18E-05-460.3810.016-0.065-0.221-0.2682.37E-05表5對應(yīng)的荷載混凝土應(yīng)變曲線和彎矩曲率曲線見下圖6圖64.3.4 撓度柱長度范圍內(nèi)布置3個位移計以測量柱側(cè)向繞度，側(cè)向繞度測點(diǎn)布置見下圖7：位移計位置如圖7，編號分別為5、6、7，對應(yīng)記錄通道為46_6, 46_7, 46_8。圖7相應(yīng) 荷載側(cè)向繞度 試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表6：

15、荷載側(cè)向繞度40_146_646_746_8-0.49500.0040.013-19.9480.2110.1210.1-39.7320.4850.3180.259-60.0930.6950.4720.402-100.2371.0540.7310.498-140.0521.370.9610.582-179.7011.6391.1820.669-220.0931.9261.4040.736-259.7422.1661.6170.808-299.7212.4321.8380.879-320.2482.551.9550.916-340.7732.6892.0890.962-360.2272.8112.

16、2181.013-380.1762.9032.3061.038-398.5573.0342.4271.075-420.4023.2322.6321.105-440.4343.3542.7871.159-459.3113.4932.9581.209-470.6863.5783.0371.243-480.663.6583.1671.289-460.3813.673.2341.301表6對應(yīng)的繞度曲線見下圖8圖84.3.5 裂縫實(shí)驗(yàn)前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制50mm50mm的網(wǎng)格。實(shí)驗(yàn)時借助放大鏡用有眼查找裂縫。構(gòu)件開裂后立即對裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進(jìn)行詳細(xì)的觀測，用讀數(shù)放大鏡及鋼直尺等工具量測各級

17、荷載作用下的裂縫寬度、長度及裂縫間距，并采用數(shù)碼相機(jī)拍攝后收工繪制裂縫展開圖，裂縫寬度的測量位置為構(gòu)件的側(cè)面相應(yīng)于受拉主筋高度處。最大裂縫寬度應(yīng)在使用狀態(tài)短期試驗(yàn)荷載持續(xù)15min結(jié)束是進(jìn)行量測。本次試驗(yàn)較為特殊，最終試件并未破壞，沒有裂縫產(chǎn)生，試驗(yàn)用千斤頂最高提供500kN，當(dāng)荷載加到最大時并未出現(xiàn)裂縫。因此最終沒有收集到任何裂縫數(shù)據(jù)與圖像，試驗(yàn)失敗。4.4 裂縫發(fā)展及破壞形態(tài)實(shí)驗(yàn)前將柱四面用石灰漿刷白，試件經(jīng)測量為：bhl=145mm154mm651mm。初始沒有嚴(yán)重?fù)p傷及裂縫，最終沒有因?yàn)楹奢d產(chǎn)生裂縫，各級荷載作用下沒有裂縫及其他損傷產(chǎn)生，沒有出現(xiàn)破壞。下圖為試驗(yàn)后短柱照片，沒有裂縫出現(xiàn)

18、。試驗(yàn)后短柱如下圖10：圖105. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并得出的曲線等分布規(guī)律圖見上述各表格后曲線圖。曲線圖走勢并未有異常，試驗(yàn)過程同樣正常，因此所獲數(shù)據(jù)應(yīng)該合理。但試驗(yàn)實(shí)際情況為短柱沒有被壓壞，試驗(yàn)失敗，因此其中必然存在異常因素導(dǎo)致試驗(yàn)最終失敗。在此采用采用混凝土結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）（顧祥林主編）第六章中介紹的方法計算偏心受壓構(gòu)件的開裂荷載和承載力。 經(jīng)計算得 為小偏壓。得出小偏心受壓試件極限承載力計算為試驗(yàn)時由于加載千斤頂最大加荷量為500kN，而實(shí)際加載時加載到480kN左右便很難再加載上去，而且可能由于本試件較為特殊，試件材料強(qiáng)度可能略高，因此最終約在480kN左右時也沒有破壞。6 結(jié)論對于本次試驗(yàn)，由于其中存在的部分原因?qū)е伦罱K試驗(yàn)失敗，因此對于失敗的可能的原因進(jìn)行分析非常有意義。首先，試驗(yàn)最終當(dāng)加載到計算得出的極限承載力時也沒有出現(xiàn)裂縫，說明計算值應(yīng)該比