鋼筋混凝土偏心受壓短柱正載面承載力實(shí)驗(yàn)書(shū)一、試驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證鋼筋混土矩形截面對(duì)稱(chēng)配筋偏心受壓構(gòu)件正截面的受力特點(diǎn)與兩種破壞特征和承截力計(jì)算公式，并觀察偏心受壓構(gòu)件的變形和裂縫發(fā)展過(guò)程。二、試驗(yàn)內(nèi)容和要求每班分二組做一根大偏心受壓破壞(又稱(chēng)受拉破壞)短柱試驗(yàn)，與一根小偏心受壓破壞(又稱(chēng)受壓破壞)短柱試驗(yàn)，每組并觀察另一組試驗(yàn)的破壞形狀，對(duì)此，試驗(yàn)內(nèi)容和要求主要有：1.量測(cè)縱鋼筋A(yù)s’，As的應(yīng)變，分析其應(yīng)力情況。2.觀察裂縫出現(xiàn)的荷載及裂縫開(kāi)展過(guò)程。3.根據(jù)跨中區(qū)段的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證平截面假定并分析中和軸位置的變化。4.測(cè)量構(gòu)件撓度值，并畫(huà)出撓度圖。5.記錄正截面破壞荷載值，驗(yàn)證理論公式并對(duì)理論值和試驗(yàn)值進(jìn)行比較。三、試件設(shè)計(jì)、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法1.試件設(shè)計(jì)試件尺寸及配筋如圖1所示。2.試驗(yàn)設(shè)備和儀表布置（1）加荷用2000kN壓力試驗(yàn)機(jī)或5000kN壓力試驗(yàn)機(jī)(圖2)。（2）測(cè)撓度用百分表支架固定百分表。（3）測(cè)鋼筋應(yīng)力用DH-3818電阻應(yīng)變儀及平衡預(yù)調(diào)箱。（4）測(cè)定截面應(yīng)變用手持式引伸儀。測(cè)點(diǎn)及儀表布置如圖3所示。3.試驗(yàn)步驟和人員分工：(1)試驗(yàn)準(zhǔn)備：①試件設(shè)計(jì)，制作以及混凝土和鋼筋力學(xué)性能試驗(yàn)。②用稀石灰刷白試件，并在試件上面畫(huà)出必要的尺寸線(xiàn)，如各截面中心線(xiàn)。測(cè)點(diǎn)位置線(xiàn)，偏心荷載著力點(diǎn)等。(限于時(shí)間，這兩項(xiàng)工作已由教師完成)。(2)試驗(yàn)步驟：①安裝試件試件在壓力機(jī)上就位，要求試件垂直、穩(wěn)定、荷載著力點(diǎn)的位置正確、接觸良好，并要做到試件為偏心受力而對(duì)試驗(yàn)機(jī)本身是中心受力，以保護(hù)試驗(yàn)機(jī)。②安裝儀表并檢查(見(jiàn)儀表布置圖)

a．在中間截面上用502膠水粘手持式引伸測(cè)點(diǎn)的測(cè)頭。b．安裝好測(cè)讀撓度的百分表支架及百分表。c．將已裝好的電阻應(yīng)變片的引線(xiàn)焊接到連線(xiàn)上，編好號(hào)，并連接到電阻應(yīng)變儀上，預(yù)調(diào)平衡，使其進(jìn)入工作狀態(tài)。③預(yù)載：在正式加壓力試驗(yàn)前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)載，即是將已就好位的試件，施加少量的壓力(相當(dāng)于一級(jí)荷載值)以檢查各儀表的工作情況及試驗(yàn)測(cè)讀人員的操作和讀數(shù)能力。并消除試件的構(gòu)造變形，發(fā)現(xiàn)不正常情況，應(yīng)立即報(bào)告解決，如全部正常，即開(kāi)始試驗(yàn)。④正式試驗(yàn)讀好“0”荷載讀數(shù)，作為初讀數(shù)，然后逐級(jí)施加荷載，每級(jí)荷載值kN，每級(jí)加荷后三分種測(cè)讀各儀表讀數(shù)，臨近開(kāi)裂時(shí)，荷載減半，直至開(kāi)裂，記下開(kāi)裂荷載：開(kāi)裂后，逐級(jí)加荷，直至破壞，記下破壞荷載。（3）人員分工操作試驗(yàn)機(jī)2人測(cè)試電阻應(yīng)變儀2人測(cè)讀手持式引伸儀（應(yīng)變儀）1人測(cè)讀百分表1人觀察裂縫1人（4）采用相應(yīng)表格記錄四、試驗(yàn)注意事項(xiàng)1.注意人身安全和儀表安全，試件本身要有保護(hù)措施?如用繩子捆住木楔墊好，數(shù)據(jù)讀好后，遠(yuǎn)離試件，這點(diǎn)尤其是當(dāng)試驗(yàn)荷載的后期更應(yīng)注意。2.服從命冷，聽(tīng)指揮，并保持安靜。讀數(shù)口令有指揮人員統(tǒng)一下達(dá)，不能早讀，也不能晚讀，如有問(wèn)題應(yīng)立即報(bào)告。3.試驗(yàn)研究工作，是個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)，責(zé)任心很強(qiáng)的細(xì)致工作-一定要有嚴(yán)格的責(zé)任制和實(shí)事求是的精神，數(shù)據(jù)要認(rèn)真細(xì)致的測(cè)讀，不能錯(cuò)讀，不能搞亂，大家分工協(xié)作，互相校對(duì)。

偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件多采用矩形截面，截面尺寸較大的預(yù)制柱可采用工字形截面和箱形截面。圓形截面主要用于橋墩、樁和公共建筑中的柱。大量試驗(yàn)表明：構(gòu)件截面變形符合平截面假定，偏壓構(gòu)件的最終破壞是由于混凝土壓碎而造成的。偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距e0和縱向鋼筋配筋率有關(guān)。偏心受壓短柱試件的破壞可分為兩類(lèi)：1、受拉破壞（也稱(chēng)為大偏心受壓破壞）

◆軸向壓力偏心距較大，截面部分受拉、部分受壓。如受拉區(qū)配筋量適中，則構(gòu)件在受力后，受拉區(qū)先出現(xiàn)橫向裂縫。隨著荷載增加，裂縫不斷開(kāi)展延伸，受拉鋼筋應(yīng)力首先達(dá)到屈服強(qiáng)度?！舸撕螅芽p迅速開(kāi)展，受壓區(qū)高度減小。◆最后受壓側(cè)鋼筋A(yù)'s受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達(dá)到破壞?！暨@種破壞具有明顯預(yù)兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋?！粜纬蛇@種破壞的條件是：偏心距e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適，通常稱(chēng)為大偏心受壓。2、受壓破壞（小偏心受壓）產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：⑴當(dāng)相對(duì)偏心距e0/h0較小，截面全部受壓或大部分受壓。⑵或雖然相對(duì)偏心距e0/h0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時(shí)?！?/p>

截面受壓側(cè)混凝土和鋼筋的受力較大?！舳芾瓊?cè)鋼筋應(yīng)力較小?！舢?dāng)相對(duì)偏心距e0/h0很小時(shí)，‘受拉側(cè)’還可能出現(xiàn)“反向破壞”情況?！艚孛孀詈笫怯捎谑軌簠^(qū)混凝土首先壓碎而達(dá)到破壞?！?/p>

承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時(shí)受壓區(qū)高度較大，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，破壞具有脆性性質(zhì)?！舻诙N情況在設(shè)計(jì)應(yīng)予避免，因此受壓破壞一般為偏心距較小的情況，故常稱(chēng)為小偏心受壓。3、受拉破壞和受壓破壞的界限◆即受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應(yīng)變ecu同時(shí)達(dá)到?！襞c適筋梁和超筋梁的界限情況類(lèi)似?！粢虼?，其相對(duì)界限受壓區(qū)高度仍為:

大小偏心受壓的分界：

附加偏心距和偏心距增大系數(shù)1、附加偏心距由于施工誤差、荷載作用位置的不確定性及材料的不均勻等原因，實(shí)際工程中不存在理想的軸心受壓構(gòu)件。為考慮這些因素的不利影響，引入附加偏心距ea，即在正截面受壓承載力計(jì)算中，偏心距取計(jì)算偏心距e0=M/N與附加偏心距ea之和，稱(chēng)為初始偏心距ei。參考以往工程經(jīng)驗(yàn)和國(guó)外規(guī)范，附加偏心距ea取20mm與h/30兩者中的較大值，此處h是指偏心方向的截面尺寸。偏心距增大系數(shù)η矩形截面正截面承載力設(shè)計(jì)計(jì)算非對(duì)稱(chēng)配筋截面：構(gòu)建截面兩側(cè)所配置的鋼筋不相等（數(shù)量或直徑不同）。不對(duì)稱(chēng)配筋比較經(jīng)濟(jì)，但是施工不夠方便。對(duì)稱(chēng)配筋截面：構(gòu)件截面兩側(cè)配置了相等的鋼筋。對(duì)稱(chēng)配筋要多用一些鋼筋，但構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，特別是構(gòu)件在不同的荷載組合下，同一截面可能承受數(shù)量相近的正負(fù)彎矩時(shí)，更應(yīng)該采用對(duì)稱(chēng)配筋。一、不對(duì)稱(chēng)配筋截面設(shè)計(jì)基本公式

1、大偏心受壓（受拉破壞）已知：截面尺寸(b×h)、材料強(qiáng)度(fc、fy，fy')、構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比(l0/h)以及軸力N和彎矩M設(shè)計(jì)值若ηei>eib.min=0.3h0，一般可先按大偏心受壓情況計(jì)算1）As和A's均未知時(shí)

★若A's<0.002bh則取A's=0.002bh，然后按A's為已知情況計(jì)算?！锶鬉s<ρminbh

，應(yīng)取As=ρminbh。2）A's為已知時(shí)先由第二式求解x

★若As<ρminbh，應(yīng)取As=ρminbh。

★若As<ρminbh，應(yīng)取As=ρminbh。2、小偏心受壓（受壓破壞）

另一方面，當(dāng)偏心距很小時(shí)，如附加偏心距ea與荷載偏心距e0方向相反，則可能發(fā)生As一側(cè)混凝土首先達(dá)到受壓破壞的情況，這種情況稱(chēng)為“反向破