钢筋混凝土斜截面受剪实验报告

《混凝土结构设计原理》实验报告实验二钢筋混凝土受弯构件斜截面试验

土木工程专业10 级3班

姓名学号

二零一零年十二月

仲恺农业工程学院城市建设学院

目录

一、实验目的： (2)

二、实验设备： (2)

2.1试件

2.2实验仪器设备

三、实验成果与分析，包括原始数据、实验结果数据与曲线、根据实验数据绘制曲线 (3)

3.1实验简图2

3.1.1实验简图

3.1.2斜拉破坏-配筋截面

3.1.3剪压破坏-配筋截面

3.14 斜压破坏-配筋截面

3.2 斜拉破坏： (4)

3.2.1 计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因

3.2.2 绘出试验梁p-f变形曲线

3.2.3 绘制裂缝分布形态图

3.2.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理

3.3 剪压破坏： (6)

3.231 计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因

3.3.2 绘出试验梁p-f变形曲线

3.3.3 绘制裂缝分布形态图

3.3.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理

3.3.5 简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响

3.4 斜压破坏： (9)

3.4.1 计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因

3.4.2 绘出试验梁p-f变形曲线

3.4.3 绘制裂缝分布形态图

3.4.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理

3.3.5 简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响

四、实验结果讨论与实验小结。 (11)

仲恺农业工程学院实验报告纸

城市建设学院（院、系）土木工程 专业 103 班 3 组 混凝土结构设计原理 课

实验二 钢筋混凝土受弯构件斜截面试验

1.实验目的：

① 了解有腹筋受弯构件裂缝的出现及发展过程

② 观察斜截面“剪压破坏”与“斜压破坏”的破坏过程及破坏特征 ③ 观察了解控制截面主应力的分布状态

④ 测定斜截面极限承载力，验证有腹筋受弯构件斜截面承载力计算公式

2.实验设备：

? 静力试验台座及反力架 ? 荷载传感器及显示仪器

? YJ-26型静态电阻应变仪及电阻应变片 ? 读数显微镜及放大镜 ? 传力梁、支座及支墩 ? 导线、钢板尺、等其他仪器 ? 试件：

①采用钢筋混凝土简支梁，长度为7350mm ，b ×h=210mm ×525mm 。

②混凝土强度等级C25(ck f =16.7N/mm 2，tk f =1.78N/mm 2，2/9.11mm N f c =, c E =2.8×104

N/mm 2

），纵向受力钢筋强度等级HRB335级（极限抗拉强度标准值为

2/335mm N f yk =），箍筋与

架立钢筋强的等级HPB300（屈服强度标准值为y f =300N/mm 2）。

③混凝土净保护层厚度为20mm 。

④梁的受压区配有两根Ф10的架立筋，通过箍筋与受力筋绑扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。

3.实验成果与分析，包括原始数据、实验结果数据与曲线、根据实验数据绘制曲线等。

实验简图

斜拉破坏-配筋截面： 加载：（注明开裂荷载值、破坏荷载值） mm 2000=α

KN F cr 6.14= KN F u 8.92=

剪压破坏-配筋截面 加载：（注明开裂荷载值、达到抗剪设计值时的荷载值、破坏荷载值） mm 1000=α

KN F cr 2.29= KN F u 8.167=

斜压破坏-配筋截面 加载：（注明开裂荷载值、达到抗剪设计值时的荷载值、破坏荷载值） mm 400=α

KN F cr 1.73= KN F u 8.343=

3.1 斜拉破坏：

（1）计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因。

13.4484

20000===

h a λ 取3=λ 可以看成基本相等。的剪力跟极限的剪力值破坏的时间很短，开裂由于发生斜拉破坏时，得开裂剪力由KN bh f V bh f V bh f V tk cv tk cv t cv 7948421078.11

