PAGE -PAGE14-《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗(yàn)土木工程專業(yè)11級(jí)2班姓名陳靜潔學(xué)號(hào)201110534213二零一三年十月仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備22.1試件特征22.2實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備22.3實(shí)驗(yàn)裝置2三、實(shí)驗(yàn)成果與分析3實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)圖31實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)圖32少筋破壞-配筋截面圖33適筋破壞-配筋截面圖34超筋破壞-配筋截面圖43.1少筋破壞：4（1）計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比，分析原因4（2）繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線5（3）繪制裂縫分布形態(tài)圖5（4）簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和開展的過程與機(jī)理6（5）簡(jiǎn)述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫的影響63.2適筋破壞：6（1）計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比，分析原因6（2）繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線7（3）繪制裂縫分布形態(tài)圖7（4）簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和開展的過程與機(jī)理9（5）簡(jiǎn)述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫的影響103.3超筋破壞：10（1）計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比，分析原因10（2）繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線11（3）繪制裂縫分布形態(tài)圖12（4）簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和開展的過程與機(jī)理12（5）簡(jiǎn)述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫的影響12四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與實(shí)驗(yàn)小結(jié)13

仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙城市建設(shè)學(xué)院（院、系）土木工程專業(yè)112班1組混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課學(xué)號(hào)13姓名陳靜潔實(shí)驗(yàn)日期2013.10.30教師評(píng)定實(shí)驗(yàn)一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馐軓潣?gòu)件正截面的承載力大小、撓度變化及裂縫出現(xiàn)和發(fā)展過程；觀察了解受彎構(gòu)件受力和變形過程的三個(gè)工作階段及適筋梁的破壞特征；（3）測(cè)定或計(jì)算受彎構(gòu)件正截面的開裂荷載和極限承載力，驗(yàn)證正截面承載力計(jì)算方法。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備：試件特征（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，試驗(yàn)梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，縱向受力鋼筋強(qiáng)度等級(jí)（2）試件為b×h=250×600mm2,縱向受力鋼筋的混凝土凈保護(hù)層厚度為20mm。少筋、適筋、超筋的箍筋都是12@80，保證不發(fā)生斜截面破壞；縱向受力鋼筋的混凝土凈保護(hù)層厚度為20mm。（3）梁的受壓區(qū)配有兩根10的架立筋，通過箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。試驗(yàn)儀器設(shè)備：（1）靜力試驗(yàn)臺(tái)座、反力架、支座與支墩（2）手動(dòng)式液壓千斤頂（3）20T荷重傳感器（4）YD-21型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀（5）X-Y函數(shù)記錄儀（6）YJ-26型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及平衡箱（7）讀數(shù)顯微鏡及放大鏡（8）位移計(jì)（百分表）及磁性表座（9）電阻應(yīng)變片、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)裝置：3.實(shí)驗(yàn)成果與分析，包括原始數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)與曲線、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制曲線等。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)圖少筋破壞-配筋截面：加載：（注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy時(shí)的荷載值、破壞荷載值）加載：Fcr適筋破壞-配筋截面加載：（注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy時(shí)的荷載值、破壞荷載值）加載：Fcr=16.7KNF超筋破壞-配筋截面加載：（注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy時(shí)的荷載值、破壞荷載值）加載：Fcr=34.06KN3.1少筋破壞：（1）計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值對(duì)比，分析原因。