年4月19日超筋梁受彎試驗(yàn)方案文檔僅供參考《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》試驗(yàn)課程作業(yè)混凝土構(gòu)件試驗(yàn)方案試驗(yàn)名稱超筋梁受彎試驗(yàn)姓名學(xué)號(hào)手機(jī)號(hào)所選試驗(yàn)課教師黃慶華所上試驗(yàn)課教師黃慶華基本原理課教師顧祥林1.試驗(yàn)?zāi)康谋驹囼?yàn)?zāi)康氖鞘雇瑢W(xué)們經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究認(rèn)識(shí)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞全過(guò)程，掌握測(cè)試混凝土受彎基本性能的試驗(yàn)方法。其中具體包括：檢驗(yàn)試驗(yàn)試件的破壞形態(tài)、破壞機(jī)理是否與理論課一致。檢驗(yàn)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)的試驗(yàn)試件的實(shí)際性能。了解和初步掌握混凝土基本構(gòu)件試驗(yàn)及分析方法。2.試件設(shè)計(jì)2.1材料和試件尺寸試件尺寸（矩形截面）：;混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C20;縱向受拉鋼筋的種類：HRB335；箍筋的種類：HPB300；縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度：15mm；2.2試件設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程；根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-），HRB335鋼筋受拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，彈性模量。查表可得，C20混凝土的受壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值因此計(jì)算可得界限受壓區(qū)相對(duì)高度：計(jì)算最大配筋率：因此得最大縱筋面積：?。ǎ瑸槭沟迷囼?yàn)效果更明顯，因此最終?。ǎ?。計(jì)算得此時(shí)受彎梁得極限承載力。則計(jì)算極限荷載：計(jì)算截面剪跨比：由，計(jì)算可得?？紤]到不能讓受剪段先于受彎段破壞，因此取，肢數(shù)為2。（2）設(shè)計(jì)結(jié)果（模板圖、配筋圖、必要的詳圖等）； 試件的配筋情況見(jiàn)圖1和表1。表1梁受彎試件的配筋試件編號(hào)試件特征配筋情況①②③MLB超筋梁圖1梁受彎試驗(yàn)試件配筋2.3試件的制作根據(jù)試件設(shè)計(jì)尺寸制作模具，并布置好鋼筋以及應(yīng)變片。配置好混凝土，在混凝土澆筑入模時(shí)取樣。取邊長(zhǎng)為150mm×150mm×300mm的棱柱體試件作為軸心抗壓強(qiáng)度和靜力受壓彈性模量試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件。之后將其在室內(nèi)與試件同條件養(yǎng)護(hù)，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度再乘以0.95作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，單位為（MPa）。取同批次的鋼筋做拉伸試驗(yàn)，測(cè)得鋼筋的受拉屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和彈性模量。3.加載裝置和加載方式3.1加載裝置圖2為本試驗(yàn)進(jìn)行梁受彎性能試驗(yàn)采用的加載裝置，加載設(shè)備為千斤頂。采用兩點(diǎn)集中力加載，在跨中形成純彎段，由千斤頂及反力梁施加壓力，分配梁分配荷載，壓力傳感器測(cè)定荷載值。對(duì)于梁受彎性能試驗(yàn)，取L=1800mm，a=150mm，b=500mm，c=500mm。圖2梁受彎試驗(yàn)裝置圖3.2加載制度本次梁受彎試驗(yàn)采用單調(diào)分級(jí)加載機(jī)制，試件加載控制方式為力控制，每次加載時(shí)間間隔為15分鐘。在正式加載前，為檢查儀器儀表讀數(shù)是否正常，需要預(yù)加載，預(yù)加載所用的荷載是分級(jí)荷載的前2級(jí)。對(duì)于超筋梁，①在加載到開(kāi)裂試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90％以前，每級(jí)荷載不宜大于開(kāi)裂荷載計(jì)算值的20％；②達(dá)到開(kāi)裂試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90％以后，每級(jí)荷載值不宜大于其荷載值的5％；③當(dāng)試件開(kāi)裂后，每級(jí)荷載值取10％的承載力試驗(yàn)荷載計(jì)算值（）的級(jí)距；④在加載達(dá)到承載力試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90％以后，每級(jí)荷載值不宜大于開(kāi)裂試驗(yàn)荷載值的5％；⑤加載到臨近破壞前，拆除所有儀表，然后加載至破壞。根據(jù)本試件的極限荷載，在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，采用的試件加載制度為：0→9kN→18kN→27kN→30kN→33kN→73kN→113kN→破壞3.3材料性能試驗(yàn)在混凝土試件破壞后，馬上進(jìn)行材料性能試驗(yàn)。1混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-）規(guī)定：混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)確定；立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度。因此立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中混凝土各種力學(xué)指標(biāo)的基本代表值，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)，能夠查閱《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]的有關(guān)表格，以確定混凝土的軸心抗壓、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值以及混凝土的彈性模量等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GB/T50081-）規(guī)定：以邊長(zhǎng)為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，將標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在℃的溫度和相對(duì)濕度90％以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，單位為（MPa）?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)步驟應(yīng)按下列方法進(jìn)行：（1）試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，將試件表面與上下承壓板面擦干凈；（2）將試件安放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板或墊板上，試件的承壓面應(yīng)與成型時(shí)的頂面垂直。