375

.10cs 0

cs 0cs =???+=

===ααα

（2）绘出试验梁p-f 变形曲线。（计算挠度）

发生斜拉破坏时，当混凝土开裂后，在荷载的增加下，梁的变形急剧增加，很快发生破坏，没有明显的挠度，故不需计算挠度。

（3）绘制裂缝分布形态图。（计算裂缝）

发生斜拉破坏时，当混凝土开裂后，在荷载的增加下，梁的变形急剧增加，很快发生破坏，故不需计算裂缝。

（4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。

弹性阶段：再此阶段混凝土的受拉应力应变曲线和受压应力应变曲线都近似直线，因此，基本上可看成混凝土在弹性范围内工作。而钢筋此时也工作在弹性范围内，所以整根钢筋混凝土梁可看似一根匀质弹性梁。在加载过程中梁的刚度不变，表现为这一阶段梁的挠度——荷载曲线基本为直线。在受压区混凝土压应变增大的过程中，受拉钢筋应力呈直线增加，受压区合压力和受拉区合拉力也基本呈直线增加，由平截面假定可知，此时的受拉区高度应近似保持不变。

受拉区混凝土呈现塑性到开裂阶段：此阶段初受拉区混凝土进入塑性阶段，混凝土的受拉应力应变曲线呈现较明显的曲线线性，并且曲线的切线斜率不断减小，表现为在受拉区应变增大过程中，受拉区混凝土合力的增长不断减小，而此时受压区混凝土和受拉钢筋仍在工作弹性范围内，呈直线增长，于是受压区高度降低，以保证截面内力平衡。当内力增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土达到其实际的抗拉强度和极限应变，截面处于开裂前的临界状态。

开裂至钢筋屈服：此阶段一开始只要增加少许，受拉区混凝土拉应变超过极限抗拉应变，部分薄弱

地方的混凝土开始出现裂缝。在开裂截面，内力重新分布，开裂的混凝土一下子把原来承担绝大部分拉力交给受拉钢筋，使钢筋应力突然增加很多，故裂缝一出现就有一定的宽度，此时受压区混凝土也开始表现出一定的塑性，应力图形开始呈现平缓的曲线。此时钢筋的应力应变突然增加很多，曲率急剧增大，受压区高度也急剧下降，在挠度——荷载曲线上表现为有一个表示挠度突然增大的转折。内力重分布完成后，荷载继续增加时，钢筋承担了绝大部分拉应力，应变增量与荷载增量呈一定的线性关系，变现为梁的抗弯刚度与开裂瞬间相比又有所上升，挠度与荷载曲线成一定的线性关系。随着荷载的增加，钢筋应力应变不断增大，直至最后达到屈服前的临界状态。

钢筋屈服至受压区混凝土达到峰值应力阶段：此阶段初应力只要增加一点，钢筋便即屈服。一旦屈服，理论上可看做钢筋应力不再增大，截面承载力已接近破坏荷载，在梁内钢筋屈服的部位开始形成塑性铰，但是混凝土受压区边缘应力还未达到峰值应力。随着荷载的少许增加，裂缝继续向上开展，混凝土受压区高度降低，中和轴上移，内力臂增大，使得承载力会有所增大，但增大非常有限，而由于裂缝的急剧开展和混凝土压应变的迅速增加，梁的抗弯刚度急剧降低，裂缝截面的曲率和梁的挠度迅速增大，所以，我们可以看到受拉钢筋屈服后荷载——挠度曲线有一个明显的转折，以后曲线就趋向平缓，像是步上了一个台阶一样。

（5）简述配箍率对受弯构件斜截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。

3.2 剪压破坏：

（1）计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因。

2484

1000

0===

h a λ计算开裂剪力： 取2=λ KN bh f V bh f V bh f V tk cv tk cv t cv 5.10548421078.11

275

.10cs 0cs 0cs =???+=

===ααα得开裂剪力由KN h s A f bh f a V h s A f bh f a V h s A f bh f a V sv stk

tk cv sv stk tk cv sv yv t cv 5.220484100

55.5642048421078.11275.100cs 00cs 00cs =??+???+=+=+=+=得极限剪力由计算极限剪力：

（2）绘出试验梁p-f 变形曲线。（计算挠度）

极限荷载时，最大挠度的计算：

mm h 4840= 21413mm A s =

0256.0525

2105.01413099

.0484

2101413108.2102450=??==

=????=?=te s te s c s E A A bh A E E ρρα

m m

B l M s f m m N h A E B f m m N A h F A h M K E s s s sq

te tk

s s K sq 8.2151045.37350105.220851045.3099.062.0978.015.1484141310262.015.1978

.06

.3700256.078

.165.01.165

.01.1/6.3701413

48487.01000105.220a 13

2

62

02

132

52

02

300=????==??=?++????=++==??

