《建筑結構試驗》答案.doc

建筑結構試驗實踐環(huán)節(jié)（課程編號：2448）鋼筋混凝土受彎梁試驗報告助考學校： 準考證號： 學生姓名： 成 績： 時間：2 0 年 月 日鋼筋混凝土受彎梁試驗報告一、試驗目的 1、掌握制訂混凝土結構構件試驗方案的原則，設計鋼筋混凝土簡支梁的制作方案、受彎破壞的加荷方案和測試方案。 2、熟悉常用鋼筋混凝土構件制作及測試系統(tǒng)的組成，能根據(jù)試驗設計量程和精度要求準確選擇試驗設備和測量儀器。 3、初步掌握試驗量測數(shù)據(jù)的整理和分析技術，正確撰寫試驗報告。4、深化所學知識，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力，提高科研興趣。二、試件設計和制作1、步驟 （1）設計鋼筋混凝土梁截面尺寸及配筋，在結構實驗室按設計圖紙要求進行鋼筋下料。設計鋼筋混凝土梁如圖1，梁長1500mm，計算跨徑為1350mm，截面尺寸為125235mm。采用C20混凝土，縱筋為HRB335，箍筋級別為HPB235。1500610023528222125多余圖1 鋼筋混凝土梁截面尺寸 （2）按設計綁扎鋼筋，形成骨架，轉運到工程訓練中心。 （3）按混凝土梁截面尺寸選擇好模板，支好模板，將模板內表面涂一薄層脫模劑以備脫模方便；將制作完的鋼筋籠按設計要求放入模板內，模板內事先放有設計好的保護層墊塊。 （4）將拌合均勻的混凝土裝入模板內，填充飽滿，振搗密實，并制作立方體試件。 （5）在自然條件下養(yǎng)護28天，幾天后拆除模板，注意澆水。 （6）將混凝土梁和試件運至實驗室，按照預定方案進行承載力試驗，觀測裂縫的產(chǎn)生與開展情況，記錄試件受力各個過程的現(xiàn)象，直至試件破壞，并與預測結果比較，完成試驗報告。 2、試件檢查 在養(yǎng)護28天后，進行試驗。試件實際尺寸：鋼筋混凝土梁長1.5m，高235mm，寬125mm；混凝土立方體試件尺寸：150150150mm。試件外觀特征：鋼筋混凝土梁底面、側面平滑，頂面略顯粗糙，混凝土顏色基本一致，少部分區(qū)域略有顏色不均現(xiàn)象，呈黑色狀，無鋼筋裸露現(xiàn)象，無流漿現(xiàn)象，底部存在個別蜂窩。三、測試方案試驗全過程要測讀荷載施加力值、撓度和應變的數(shù)據(jù)。1、試驗設備表1 試驗設備一覽表儀器名稱液壓千斤頂加載平臺百分表電阻應變片電阻應變儀數(shù)量11151 2、測點布置 采取在梁跨中施加一集中力作用，跨中位置較為薄弱，且撓度最大，應力較大，故將測點布置在跨中位置，分別測定跨中位置撓度、受拉區(qū)邊緣應變、受壓區(qū)邊緣應變及中間區(qū)域應變。測點布置如圖2所示。百分表混凝土應變片試驗梁圖2 鋼筋混凝土梁測點布置圖應變片測點編號如圖3。23512345 12510 60 55 50 50 10圖3 混凝土應變測點位置及編號 3、受彎破壞的加載方案 1）加載圖式450 450 450試驗梁圖4 鋼筋混凝土梁加載圖式 2）加載方式 （1）預加載：將混凝土梁的自重和梁上跨中位置處墊板、千斤頂?shù)仍O備重作為預加載值。 （2）正常使用荷載試驗和破壞試驗加載 荷載分級原則：在正常使用荷載以內，每級取其荷載值的20%，一般分五級加至標準荷載；超過正常使用荷載后，每級取其荷載值的10%，當荷載加至承載力試驗荷載計算值的90%以后，每級取正常使用荷載的5%，直至破壞。 3）卸載：當試件破壞后卸載，清理實驗室，整理資料。四、混凝土立方體試件抗壓強度試驗1、將試件從養(yǎng)護地點取出后及時進行試驗，先將試件表面和上下承壓面擦干凈。2、將試件安放在試驗機的下壓板上，立方體的中心與試驗機下壓板中心對準，落上壓板，當上壓板與試件接近時，調整試件與試驗機，使接觸均衡。 3、連續(xù)均勻加荷。 4、當試件接近破壞并開始急劇變形時，停止加壓，直至試件破壞，記錄破壞荷載。清理破壞的試件。5、根據(jù)破壞荷載，計算混凝土抗壓強度，實測混凝土強度為27.3MPa。五、試驗荷載計算根據(jù)混凝土抗壓強度，計算梁開裂荷載和破壞荷載。六、梁受彎加載試驗 1、試驗步驟 （1）安裝試件，標好測點位置，用砂紙打磨后涂AB膠，4個小時后打磨，用丙酮清洗干凈。 （2）安裝儀器儀表，在跨中位置下方安放百分表，在應變片測點位置貼應變片，并焊接線路，聯(lián)線調試。 （3）試驗準備就緒后，首先預加一級荷載，觀察所有儀器是否工作正常。