《建筑结构试验》实验报告之混凝土简支梁的破坏性试验

建筑结构试验实验报告课程名称： 建筑结构试验 实验名称：混凝土简支梁的破坏性试验 院 （系）： 土木工程学院 专 业： 土木工程专业 2008 年 建筑结构试验实验报告课程名称：建筑结构试验实验项目名称：试验3 钢筋混凝土简支梁试验 实验类型：综合性实验地点：结构实验室 实验日期； 2008年 一、实验目的和要求1、掌握制定结构构件试验方案的原则及试验的加荷方案和测试方案。2、观察钢筋混凝土试件从开裂、受拉钢筋屈服、直至受压区混凝土被压碎这三个阶段的受力与破坏的过程。3、能够对使用使用荷载作用下受弯构件的强度、刚度以及裂缝宽度等进行正确计算。4、进一步学习常用仪表的选择和使用操作方法。5、掌握测量数据的整理、分析和表达。二、实验内容 1、试件的安装:由四人把电阻应变片粘贴好的砼试件抬到结构试验室安装地，另外四人把反力架的螺帽旋开把钢横梁（每两人抬一边），再把试件搁置到横梁上。量取距离做好记号，安装分配梁并固定好；同时，另外同学把电阻应变片导线与静态电阻应变仪连接好，并做好记录进行编号一一对应检查，确保准确无误。取分配梁的中间点位置安装液压千斤顶（在其上面有机械式传感器）。最后再次检查各螺帽是否拧紧，检查导线是否一一对应，检查仪器是否正常工作。 2、试验过程：第一步，预先加荷载，以确保仪器能正常工作和各接触点接触是否到位。第二步，开始按照预先设定的荷载进行加载。在加载的同时，我们在观察构件表面的和仪器数据。第三步，在加载到我们预先计算好开裂荷载前时，我们特别的慢慢的加载防止因为加载过快而导致不能看得到开裂的准确荷载。在这一步，看到在荷载作用下，梁上部受拉混凝土开始出现裂缝，随着荷载加大，裂缝不断延伸，宽度不断扩大。第四步，当构件出现裂缝后，就一直加载到受压区混凝土被压碎。在这过程中看见混凝土被慢慢的压碎。三、加载和测试方案设计1、 利用静载反力试验台上液压设备和荷载分配梁系统，对梁跨三分点处施集中荷载，使梁在跨中形成纯弯段。因此，在纯弯段内任选两个截面，沿梁高度上分别布置四个混凝土应变测点，以观测该截面处混凝土压应变和中和轴的变化情况。在梁纯弯段内受拉钢筋的五个截面处布置了10个应变测点 ，以观测钢筋的应变状态。为了试件的变形情况，沿梁长（包括梁的跨中和两个集中力作用点处）布置了一定数量的位移传感器。考虑到支座处可能也有下沉，在支座处也安装了位移表。具体测点布置方案如图1所示（挠度、应变等）2、 荷载分级原则上是以正常使用阶段荷载标准值的20%为一级，开裂荷载附近加载量应适当减少，不宜大于正常使用阶段荷载标准值的5%。超过正常使用极限状态以后，每级加载量减少至荷载标准值的10%，接近极限承载能力时，每级荷载不宜大于5%。3、量程和精度要求选择各种量测仪器仪表本次试验采用如下仪表：a)混凝土应变h1-h8，采用附着式应变计测量；b)受拉主筋应变s1- s10，采用静态电阻应变仪和函数记录仪；c)梁的挠曲变形f1-f19，采用百分表、千分表和位移计。错误！未指定主题。图1 加荷装置图1-钢筋混凝土梁 2-百分表 3-电阻应变片 4-分配梁 5-千斤顶 6-荷载数显仪 7-力传感器主筋: HPB235(Q235) 箍筋: HPB235(Q235) 第一排纵筋合力中心至近边距离: 35 mm跨中弯矩调整系数: 1.00 支座弯矩调整系数: 1.00 最大裂缝宽度: 0.30 mm自动计算梁自重: 是 由永久荷载控制时永久荷载分项系数gG1: 1.35由可变荷载控制时永久荷载分项系数gG2: 1.20 可变荷载分项系数gQ: 1.40可变荷载组合值系数yc: 0.70 可变荷载准永久值系数yq: 0.40四、仪器名称及主要规格序号仪器名称数量序号仪器名称数量1静载反力试验装置1套9X-Y函数记录仪1台220t液压千斤顶配高压油泵1台10电测位移计1台3荷载分配梁1根11千分表0块420t或10t荷载传感器1个12百分表3块5滚动和铰支座若干13附着式应变计的标脚16个6支撑架2个14附着式应变计的测杆8个7静态电阻应变仪2台15磁性表座19个8动态电阻应变仪0台16螺丝刀、导线等器材和工具五、实验步骤1实验前准备工作。 A、试件表面刷白，划线。B、分配梁的位置确定。C、电阻应变片的粘贴。D、试件安装就位。E、焊接导线，测点编号。F、仪表安装及标定。G、准备记录。2实验过程 A、调整仪表，试机对各测点进行检查。 B、进行13次的预加载，预载值为开裂弯矩的百分之三十。观测数据，观察试件、装置和仪表工作是否正常并及时排除故障。预载值必须小于构建的开裂荷载。 C、正式试验，自重及分配梁等应作为第一级荷载值，不足开裂荷载的百分之二十的，用外加加荷载补足。每级停歇5min，并在前后两次加载的中时间内读数。六、实验结果及分析1.