钢筋混凝土梁正截面抗弯实验
钢筋混凝土梁抗弯性能尺寸效应试验研究
钢筋混凝土梁抗弯性能尺寸效应试验研究周宏宇;李振宝【摘要】For the size effect on quasi-brittle materials such as concrete, related researches have been carried out for many years. However, related test studies combined with concrete structures or components are not sufficient. This article is based on experimental studies of 13 reinforced concrete beams, carrying out experimental research on five different section size beams. The section height of the biggest experimental specimen is 1 000 mm. Test data during different loading stages were obtained. Analysis on test results shows that the size effect of flexural behaviors of RC beams mainly reflects in reinforcement yielding stage and concrete crushing stage. Strength and ductility show a growing trend with specimen size increasing. The safety of calculation theory of RC beam bearing capacity in chinese code is verified indirectly.%现阶段钢筋混凝土结构分析方法与计算理论主要基于小尺寸构件试验结果,对大尺寸构件开展尺寸效应的试验研究还不多,相关理论验证尚不充分.文章针对13个钢筋混凝土梁开展尺寸效应试验研究,详细测试并采集不同加载阶段构件的承载力、挠度、钢筋与混凝土应变等试验数据,最大试验梁截面高度1000 mm.研究结果表明:随受弯试件截面尺寸增大,受压区混凝土材料的强度和极限变形能力均呈减小趋势,混凝土材料抗压性能尺寸效应反映到正截面承载性能中,对受弯承载力产生负面尺寸效应；而内力臂和钢筋等影响因素对受弯承载力产生显著的正面尺寸效应.随试件尺寸增大,受弯构件强度和延性储备整体呈现增长趋势,从而间接验证了现阶段受弯承载力计算理论的安全性.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2012(028)006【总页数】4页(P113-116)【关键词】钢筋混凝土梁;抗弯性能;试验研究【作者】周宏宇;李振宝【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124【正文语种】中文1 引言混凝土是准脆性材料，理论上必然存在强度尺寸效应，相关研究已开展多年。
钢筋混凝土梁正截面抗弯实验
钢筋混凝土梁正截面抗弯实验一、实验目的本实验旨在通过对钢筋混凝土梁正截面抗弯实验的进行，掌握梁的正截面抗弯性能及其影响因素。
二、实验原理1.受力分析当梁受到外力作用时，梁内部会产生内力，其中最重要的是弯矩。
在梁的中性轴处，弯矩为0，在上部纤维和下部纤维处则呈现相反的符号。
因此，在不同位置上的混凝土和钢筋所承受的应力也不同。
2.截面抗弯性能分析在梁受到外力作用时，由于混凝土与钢筋之间具有良好的黏结性能，因此混凝土与钢筋共同工作以形成一个整体。
当外力超过一定值时，由于混凝土本身脆性较大，容易产生裂缝，进而导致整个梁失效。
3.影响因素分析（1）截面形状：不同形状的截面对于抵抗外力有着不同的效果。
（2）材料特性：混凝土和钢筋材料特性的不同，会影响其受力性能。
（3）受力状态：梁在不同受力状态下的抗弯性能也不同。
