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文档简介
1、钢筋混凝土梁正截面实验一、实验目的1. 通过对钢筋混凝土梁的承载力、应变、挠度及裂缝等参数的测定,熟悉钢筋混凝土受弯构件正截面破坏的一般过程及其特征,加深对书本理论知识的理解。2. 进一步学习常规的结构实验仪器的选择和使用操作方法,培养实验基本技能。3. 掌握实验数据的整理、分析和表达方法,提高学生分析与解决问题的能力。二、实验设备和仪器1. 试件钢筋混凝土简支梁1根、尺寸及配筋如图所示。 混凝土设计强度等级:C25钢筋:纵筋28, 级(实际测得钢筋屈服强度为390Mpa,极限抗拉强度为450 Mpa)箍筋:6100, 级 试件尺寸: b100mm; h150mm; L1100mm; 制作和养
2、护特点:常温制作与养护2实验所需仪器:手动油压千斤顶1个,测力仪及压力传感器各1个;静态电阻应变仪一台;百分表及磁性表座各3个;刻度放大镜、钢卷尺;支座、支墩、分配梁。三、实验方案 为研究钢筋混凝土梁的受力性能,主要测定其承载力、各级荷载下的挠度和裂缝开展情况,另外就是测量控制区段的应变大小和变化,找出刚度随荷载变化的规律。 1. 加载装置 梁的实验荷载一般较大,多点加载常采用同步液压加载方法。构件实验荷载的布置应符合设计的规定,当不能相符时,应采用等效荷载的原则进行代换,使构件实验的内力图与设计的内力图相近似,并使两者的最大受力部位的内力值相等。 作用在试件上的实验设备重量及试件自重等应作为
3、第一级荷载的一部分。确定试件的实际开裂荷载和破坏荷载时,应包括试件自重和作用在试件上的垫板,分配梁等加荷设备重量(本实验梁的跨度小,这些影响可忽略不计)。 2. 测试内容及测点布置 测试内容钢筋及混凝土应变、挠度和裂缝宽度等。 本次实验测试具体项目:正截面应变;纵向受力钢筋应变;梁挠度;裂缝发展情况;开裂荷载;屈服荷载;破坏荷载。 纯弯区段混凝土表面布置5个电阻应变片(自行设计测点位置),实验前完成应变片粘贴工作。另外梁内受拉主筋各布有电阻应变片1片。 挠度测点三个:跨中点,支座沉降点(2个)。 3. 实验步骤 实验为半开放式:实验前,学生应仔细阅读实验指导书,了解实验过程,在指导教师解答提问
4、、讲明注意事项之后,由学生自己提具体实施方案,经指导教师同意后,分组(每组不多于10人)自行操作实验。教师给出实验所需的仪器设备并实时指导。 具体实验步骤如下: (1)考察实验场地及仪器设备,听实验介绍,写出实验预习报告。 (2)试件安装及实验装置检查。a. 安装支座、试件。要求位置准确、稳定、无偏斜。b. 贴电阻应变片(程序为:构件表面磨平处理;表面清洗;贴应变片:不作防护),要求位置准确;粘贴牢固,无气泡等;c. 安装百分表。要求垂直、对准; 图32加载装置图d. 安装分配梁。分配梁支撑位于梁跨的三分点处。要求位置准确、稳定、无偏斜。e. 安装手动油压千斤顶和压力传感器。连接传感器和测力仪
5、。要求位置准确、稳定、无偏斜。f. 最后检查实验装置是否稳定、偏斜及位置是否准确;仪表是否正常工作。(3)测量梁实际跨度、截面尺寸、加载点位置、混凝土应变片位置等。 (4)预加载实验(按破坏荷载的20考虑,)。按13级预加载(0-2kN-3kN-4kN),测读数据,观察试件、装置和仪表工作是否正常并及时排除故障。预载值的大小,必须小于构件的开裂荷载值。然后卸载至0。 (5)仪表调零或读仪表初值并记录。画记录图、表,作好记录准备。 (6)正式加载实验。 本次实验加载制度:分级加载,混凝土开裂前,每级加载2kN,开裂后,每级加载4kN,纵向钢筋受力屈服后,按跨中位移控制,每级加载2mm。加载每级停
6、歇时间5分钟,在读数稳定时读数并记录,数据填入记录表内。4注意事项(1) 进行破坏实验时,应根据预先估计的可能破坏情况做好安全防范措施,以防损坏仪器设备和造成人员伤亡事故。(2) 随着实验的进行注意仪表及加荷载装置的工作情况,细致观察裂缝的发生、发展和构件的破坏形态。裂缝的发生和发展用眼睛观察,裂缝宽度用刻度放大镜测量,在标准荷载下的最大裂缝宽度测量应包括正截面裂缝和斜截面裂缝。正截面裂缝宽度应取受拉钢筋处的最大裂缝宽度,测量斜裂缝时,应取斜裂缝最大处测量。每级荷载下的裂缝发展情况应随实验的进行在构件上绘出,并注明荷载级别和裂缝宽度值。 当试件达到承载能力极限状态时,注意观察试件的破坏特征并确