試件的中心應(yīng)與試驗(yàn)機(jī)下壓板中心對(duì)準(zhǔn)，開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)上壓板與試件接近時(shí)，調(diào)整球座，使接觸均衡；（3）在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)連續(xù)均勻地加荷，混凝土強(qiáng)度等級(jí)<C30時(shí)，加荷速度取每秒0.3～0.5MPa；混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30且<C60時(shí)，取每秒0.5～0.8MPa；混凝土強(qiáng)度等級(jí)C60時(shí)，取每秒0.8～1.0MPa；（4）當(dāng)試件接近破壞開(kāi)始急劇變形時(shí)，應(yīng)停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門(mén)，直至破壞。然后記錄破壞荷載?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算及確定按下列方法進(jìn)行：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：式中，為混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度（MPa）；F為試件破壞荷載（N）；A為試件承壓面積（）。（2）強(qiáng)度值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：①以三個(gè)試件為一組，每組試件所用的拌合物應(yīng)從同一盤(pán)混凝土或同一車混凝土中取樣；②三個(gè)試件測(cè)值的算術(shù)平均值作為該組試件的強(qiáng)度值（計(jì)算應(yīng)精確至0.1MPa）；③三個(gè)測(cè)值中的最大值或最小值中如有一個(gè)與中間值的差值超過(guò)中間值的15％時(shí)，則把最大及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值；④如最大值或最小值與中間值的差值均超過(guò)中間值的15％，則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。⑤混凝土強(qiáng)度等級(jí)<C60時(shí)，用非標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)得的強(qiáng)度值均應(yīng)乘以尺寸換算系數(shù)，其值為對(duì)200mm×200mm×200mm試件為1.05；對(duì)100mm×100mm×100mm試件為0.95。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C60，宜采用標(biāo)準(zhǔn)試件。2混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-）規(guī)定：邊長(zhǎng)為150mm×150mm×300mm的棱柱體試件是軸心抗壓強(qiáng)度和靜力受壓彈性模量試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件。軸心抗壓強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)方法相同。而對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)試件的數(shù)據(jù)處理有如下規(guī)定：混凝土強(qiáng)度等級(jí)<C60時(shí)，用非標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)得的強(qiáng)度值均應(yīng)乘以尺寸換算系數(shù)，其值為對(duì)200mm×200mm×400mm試件為1.05；對(duì)100mm×100mm×300mm試件為0.95。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C60，宜采用標(biāo)準(zhǔn)試件。3鋼筋單調(diào)加載拉伸試驗(yàn)（1）試件尺寸鋼筋試樣采用不經(jīng)切削加工原截面鋼筋。根據(jù)各類鋼筋標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的伸長(zhǎng)率標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)機(jī)上、下夾頭的最小距離，夾頭高度等因素決定其試件長(zhǎng)度，基本長(zhǎng)度，其中為（為鋼筋直徑）；為夾頭長(zhǎng)度，一般取100mm左右。對(duì)于圓形截面鋼筋的直徑應(yīng)在標(biāo)距的兩端和中間測(cè)量，應(yīng)在每處的兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次，取其算術(shù)平均值，選用三處中的最小直徑計(jì)算橫截面面積。對(duì)于熱軋帶肋鋼筋，按其公稱直徑計(jì)算橫截面面積。（2）試驗(yàn)條件鋼筋試樣在彈性范圍內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)的加載速率應(yīng)在3～30MPa/s范圍內(nèi)，并保持試驗(yàn)機(jī)控制器固定于這一速率位置上，直至獲得屈服點(diǎn)和上屈服點(diǎn)；測(cè)定下屈服點(diǎn)時(shí)，應(yīng)變速率在0.00025~0.0025/s范圍內(nèi)，并保持恒定。屈服段過(guò)后，試驗(yàn)機(jī)兩夾頭在力作用下的分離速率不超過(guò)0.5（為兩夾頭的鋼筋試樣凈長(zhǎng)）。4.量測(cè)與觀測(cè)4.1混凝土平均應(yīng)變?cè)诹嚎缰幸粋?cè)面布置4個(gè)位移計(jì)，位移計(jì)間距如圖3所示，標(biāo)距為150mm，以量測(cè)梁側(cè)表面混凝土沿截面高度的平均應(yīng)變分布規(guī)律，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3。圖3梁受彎試驗(yàn)混凝土平均應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置4.2縱向鋼筋應(yīng)變?cè)谠嚰v向受拉鋼筋中部粘貼電阻應(yīng)變片，以量測(cè)加載過(guò)程中鋼筋的應(yīng)力變化，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖4。圖4縱筋應(yīng)變片布置4.3撓度對(duì)受彎構(gòu)件的撓度測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在構(gòu)件跨中或撓度最大的部位截面的中軸線上，如圖5所示。在試驗(yàn)加載前，應(yīng)在沒(méi)有外荷載的條件下測(cè)讀儀表的初始讀數(shù)。試驗(yàn)時(shí)在每級(jí)荷載下，應(yīng)在規(guī)定的荷載持續(xù)試件結(jié)束時(shí)量測(cè)構(gòu)件的變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件各部位測(cè)點(diǎn)的測(cè)度程序在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中宜保持一致，各測(cè)點(diǎn)間讀數(shù)時(shí)間間隔不宜過(guò)長(zhǎng)。圖5梁受彎試驗(yàn)撓度測(cè)點(diǎn)布置4.4裂縫試驗(yàn)前將梁兩側(cè)面用石灰漿刷白，并繪制50mm×50mm的網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助放大鏡用肉眼查找裂縫。構(gòu)件開(kāi)裂后立即對(duì)裂縫的發(fā)生發(fā)展情況進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，用讀數(shù)放大鏡及鋼直尺等工具量測(cè)各級(jí)荷載(0.4~0.7)作用