（4）配筋率：钢筋的数量和分布方式对于梁的抗弯性能有着重要的影响。
三、实验步骤1.制作试件根据实验要求，制作出符合要求的试件。
一般而言，试件应该采用正方形或矩形截面，并且在试件中应该按照一定比例配筋。
2.实验测量将试件放置在测试机上，并加载到规定荷载值。
通过测试机上的传感器和测量仪器，可以得到试件在不同荷载下的变形情况和荷载值。
同时，还需要记录下试件断裂时所承受的最大荷载值。
3.数据处理根据测试结果，可以计算出试件在不同荷载下的应变、应力和变形等数据。
通过这些数据可以得到试件在正截面抗弯方面的性能表现。
四、实验注意事项1.制作试件时需要严格按照要求进行操作，以保证测试结果具有可靠性和可重复性。
2.在进行实验前需要对测试设备进行校准，以确保测量结果的准确性。
3.在进行实验时需要严格控制荷载值的大小和速率，以避免试件过早失效。
4.在记录测试数据时需要注意精度和准确性，以保证数据处理的准确性。
五、实验结果分析通过对正截面抗弯实验的进行，可以得到试件在不同荷载下的应变、应力和变形等数据。
通过这些数据可以计算出试件在不同荷载下的截面抗弯性能表现。
正截面抗弯设计_OK
mm )
（4）求正截面抗弯承载力
Mu
f
b/
cd f
x
h0
x 2
13.81600
82 1300
82 2
2279.5106 N mm
2279 .5kN m M 2192 kN m
故截面抗弯承载力满足要求。
20
综合习题
钢筋混凝土T型截面梁，标准跨径16m，计算跨径 l=15.5m。梁体混凝土C30； HRB335钢筋。公路-I级荷载。 结构基频为8.015Hz。梁自重13.313kN/m，铺装 和人行道等自重分配于每梁为10.08kN/m。汽车荷载跨中横向分配系数为0.618。 人群荷载2.25kN/m，横向分配系数为0.311。全桥由边梁控制设计，试进行正截 面抗弯承载力验算。
h0
h
/ f
2
13.8 300 80 435
80 131kN m 2
0Md
故属于第二类T形截面
（2）计算受压区高度
160 106 13.8 200 x 435 x 13.8 (300 200 ) 80 (435 80 )
2
2
x 111mm h/f 80mm x 111mm b h0( 243.6mm)
【截面复核】 若满足
f
cdb
/ f
h
/ f
fsd Asຫໍສະໝຸດ ———— （2）属于第一类T形截面，否则属于第二类T形截面
6
第一类T形截面计算公式
f
cdb
/ f
x
fsd As
0M d
Mu
f
c
db
/ f
x
h0
x 2
0M d
Mu
混凝土正截面受弯试验报告
目录一、实验目的： (1)二、实验设备： (1)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 (1)3.1实验简图 (1)3.2少筋破坏： (2)3.3超筋破坏： (3)3.4适筋破坏： (4)四、实验结果讨论与实验小结。
(6)仲恺农业工程学院实验报告纸（院、系）专业班组课学号姓名实验日期教师评定实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验一、实验目的：1、了解受弯构件正截面的承载力大小、挠度变化及裂缝出现和发展过程；2、观察了解受弯构件受力和变形过程的三个工作阶段及适筋梁的破坏特征；3、测定或计算受弯构件正截面的开裂荷载和极限承载力，验证正截面承载力计算方法。
二、实验设备：1、试件特征1）梁的混凝土强度等级为C30（=14.3N/mm2，=1.43N/mm2，=3.0×104N/mm2，f tk=2.01N/mm2），纵向受力钢筋强度等级HRB335级(=300N/mm2，=2.0×105N/mm2)，箍筋与架立筋强度等级HPB235级(=210N/mm2，=2.1×105N/mm2)。
2）纵向钢筋的混凝土保护层厚度为25mm，试件尺寸及配筋如下图所示。
3）少筋、适筋、超筋的箍筋分别为φ8@200、φ10@200、φ10@100，保证不发生斜截面破坏。
4）梁的受压区配有两根架立筋，通过箍筋与受力钢筋扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。