-=-==????=?==ραψσρψηησ

（3）绘制裂缝分布形态图。 （计算裂缝）

()[]m m d c E a W m m N A h M m m d bh A a te eq s s sq cr s k sq te eq s te cr 49.09.117108.06209.11026

.370978.09.108.09.1978

.06.3700256.078

.165.01.1/6.3701413

48487.0105.2209.11710256

.030

0256.05252105.01413

5.09

.15max

2

6

0=?++????=???? ?

?+==??-==???=====??==

=ρσψψησρρ最大裂缝：

（4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。

弹性阶段：再此阶段混凝土的受拉应力应变曲线和受压应力应变曲线都近似直线，因此，基本上可看成混凝土在弹性范围内工作。而钢筋此时也工作在弹性范围内，所以整根钢筋混凝土梁可看似一

根匀质弹性梁。在加载过程中梁的刚度不变，表现为这一阶段梁的挠度——荷载曲线基本为直线。在受压区混凝土压应变增大的过程中，受拉钢筋应力呈直线增加，受压区合压力和受拉区合拉力也基本呈直线增加，由平截面假定可知，此时的受拉区高度应近似保持不变。

受拉区混凝土呈现塑性到开裂阶段：此阶段初受拉区混凝土进入塑性阶段，混凝土的受拉应力应变曲线呈现较明显的曲线线性，并且曲线的切线斜率不断减小，表现为在受拉区应变增大过程中，受拉区混凝土合力的增长不断减小，而此时受压区混凝土和受拉钢筋仍在工作弹性范围内，呈直线增长，于是受压区高度降低，以保证截面内力平衡。当内力增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土达到其实际的抗拉强度和极限应变，截面处于开裂前的临界状态。

破坏阶段：随着荷载的增加，梁的变形急剧增大，挠度发生明显的变化。最后，随着裂缝的增多，梁缓慢发生破坏。

（5）简述配箍率对受弯构件斜截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。

3.3 斜压破坏：

（1）计算的开裂剪力、极限剪力与模拟实验的数值对比，分析原因。

83.0484

400

0===

h a λ计算开裂剪力： 取5.1=λ KN bh f V bh f V bh f V tk cv tk cv t cv 6.12648421078.11

5.175

.10cs 0cs 0cs =???+=

===ααα得开裂剪力由KN h s A f bh f a V h s A f bh f a V h s A f bh f a V sv stk

tk cv sv stk tk cv sv yv t cv 53548450

48.10042048421078.115.175.100cs 00cs 00cs =??+???+=+=+=+=得极限剪力由计算极限剪力：

（2）绘出试验梁p-f 变形曲线。（计算挠度）

发生斜压破坏时，挠度不明显，故不需计算。

（3）绘制裂缝分布形态图。（计算裂缝）

发生斜压破坏时，因为属于脆性破坏，故不需计算裂缝。（4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。

弹性阶段：再此阶段混凝土的受拉应力应变曲线和受压应力应变曲线都近似直线，因此，基本上可看成混凝土在弹性范围内工作。而钢筋此时也工作在弹性范围内，所以整根钢筋混凝土梁可看似一根匀质弹性梁。在加载过程中梁的刚度不变，表现为这一阶段梁的挠度——荷载曲线基本为直线。在受压区混凝土压应变增大的过程中，受拉钢筋应力呈直线增加，受压区合压力和受拉区合拉力也基本呈直线增加，由平截面假定可知，此时的受拉区高度应近似保持不变。

受拉区混凝土呈现塑性到开裂阶段：此阶段初受拉区混凝土进入塑性阶段，混凝土的受拉应力应变曲线呈现较明显的曲线线性，并且曲线的切线斜率不断减小，表现为在受拉区应变增大过程中，受拉区混凝土合力的增长不断减小，而此时受压区混凝土和受拉钢筋仍在工作弹性范围内，呈直线增长，于是受压区高度降低，以保证截面内力平衡。当内力增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土达到其实际的抗拉强度和极限应变，截面处于开裂前的临界状态。

破坏阶段：随着荷载的增加，梁的变形急剧增大，裂缝越来越多，但是梁的挠度变化不明显。最后，当达到极限荷载时，梁突然发生破坏。

（5）简述配箍率对受弯构件斜截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。

4．实验结果讨论与实验小结，即实验报告的最后部分，同学们综合所学知识及实验所得结论认真回答思考题并提出自己的见解、讨论存在的问题。