钢筋混凝土梁正截面实验

钢筋混凝土梁正截面实验

一、实验目的

1. 通过对钢筋混凝土梁的承载力、应变、挠度及裂缝等参数的测定，熟悉钢筋混凝土受

弯构件正截面破坏的一般过程及其特征，加深对书本理论知识的理解。

2. 进一步学习常规的结构实验仪器的选择和使用操作方法，培养实验基本技能。 3. 掌握实验数据的整理、分析和表达方法，提高学生分析与解决问题的能力。 二、实验设备和仪器

1. 试件—钢筋混凝土简支梁1根、尺寸及配筋如图所示。 混凝土设计强度等级：

C25

钢筋：纵筋2φ8， Ⅰ级（实

际测得钢筋屈服强度为390Mpa，极限抗拉强度为450 Mpa） 箍筋：φ6＠100， Ⅰ级 试件尺寸：

b＝100mm； h＝150mm； L＝1100mm；

制作和养护特点：常温制作与养护 2．实验所需仪器：

手动油压千斤顶1个，测力仪及压力传感器各1个；静态电阻应变仪一台；百分表及磁性表座各3个；刻度放大镜、钢卷尺；支座、支墩、分配梁。 三、实验方案

为研究钢筋混凝土梁的受力性能，主要测定其承载力、各级荷载下的挠度和裂缝开展情况，另外就是测量控制区段的应变大小和变化，找出刚度随荷载变化的规律。 1. 加载装置

梁的实验荷载一般较大，多点加载常采用同步液压加载方法。构件实验荷载的布置应符合设计的规定，当不能相符时，应采用等效荷载的原则进行代换，使构件实验的内力图与设计的内力图相近似，并使两者的最大受力部位的内力值相等。

作用在试件上的实验设备重量及试件自重等应作为第一级荷载的一部分。确定试件的实际开裂荷载和破坏荷载时，应包括试件自重和作用在试件上的垫板，分配梁等加荷设备重量（本实验梁的跨度小，这些影响可忽略不计）。 2. 测试内容及测点布置

测试内容钢筋及混凝土应变、挠度和裂缝宽度等。

本次实验测试具体项目：正截面应变；纵向受力钢筋应变；梁挠度；裂缝发展情况；开裂荷载；屈服荷载；破坏荷载。

纯弯区段混凝土表面布置5个电阻应变片（自行设计测点位置），实验前完成应变片粘贴工作。另外梁内受拉主筋各布有电阻应变片1片。

挠度测点三个：跨中点，支座沉降点（2个）。 3. 实验步骤

实验为半开放式：实验前，学生应仔细阅读实验指导书，了解实验过程，在指导教师解答提问、讲明注意事项之后，由学生自己提具体实施方案，经指导教师同意后，分组（每组不多于10人）自行操作实验。教师给出实验所需的仪器设备并实时指导。

具体实验步骤如下：

（1）考察实验场地及仪器设备，听实验介绍，写出实验预习报告。 （2）试件安装及实验装置检查。

a. 安装支座、试件。要求位置准确、稳定、无偏斜。

b. 贴电阻应变片（程序为：构件表面磨平处理；表面清洗；贴应变片：不作防护），要求位置准确；粘贴牢固，无气泡等；

c. 安装百分表。要求垂直、对准； 图3－2加载装置图

d. 安装分配梁。分配梁支撑位于梁跨的三分点处。要求位置准确、稳定、无偏斜。

e. 安装手动油压千斤顶和压力传感器。连接传感器和测力仪。要求位置准确、稳定、无偏斜。

f. 最后检查实验装置是否稳定、偏斜及位置是否准确；仪表是否正常工作。 （3）测量梁实际跨度、截面尺寸、加载点位置、混凝土应变片位置等。 （4）预加载实验（按破坏荷载的20％考虑，）。按1～3级预加载（0-2kN-3kN-4kN），测读数据，观察试件、装置和仪表工作是否正常并及时排除故障。预载值的大小，必须小于构件的开裂荷载值。然后卸载至0。