2、实验仪器设备1）静力试验台座、反力架、支座及支墩2）20T手动式液压千斤顶3）20T荷载传感器4）YD-21型动态电阻应变仪5）X-Y函数记录仪6）YJ-26型静态电阻应变仪及平衡箱7）读数显微镜及放大镜8）位移计（百分表）及磁性表座9）电阻应变片、导线等三、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3.1实验简图少筋破坏-配筋截面：加载：=13.3kN=16.8kN适筋破坏-配筋截面加载：=15.3kN=91.7kN =99.6kN超筋破坏-配筋截面加载：=35.5kN=224.9kN 3.2少筋破坏：（1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因理论计算：=440－30=410mm =0.0033=0.0033×3.00×=99.00N/mm x===4.348mm =x(－0.5x)=1.0×14.3×250×4.348×(410－0.5×4.348)=6.339kN·m开裂荷载:F cr ===5.283kNx===13.17mm =x(－0.5x)=1.0×14.3×250×13.17×(410－0.5×13.17)=18.99kN·m屈服荷载:F u ===15.83kN破坏荷载:F 破=1.5F u =1.5×15.83=23.75kN混凝土自重：F 自==6.188kN模拟实验的数据为开裂荷载为:F cr =13.3kN破坏荷载：F 破=16.8kN本次实验数据对比，误差存在，产生误差的主要原因有三点：1实验时没有考虑梁的自重，而计算理论值时会把自重考虑进去；2.计算的阶段值都是现象发生前一刻的荷载，但是实验给出的却是现象发生后一刻的荷载；3.破坏荷载与屈服荷载的大小相差很小，1.5倍不能准确的计算破坏荷载；4.整个计算过程都假设中和轴在受弯截面的中间。
钢筋混凝土受弯构件正截面实验报告
钢筋混凝土受弯构件正截面实验报告
一、实验目的
1.掌握钢筋混凝土受弯构件正截面的试验方法及其原理。
2.了解和分析钢筋混凝土受弯构件的抗弯性能。
二、实验原理
钢筋混凝土受弯构件正截面试验是通过对钢筋混凝土梁进行施加弯矩和观察其变形情况，来探讨受弯梁的抗弯性能。
钢筋混凝土梁的抗弯性能取决于混凝土的强度和钢筋的数量和位置，弯曲时内力的分布，以及钢筋与混凝土之间的黏结情况等因素。
梁的抗弯性能可以通过计算梁的截面惯性矩和抗弯强度进行预测，也可以通过对梁进行试验来直接测量。
三、实验设备和材料
设备：
1.标准试验机。
2.测量仪器和设备。
材料：
1.钢筋混凝土梁。
2.配重器。
四、实验步骤
1.将钢筋混凝土梁垂直放置在试验机上，并安装好测量仪器和设备。
2.通过试验机施加一个单调增加的弯矩，每次增加的力矩值不超过梁的承载能力的70%。
并记录每个阶段的弯矩和梁的变形。
3.进行试验后，获取试验数据，包括弯矩和位移等记录数据，然后计算梁的截面惯性矩和抗弯强度，并将结果进行分析。
五、注意事项
1.试验过程中要注意安全，避免梁破裂或其他安全事故。
2.试验结果的精度取决于试验的准确性，因此操作人员必须非常小心和专业。
3.在试验后，应对设备进行彻底清洁和维护。
钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏机理
钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏机理截面形式：梁、板常用矩形，T形，Ⅰ形,槽形等.下面以单筋矩形截面梁为例进行分析，其余截面形状梁可参考单筋矩形截面梁. 单筋截面梁又分为适筋梁，超筋梁，少筋梁。
适筋梁正截面受弯承载力的实验：一、实验装置二、实验梁三、弯矩-曲率图适筋梁正截面受弯的全过程划分为三个阶段——未裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段。
第一阶段：从加载开始至混凝土开裂瞬间,也叫整体工作阶段。
荷载很小时,弯矩很小，各纤维应变也小，混凝土基本处于弹性阶段，截面变形符合平截面假设。