理論計(jì)算Ah0由于α1所以M≤開裂彎矩xcrM=0.178KN·M開裂荷載Fcr極限彎矩xuM極限荷載F（單位:kN·m）計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值開裂彎矩0.17838.04極限彎矩47.0235.26（單位:kN）計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值開裂荷載0.06413.586極限荷載16.7912.593通過分析對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：=1\*GB3①計(jì)算鋼筋混凝土開裂時(shí)的受壓區(qū)高度x，采用了fc即混凝土軸心強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，實(shí)際上在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候那個(gè)力并沒有這么大；=2\*GB3②各階段的計(jì)算值都是開裂、破壞現(xiàn)象出現(xiàn)前的荷載，但是實(shí)驗(yàn)給出的荷載是現(xiàn)象發(fā)生后的荷載；=3\*GB3③破壞荷載與屈服荷載的大小相差很??；=4\*GB3④整個(gè)計(jì)算過程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間。（2）繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線。（計(jì)算撓度）注：在很小荷載的作用下，少筋梁即破壞，撓度無法計(jì)算（3）繪制裂縫分布形態(tài)圖。（計(jì)算裂縫）注：少筋梁在裂縫出現(xiàn)到破壞期間時(shí)間極短，裂縫難以計(jì)算。（4）簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。=1\*GB3①在荷載為0.8KN時(shí)，梁處于彈性階段。在此階段混凝土的受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線和受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線都近似直線，因此基本上可看成混凝土在彈性范圍內(nèi)工作。而鋼筋此時(shí)也工作在彈性范圍內(nèi)，所以整根鋼筋混凝土梁可近似看成一根勻質(zhì)彈性梁。在加載過程中梁的剛度不變，變現(xiàn)為這一階段梁的撓度—荷載曲線基本為直線。在受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變?cè)龃筮^程中，受壓鋼筋拉應(yīng)力呈直線增加，受壓區(qū)壓力和受拉區(qū)合拉力也基本呈直線增加，由平截面假定可知，此時(shí)的受壓區(qū)高度應(yīng)近似保持不變。=2\*GB3②受拉混凝土呈現(xiàn)塑性到開裂破壞階段。在荷載此階段荷載只要增加少許，受壓區(qū)混凝土拉應(yīng)變超過極限拉應(yīng)變，部分薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫。在開裂截面，內(nèi)力重新分布，開裂的混凝土一下子（理論上）把原來承擔(dān)的絕大部分拉力交給受拉鋼筋，像鋼筋應(yīng)力突然增加很多，故裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度。此時(shí)受壓區(qū)混凝土也開始便顯出一定的塑性，應(yīng)力圖形開始呈現(xiàn)平緩的曲線。此時(shí)因?yàn)榕浣盥噬儆谧钚∨浣盥?，故一旦原來由混凝土承?dān)的拉力由鋼筋承擔(dān)后，鋼筋迅速達(dá)到屈服。受壓區(qū)高度會(huì)迅速降低，以增加內(nèi)力臂來提高抗彎能力。在受壓區(qū)高度降低的同時(shí)，荷載也會(huì)降低，直到由受壓區(qū)高度降低所提高的抗彎能力等于降低后的荷載所引起的彎矩時(shí)，受壓區(qū)高度才穩(wěn)定下來。在撓度荷載曲線上就表現(xiàn)為荷載有一個(gè)突然的下降。然后受壓區(qū)高度進(jìn)一步下降，鋼筋歷盡屈服臺(tái)階達(dá)到硬化階段，荷載又有一定上升。此時(shí)受壓區(qū)混凝土仍未被壓碎，即梁尚未喪失承載能力。但這時(shí)裂縫開展很大，梁嚴(yán)重下垂，也被視為已達(dá)破壞。（5）簡(jiǎn)述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫值越小，但配筋率的提高對(duì)減小撓度的效果不明顯。3.2適筋破壞：（1）計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值對(duì)比，分析原因。理論計(jì)算：AS=1964mh0=h-a開裂彎矩xMcr=2.19KN·開裂荷載Fcr=M屈服彎矩XMy==323.20KN·M屈服荷載Fy=Mya=極限彎矩xMu=540×1964×[556-極限荷載Fu=Mu（單位:kN·m）計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值開裂彎矩2.1946.76屈服彎矩323.20381.64極限彎矩477.75392.84（單位:kN）計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值開裂荷載0.7816.7屈服荷載115.30136.3極限荷載170.44140.3通過對(duì)比數(shù)據(jù)，分析計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在較大的誤差，有如下原因：=1\*GB3①在鋼筋混凝土開裂階段，σc的值不能確定，的值較大，故取計(jì)算所得的值偏小；=2\*GB3②實(shí)驗(yàn)值忽略梁的自重，但通過理論計(jì)算的方法已把梁的自重納入計(jì)算；（2）繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線。（計(jì)算撓度）理論計(jì)算：開裂撓度：σsqψ=1.1-0.65fBsB=Mf=S·M屈服撓度：極限撓度：以此類推，在不同的荷載下，可以得出相關(guān)數(shù)據(jù):F(kN)0.7842.8685.71115.30170.44M2.19120240323.20477.75σ2.305126.31252.62340502.89ψ0.20.7020.9020.951.0B12.227.7286.7416.546.34f(mm)0.26811.6153.2773.93112.72計(jì)算得出的荷載-撓度曲線：實(shí)驗(yàn)得出的荷載-撓度曲線：（3）繪制裂縫分布形態(tài)圖。（計(jì)算裂縫）最大裂縫寬度：（）屈服最大裂縫寬度：極限最大裂縫寬度：（4）簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。