7、定其破坏荷载值。规定:当发现下列情况之一时,即认为该构件已经达承载能力极限状态(破坏)。 依据“钢筋混凝土预制构件质量检验评定标准”,试件的破坏荷载值: 1)正截面强度破坏。l 受压混凝土破损;l 纵向受拉钢筋被拉断;l 纵向受拉钢筋达到或超过屈服强度后致使构件挠度达到跨度的150,或构件纵向受拉钢筋处的最大裂缝宽度达到1.5mm。2)斜截面强度破坏l 受压区混凝土剪压或斜拉破坏;l 箍筋达到或超过屈服强度后致使斜裂缝宽度达到1.5mm;l 混凝土斜压破坏。 3)受力筋在端部滑脱或其它锚固破坏。5实验记录参考图表 (1)应变记录参考表荷载测点1测点2测点3测点4测点5测点6测点70.42854
8、791-135515858323-3752.33862802-126515839357-3364.32868810-122510814384-3426.44874817-117503788415-3168.4874824-105497754525-23010.41856802-1255097187817614.36835784-129523665110238018.45830780-131519816138766322.4828779-131515565168195026.35828778-1335115051966125830.29828779-13151144222781501 (2)挠度
9、记录参考表挠度荷载1点2点3点05.21.074.630.425.011.324.422.334.851.494.324.324.721.594.256.444.671.714.28.44.611.964.1710.414.542.594.114.364.393.164.0318.454.263.843.9522.44.164.613.8526.354.085.543.7930.294.027.744.04 (3)裂缝记录主裂缝位置,距左支座54CM处长度(MM)相应荷载(KN)0.048.410.07510.410.114.360.418.450.40522.40.626.361.230.2
10、9四实验分析1、 截面应力、应变分析 (1)绘制截面应变图应变变量加载(KN)2.334.326.448.410.4114.3618.4522.426.3530.29测点181420202-19-24-26-26-26测点21119263311-7-11-12-13-12测点391318301064424测点40-5-12-18-68-40-4-4测点5-19-44-70-104-140-193-42-293-353-416(2) 绘制荷载-钢筋应变曲线应变变量加载2.334.326.448.410.4114.3618.4522.426.3530.29测点6346192202458779106
11、4135816431955测点7933591454517551038132516331876平均22577617445476710511342163819162、 挠度分析(1) 计算理论值加载F(KN) 2.334.326.448.410.4114.3618.4522.426.3530.290.410.771.141.491.852.553.283.984.685.38(2) 分析各点实测挠度值 由于支座沉降影响加载(KN) 2.334.326.448.410.4114.3618.4522.426.3530.290.30.50.670.961.672.343.13457.1 (3)绘制荷载挠
12、度曲线(理论、实测曲线) (4)挠度结果比较加载F(KN)2.334.326.448.410.4114.3618.4522.426.3530.29挠度比值i0.730.650.590.640.90.920.9511.071.32差异原理:由上表可知,和在加载初期就存在一定数值,但随着加载过程的进行,与渐渐接近直到相仿,最后随着加载末期,两者的差值又突然变大。 加载前期与不同主要是因为由于百分表的安装和灵敏程度,加之前期加载程度低,挠度变化不明显,所以致使我们测量的实际值与理论值有差异。 加载后期与的不同则主要是因为,加载前后(30.29)混凝土试件已经破坏,导致挠度变化很大,从而使与相差较大。3、开裂荷载、屈服荷载、破坏荷载荷载大小(KN)开裂荷载屈服荷载破坏荷载测点18.46.4418.45测点28.418.45测点38.418.45测点48.422.4测点518.4530.29差异原因:(1)实验操作过程误差。 (2)仪器误差。 (3)记录误差。 (4)钢筋在加载停止时,可能出现回缩。4绘制开裂后各级荷载下的裂缝分布图5用文字叙述梁的破坏形态和特征 梁受到剪切破坏。随着荷载的增大,梁的剪弯区段内陆续出现几条裂缝,其中一条发展为主临界斜裂缝,临街斜裂缝出现后,梁承受的荷载还能继续增加,而斜裂缝伸展至荷载垫板下,直到斜裂缝顶
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