（5）仪表调零或读仪表初值并记录。画记录图、表，作好记录准备。 （6）正式加载实验。

本次实验加载制度：分级加载，混凝土开裂前，每级加载2kN，开裂后，每级加载4kN，纵向钢筋受力屈服后，按跨中位移控制，每级加载2mm。加载每级停歇时间5分钟，在读数稳定时读数并记录，数据填入记录表内。 4．注意事项

（1） 进行破坏实验时，应根据预先估计的可能破坏情况做好安全防范措施，以防损坏仪器设备和造成人员伤亡事故。

（2） 随着实验的进行注意仪表及加荷载装置的工作情况，细致观察裂缝的发生、发展和构件的破坏形态。裂缝的发生和发展用眼睛观察，裂缝宽度用刻度放大镜测量，在标准荷载下的最大裂缝宽度测量应包括正截面裂缝和斜截面裂缝。正截面裂缝宽度应取受拉钢筋处的最大裂缝宽度，测量斜裂缝时，应取斜裂缝最大处测量。每级荷载下的裂缝发展情况应随实验的进行在构件上绘出，并注明荷载级别和裂缝宽度值。 当试件达到承载能力极限状态时，注意观察试件的破坏特征并确定其破坏荷载值。规定：当发现下列情况之一时，即认为该构件已经达承载能力极限状态（破坏）。

依据“钢筋混凝土预制构件质量检验评定标准”，试件的破坏荷载值： 1）正截面强度破坏。 ● 受压混凝土破损； ● 纵向受拉钢筋被拉断；

● 纵向受拉钢筋达到或超过屈服强度后致使构件挠度达到跨度的1／50，或构件纵向受

拉钢筋处的最大裂缝宽度达到1.5mm。 2）斜截面强度破坏

● 受压区混凝土剪压或斜拉破坏；

● 箍筋达到或超过屈服强度后致使斜裂缝宽度达到1.5mm； ● 混凝土斜压破坏。

3）受力筋在端部滑脱或其它锚固破坏。 5．实验记录参考图表 (1)应变记录参考表

(2)挠度记录参考表

(3)裂缝记录

主裂缝位置，距左支座54CM处

四实验分析

1、截面应力、应变分析 （1）绘制截面应变图

（2）绘制荷载-钢筋应变曲线

2、挠度分析

（1）计算理论值

W理论=Aw∙yc÷EI=2Fab÷3EI=1.7778⨯10-4⨯F

（2）分析各点实测挠度值

（W1点+W3点）÷2 由于支座沉降影响W实际

=W2点-

(3)绘制荷载—挠度曲线（理论、实测曲线）

差异原理：由上表可知，

与

和

在加载初期就存在一定数值，但随着加载过程的进行，

渐渐接近直到相仿，最后随着加载末期，两者的差值又突然变大。

与

不同主要是因为由于百分表的安装和灵敏程度，加之前期加

加载前期

载程度低，挠度变化不明显，所以致使我们测量的实际值与理论值有差异。 加载后期

与

的不同则主要是因为，加载前后（30.29）混凝土试件已经

与

相差较大。

破坏荷载 18.45 18.45 18.45 22.4 30.29

破坏，导致挠度变化很大，从而使

3、开裂荷载、屈服荷载、破坏荷载 荷载大小（KN） 开裂荷载 屈服荷载 测点1 8.4 6.44 测点2 8.4 测点3 8.4 测点4 8.4 测点5 18.45 差异原因：（1）实验操作过程误差。 （2）仪器误差。 （3）记录误差。

（4）钢筋在加载停止时，可能出现回缩。 4绘制开裂后各级荷载下的裂缝分布图

5用文字叙述梁的破坏形态和特征

梁受到剪切破坏。随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条裂缝，其中一条发展为主临界斜裂缝，临街斜裂缝出现后，梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端（剪压区）的混凝土在正应力бх，剪应力τ及荷载引起的竖向局部压应力бу的共同作用下被压酥而破坏。 五、综合结论

通过本次实验测定的钢筋混凝土梁的承载力、应变、挠度及裂缝等参数，自己熟悉了钢筋混凝土受弯构件正截面破坏的一般过程及其特征，加深了对书本理论知识的理解。进一步的掌握了常规的结构实验仪器的选择和使用操作方法，培养自己实验基本技能。学会实验数据的整理、分析和表达方法，提高了自己分析与解决问题的能力。