當(dāng)荷載達(dá)到136.3kN時(shí)，試件處在開裂至鋼筋屈服階段。一開始荷載只要增加少許，受拉區(qū)混凝土拉應(yīng)變超過極限抗拉應(yīng)變，部分薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫。在開裂截面，內(nèi)力重新分布，開裂的混凝土一下子（理論上）把原來承擔(dān)的絕大部分拉力交給受拉鋼筋，使鋼筋應(yīng)力突然增加很多，故裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度。此時(shí)受壓區(qū)混凝土也開始表現(xiàn)出一定的塑性，應(yīng)力圖形開始呈現(xiàn)平緩的曲線。此時(shí)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變突然增加很多，曲率急劇增大，受壓區(qū)高度也急劇下降，在撓度--荷載曲線上表現(xiàn)為有一個(gè)表示撓度突然增大的轉(zhuǎn)折（對(duì)配筋圖相對(duì)較大的梁這個(gè)轉(zhuǎn)折不明顯，但對(duì)配筋率較小的梁可以很明顯的看到荷載--撓度曲線上的這個(gè)轉(zhuǎn)折）。內(nèi)力重分布完成后，荷載繼續(xù)增加時(shí),鋼筋承擔(dān)了絕大部分拉應(yīng)力，應(yīng)變?cè)隽颗c荷載增量成一定的線性關(guān)系（不再像開裂時(shí)那樣應(yīng)變急劇增大），表現(xiàn)為梁的抗彎剛度與開裂一瞬間相比又有所上升，撓度與荷載曲線成一定的線性關(guān)系。隨著荷載的增加，鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變不斷增大，直至最后達(dá)到屈服前的臨界狀態(tài)。荷載達(dá)到140kN的過程是鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土達(dá)到峰值應(yīng)力階段。在此階段，隨著荷載的少許增加，裂縫繼續(xù)向上開展，混凝土受壓區(qū)高度降低（由于鋼筋應(yīng)力已不再增加而混凝土邊緣壓應(yīng)力仍持續(xù)增大的緣故，受壓區(qū)高度必須隨混凝土受壓區(qū)邊緣應(yīng)變?cè)黾佣档?，否則截面內(nèi)力將不平衡），中和軸上移，內(nèi)力臂增大，使得承載力會(huì)有所增大，但增大非常有限，而由于裂縫的急劇開展和混凝土壓應(yīng)變的迅速增加，梁的抗彎剛度急劇降低，裂縫截面的曲率和梁的撓度迅速增大。（5）簡(jiǎn)述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對(duì)減小撓度的效果不明顯。3.3超筋破壞：（1）計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值對(duì)比，分析原因。理論計(jì)算:As=3927mm2as=20+12+25+12.5=69.5mm，則h0=h-開裂彎矩xcrMcr=f=4.18kN?m開裂荷載Fcr=極限彎矩xuMu=f極限荷載Fu=（單位:kN·m）計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值開裂彎矩4.1895.37極限彎矩676.5160.86（單位:kN）計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值開裂荷載1.4934.06極限荷載241.6157.45通過分析對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：=1\*GB3①構(gòu)件的平整度，截面尺寸是否準(zhǔn)確、混凝土實(shí)際保護(hù)層的厚度等施工質(zhì)量會(huì)使計(jì)算值與實(shí)際抗彎承載力產(chǎn)生差異。=2\*GB3②應(yīng)變片的粘貼位置會(huì)產(chǎn)生差異。傳感器的精度會(huì)產(chǎn)生差異。百分表的位置影響。手持式應(yīng)變儀的讀數(shù)影響。=3\*GB3③應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償產(chǎn)生差異。選用設(shè)備的量程不合理。讀數(shù)間隔時(shí)間相差很大。=4\*GB3④各種人為因素，儀器操作的熟練程度，實(shí)驗(yàn)時(shí)儀表出現(xiàn)碰撞。讀數(shù)出現(xiàn)誤差。沒有加載。（2）繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線。（計(jì)算撓度）注：超筋破壞在荷載作用下至破壞期間撓度變化小，難以計(jì)算。（3）繪制裂縫分布形態(tài)圖。（計(jì)算裂縫）注：超筋梁在荷載作用至破壞期間有效受拉混凝土截面面積小，難以計(jì)算。（4）簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。在荷載為10KN時(shí)，梁處于彈性階段。在荷載達(dá)到34.062KN時(shí)，混凝土開裂，開裂截面，內(nèi)力重新分布，開裂的混凝土一下子把原來承擔(dān)的絕大部分拉力交給受力鋼筋，是鋼筋應(yīng)力突然增加很多，故裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度。此時(shí)受壓混凝土也開始出現(xiàn)一定的塑性，應(yīng)力圖形開舒城縣平緩的曲線。又因?yàn)榕浣盥矢哂谧畲笈浣盥?，故一旦原來由混凝土承?dān)的拉力由鋼筋承擔(dān)后，鋼筋迅速達(dá)到屈服。受壓區(qū)高度會(huì)迅速降低，以增大內(nèi)力臂來提高抗彎能力。同時(shí)，所提高的抗彎能力等于降低后荷載引起的彎矩，受壓區(qū)高度才能穩(wěn)定下來。在撓度-荷載曲線上就表現(xiàn)為荷載有一個(gè)突然地下降。然后受壓區(qū)高度進(jìn)一步下降，鋼筋歷盡屈服階段達(dá)到硬化階段，荷載又有一定的上升。此時(shí)，受壓區(qū)混凝土仍未被壓碎，即梁尚未喪失承載能力，但這時(shí)裂縫開展很大，梁已經(jīng)嚴(yán)重下垂，也被視為已破壞。（5）簡(jiǎn)述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫值越小，但配筋率的提高對(duì)減小撓度的效果不明顯。4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與實(shí)驗(yàn)小結(jié)，即實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最后部分，同學(xué)們綜合所學(xué)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論認(rèn)真回答思考題并提出自己的見解、討論存在的問題。這次鋼筋混凝土的實(shí)驗(yàn)，比較于其