原始资料，测出如下数据：（1）试件的实际尺寸：b=120mm h=200mm l=2000mm =308（2）试件的材料性能：=9.6N/ =210N/ =2.1N/ =2.55N/（3）截面的有效高度h0=h-as=200mm-30mm-7mm=163mm；由公式得弯矩设计值：所以简支梁荷载设计值F=M/L1 其中L1=620mm 计算得2、试验测量记录表：位移测量（mm）梁上应变片读数（）钢筋应变（ ）序号荷载2345612100.8411.1112.292-54-53-17617494823000.9411.1502.205-46-40-2486016316336300.9421.4162.038-128-1022321826729728249000.9431.8331.950-205-16444364447460450512000.9424.0102.098-325-244174768844839840615000.9414.0422.348-386-2862601038110112101250718000.9455.9622.648-467-3463701340144314651460820000.9439.8753.943-527-39645315601695186118683、计算： （1）荷载挠度关系、跨中挠度见下表：百分表读数（mm）位移表（mm）跨中挠度序号荷载=-0.841=-1.111=-2.292-1/2（+）100.8411.1112.292000023000.9411.1502.2050.1000.0390.0870.055036300.9421.4162.0380.1010.3050.2540.127549000.9431.8331.9500.1020.7220.3420.5000512000.9424.0102.0980.1012.8990.1942.7515615000.9414.0422.3480.1002.9310.0561.2355718000.9455.9622.6480.1044.8510.3564.6210820000.9439.8753.9430.1028.7641.6517.8875（2）荷载应变关系表格：序号12345678荷载030063090012001500180020005号应变-1722344174260370453（3）弯矩挠度关系，理论弯矩M=Pa/2=1/21.86/39.8F,F代表荷载。序 号12345678荷载（kg）03006309001200150018002000弯矩(KN.M)00.931.9532.7903.724.655.586.20挠度00.05500.12750.50002.75151.23554.62107.88754、理论弯矩（如图2）与实测弯矩（如图3）比较： 错误！未指定主题。结论：理论弯矩计算均匀增大，而实测弯矩值产生突变，不符合要求。其原因是：A、构件的平整度，截面尺寸是否准确、混凝土实际保护层的厚度等施工质量会使计算值与实际抗弯承载力产生差异。B、应变片的粘贴位置会产生差异;传感器的精度会产生差异;百分表的位置影响;手持式应变仪的读数影响。C、应变片的温度补偿产生差异;选用设备的量程不合理;读数间隔时间相差过大。D、各种人为因素，仪器操作的熟练程度;实验时仪表出现碰撞;度数出现误差;没有预加载。七、讨论1在试验过程中开裂荷载、屈服荷载及极限破坏荷载如何确定？（1）开裂荷载是出现混凝土上部第一条裂缝时所施加的荷载。（2）屈服荷载是钢材开始发生塑性变形时的荷载，是钢筋抵抗塑性变形的力值，分为上屈服载荷和下屈服载荷。 （3）极限破坏荷载是指材料在达到承载力极限状态时所施加的荷载。2. 描述梁荷载作用下梁跨中挠度变形曲线的特点，并结合试验现象及已有知识加以分析。 梁的挠度远小于跨长，梁变形后的轴线是一条平坦的曲线，梁的跨中挠度最大，支座处挠度最小。3. 综合试验结果，简要描述简支适筋梁受弯破坏的三个阶段的主要特征。 第一阶段，即截面开裂前 当荷载很小时，截面上的内力很小，应力与应变成正比，截面的应力分布为直线，此受力阶段称为第阶段。 当荷载不断增大时，截面上的内力也不段增大，受拉区的应力图为曲线。当荷载值达到一定数值时，受拉区边缘的混凝土可达到其实际的抗拉强度和抗拉极限应变值。截面处在开裂前的临界状态，此受力状态称为第a阶段。 第二阶段，即从截面开裂到受拉区纵向受力钢筋开始屈服的阶段 截面达到a后，荷载只要稍有增加，截面立即开裂，截面上应力发生重分布，钢筋的应力突然增大，受拉区混凝土出现明显的塑性变形，应力图为曲线，称为阶段。 荷载继续增加，钢筋和混凝土的应力不断增大。当荷载达到某一值时，受拉区纵向钢筋开始屈服，钢筋应力达到屈服强度，称为a阶段。 第三阶段，破坏阶段 钢筋屈服后，塑性变形急剧增加，裂缝迅速开展，并向受压区延伸，受压区面积减少，受拉区混凝土压应力迅速增大，称为段。 荷载不变时，裂缝急剧开展，受压区混凝土出现纵向裂缝，混凝土完全被压碎，截面发生破坏，称为a阶段。八、结论 通过本次试验，我充分的认识到结构试验的计划性和严谨性，必须事先做好理论方面的工作，做好相应的计算、表格，而且要非常的熟悉试验流程和注意事项。用以保证试验的准确性。同时，我们严谨而耐心细心的状