加載前讀百分表和應變儀，檢查有無初始裂縫并記錄。 （4）按加載方案加載，每級加載后等試件變形趨于穩(wěn)定后，再仔細測讀儀表讀數(shù)，待校核無誤，方可進行下一級加荷，直至加到破壞為止。加載過程中注意觀察梁有無裂縫等。 （5）構件裂縫較大時拆除記錄撓度的百分表，繼續(xù)加載至完全破壞時，記下破壞荷載值。 （6）整理分析試驗結果。2、試驗記錄表2 梁受彎試驗計錄表序號荷載（KN）位移（mm）應變12345100000002280.120-0.117-0.011-0.059713380.410-201-9-991444480.930-347-10-1722635581.380-477-9-2333756681.890-622-10-3065007782.440-772-18-3776168883.570-935-36-4597259984.99960-1060-54-5348193、試驗結果整理分析（1）在下圖上畫出梁的裂縫開展和破壞形態(tài)圖。（2）在下圖中畫出梁的荷載變形曲線圖。（3）對表2實測數(shù)據(jù)進行判別，選擇有效測點數(shù)據(jù)，畫出梁跨中截面在各級荷載作用下的截面應變分布圖，并驗證平截面假定。由圖3所示各測點位置及平截面假定可知，測點3應為中和軸附近，即應變較?。欢鴾y點1應變應較測點2大，且為壓應變；測點4可能為壓應變，亦可能為拉應變，但從表中數(shù)據(jù)看，其測值不合理，判定為失效測點；故有效測點為測點2、測點3和測點5。上圖中給出了各級荷載下跨中截面各測點應變情況圖，從圖中可以看出，跨中截面從加載至破壞各階段，基本呈一條直線，即同一截面在受荷前后基本保持一平面，符合平截面假定。 （4）試述試驗現(xiàn)象，并判定試驗梁的破壞屬于延性破壞，還是脆性破壞？是適筋梁，還是超筋梁？荷載為28KN時，裂縫開始出現(xiàn)但數(shù)量較少，裂紋細微長度較短，集中在純彎段，裂縫的寬度為0.03mm左右；荷載為38KN時，裂縫數(shù)量逐漸增加，裂紋逐漸變長，支座端開始出現(xiàn)裂紋，裂縫的寬度為0.05mm左右；荷載為48KN時，裂縫數(shù)量繼續(xù)增加，裂紋繼續(xù)變長，分枝狀裂縫開始出現(xiàn)，裂縫的寬度為0.08mm左右；荷載為68KN 時，裂縫數(shù)量持續(xù)增加，裂紋持續(xù)變長，裂縫的寬度為0.1mm；荷載為78KN時，裂縫的寬度為0.2mm。隨著荷載的增加，裂縫越多越大；在荷載為98KN時，構件破壞。從上述試驗現(xiàn)象可知，試件從屈服至破壞過程中，荷載增幅較小，但跨中撓度有較大增幅，且受力鋼筋達到屈服后，受壓區(qū)混凝土被壓碎破壞，屬于典型的適筋梁破壞特征，具有較好的延性。 （5）試件受力情況分析答：試驗構件受到混凝土梁的自重和梁上跨中位置處墊板、千斤頂?shù)仍O備重力作用，方向向下，兩端支座處的受到支座反力，方向向上，試驗過程中，通過千斤頂施加的集中荷載，方向向下。在集中荷載加載過程中的受力情況，梁兩端三分之一段內截面所受剪力比較大，跨中三分之一則只受彎矩作用，即處于純彎曲狀態(tài)?？缰袡M截面上下部受拉，上部受壓，隨著外力的增加。通過理論分析如下：正截面承載力分析已知構件混凝土為C20，則fc=9.6MPa，b=125mm，b=0.55，c=20mm，縱筋為HRB335，則fy=300MPa，As=760mm2由則由理論計算可知該試驗構件梁為超筋梁，試驗結果可以看出有明顯的三個階段屬于適筋梁。理論和實驗結果有離散差別。則取可計算得出則Fu=66.38kN由上述理論計算可知，構件承載力取Fu=66.38kN，理論結果比試驗結果偏小。 （6）梁受彎試驗撓度觀測方案是否合理？如何改善？并圖示不合理，應在支座處設置位移觀測點（參考點），跨中撓度值應為：中間測點減去兩支座測點平均值。（7）分析探討影響試驗定量分析的誤差的產(chǎn)生原因，并根據(jù)梁受力特點和實測數(shù)據(jù)，指出哪些測點的數(shù)據(jù)誤差大，不可信？答：1）實驗操作過程誤差。 2）儀器誤差。 3）記錄誤差。 4）鋼筋在加載停止時，可能出現(xiàn)回縮。由圖3所示各測點位置及平截面假定可知，測點3應為中和軸附近，即應變較??；而測點1應變應較測點2大，且為壓應變；測點4可能為壓應變，亦可能為拉應變，但從表中數(shù)據(jù)看，其測值不合理，判定為失效測點。故其對應的數(shù)據(jù)是不可信的。七、試驗心得體會。10