适筋梁受弯性能试验混凝土实验方案.doc

适筋梁受弯性能试验1.适筋梁受弯破坏机理：当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段。第一阶段弹性阶段（阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组合的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩称为开裂弯矩。第二阶段带裂缝工作阶段（阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力激增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩称为屈服弯矩。第三阶段破坏阶段（阶段）：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏属于延性破坏。2.试验目的:通过适筋梁的受弯实验：1） 学会预估裂缝出现位置及发展，观察裂缝，测量裂缝宽度，描述裂缝状态2） 学会分析裂缝形成及发展原因3） 观察适筋梁受弯破坏的三个典型阶段（弹性阶段、带裂缝工作阶段、破坏阶段）的特征4）利用数据做出有关钢筋与混凝土的挠度、应变、应力等指标的图形，分析各阶段相关指标的变化原因。5计算梁的抗弯性能。3.试验装置：试验装置见图1： 图1 梁受弯试验装置图加载设备为千斤顶。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。4.加载方式：试件的加载简图见图2： 图2 试件加载简图试件剪力图见图3： 图3 试件剪力图 试件弯矩图见图4： 图4 试件弯矩图1) 单调分级加载机制：深受弯试验采用单调分级加载，每次加载时间间隔15分钟。加载前，为检查仪器仪表读数是否正常，需要预加载，预加载所使用的荷载是分级加载的前2级。对于适筋梁，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%；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%；当试件开裂后，每级荷载值10%的承载力试验荷载计算值的级距；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；加载到临近破坏前，拆除所有仪表，然后加载至破坏。2）开裂荷载实测值确定方法：对于正截面出现裂缝的试验构件，可采用下列方法确定开裂荷载实测值：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；连续布置应变计法：在截面受拉区最外层表面，沿受力主筋方向在拉应力最大区段的全长范围内连续搭接布置应变计监测应变值的发展，取任一应变计的应变增量有突变时的荷载值作为开裂荷载实测值。3）承载力极限状态确定方法：对于梁试件进行受弯承载力试验时，在加载或持载过程中出现以下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受拉主筋拉断受拉主筋处最大垂直裂缝宽度达到1.5mm挠度达到跨度的1/30受压区混凝土压碎5.试件设计：1） 试件参数：1）试件截面尺寸：bhl=1502001800mm 2)混凝土强度等级： 30mpa，, 3)纵向受拉钢筋种类： hrb400，, 4)箍筋种类:hpb300(纯弯段无箍筋） 5）纵向钢筋混凝土保护层厚度：25mm2) 配筋设计：,对于适筋梁，应满足，取得极限承载弯矩计算：,联立解得,即箍筋设计：,带入,解得,取双肢箍，得s=289mm,根据规范要求s取150mm,为保证试件受弯破坏而不是受剪破坏，取吊筋设计：规范吊筋强度取值,选用架力筋按构造要求取3）试件加载估算：1）开裂弯矩估算：，其中，计算得：,2）屈服弯矩估算：,3) 极限弯矩计算：，得,6.量测内容：1） 混凝土的平均应变：在梁跨中一侧布置4个位移计，位移计间距见图5，标距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5。 图5 应变测点布置图2） 纵向钢筋应变：在试件纵向受拉钢筋中部粘贴电阻应变片，以测量加载过程中钢筋的应力变化，测点布置如图6。200700200700 图6 纵向应变片布置及详图 3) 挠度：挠度测点布置在构件跨中或挠度最大的部位截面对中轴线上，如图7。加载前，在没有外荷载的条件下测读仪表的初始读数，实验时，在每级荷载下，在规定的荷载持续时间结束时测量构件的变形. 图7 挠度测点布置4) 裂缝：试验前将梁两个侧面用石灰浆刷白，并绘制50mm50mm的网格。试验时借助放大镜用肉眼寻找裂缝，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测量各级荷载作用下的裂缝宽度、长度及裂缝间距，并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侧面相应于受拉主筋高度处。最大裂缝宽度在使用状态短期试验荷载值持续15min结束时进行测量。7.实验记录表格： 梁裂缝绘制记录试验名称：_试件编号：_记录内容：_