（垂直于杆件轴线的各平截面（即杆的横截面）在杆件受拉伸、压缩或纯弯曲而变形后仍然为平面,并且同变形后的杆件轴线垂直。
根据这一假设，若杆件受拉伸或压缩，则各横截面只作平行移动,而且每个横截面的移动可由一个移动量确定；若杆件受纯弯曲，则各横截面只作转动,而且每个横截面的转动可由两个转角确定。
利用杆件微段的平衡条件和应力—应变关系,即可求出上述移动量和转角，进而可求出杆内的应变和应力。
如果杆上不仅有力矩，而且还有剪力，则横截面在变形后不再为平面。
但对于细长杆，剪力引起的变形远小于弯曲变形，平截面假设近似可用.）荷载-挠度曲线(弯矩—曲率曲线）基本接近直线.拉力由钢筋和混凝土共同承担，变形相同，钢筋应力很小。
受拉受压区混凝土均处于弹性工作阶段，应力、应变分布均为三角形。
继续加载，弯矩增大，应变也随之增大。
混凝土受拉边缘出现塑性变形，受拉应力图呈曲线，中性轴上移.继续加载,受拉区边缘混凝土达到极限拉应变,即将开裂。
第二阶段：从混凝土开裂到受拉钢筋应力达到屈服强度,又称带裂工作阶段。
在弯矩作用下受拉区混凝土开裂,退出工作，开裂前混凝土承担的拉力转移到钢筋上,钢筋承担的应力突增,中性轴大幅度上移。
随着荷载不断增大，裂缝越来越到，混凝土逐步退出工作，截面抗弯刚度降低，弯矩—曲率曲线有明显的转折。
荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，受压区混凝土面积不断减小，应力和应变不断增加，受压区混凝土弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。
适筋梁正截面受弯性能分析
适筋梁正截面受弯性能分析一、适筋梁的工作阶段水工结构工程中钢筋混凝土单筋矩形截面适筋梁的荷载试验，采用四点弯曲试验，即两端支座，中间部位的三分点对称施加两个集中荷载。
略去梁的自重，在梁的中间区段，产生纯弯曲变形。
得出适筋梁正截面工作的三阶段：第Ⅰ阶段：弹性工作阶段。
当弯矩较小时，梁基本上处于弹性工作状态，混凝土的应变和应力分布符合材料力学规律，即沿截面高度呈直线规律变化，混凝土受拉区未出现裂缝。
荷载逐渐增加后，受拉区混凝土塑性变形发展，拉应力图形呈曲线分布。
当荷载增加到使受拉区混凝土边缘纤维拉应变达到混凝土的极限拉应变时，混凝土将开裂，拉应力达到混凝土的抗拉强度。
这种将裂未裂的状态标志着第I 阶段的结束，称为Ia 状态，此时截面所能承担的弯矩称为开裂弯矩Mcr。
Ia 状态是构件抗裂验算的依据。
第Ⅱ阶段：带裂缝工作阶段。
当外力 F 继续增加导致弯矩增大时，受拉区混凝土边缘纤维应变超过极限拉应变，混凝土开裂，截面进入第Ⅱ阶段。
在开裂截面，受拉区混凝土逐渐退出工作，拉力主要由钢筋承担；随着荷载的不断增大，裂缝向受压区方向延伸，中和轴上升，裂缝宽度加大，又出现新的裂缝；混凝土受压区的塑性变形有一定的发展，压应力图形呈曲线分布。
当荷载继续增加使受拉钢筋的拉应力达到屈服强度fy 时，截面所承担的弯矩称为屈服弯矩My，这标志着第Ⅱ阶段的结束。
是裂缝宽度验算和变形验算的依据。
第Ⅲ阶段：破坏阶段。
随着受拉钢筋的屈服，裂缝急剧开展，宽度变大，构件挠度快速增加，形成破坏的前兆。
由于中和轴高度上升，混凝土受压区高度不断缩小。
当受压区边缘混凝土压应变达到极限压应变Mcu时，混凝土压碎，梁完全破坏，混凝土压碎作为第Ⅲ阶段结束的标志，称为Ⅲa 状态。
Ⅲa 状态是构件承载力计算的依据。
二、适筋梁正截面破坏特征配筋率N 适中的梁，称为适筋梁。
这种梁的破坏是钢筋首先屈服，裂缝开展很大，然后受压区混凝土达到极限压应变而压碎。
前面讨论的工作三阶段和应力"应变分布是针对适筋梁而言。
钢筋混凝土正截面受弯实验报告
《混凝土结构设计原理》实验报告实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验专业12级1班姓名学号二零一四年十月二十六号仲恺农业工程学院城市建设学院目录1.实验目的： (2)2.实验设备： (2)试件特征 (2)试验仪器设备： (2)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。
(2)实验简图 (2)适筋破坏 -配筋截面： (3)超筋破坏 -配筋截面 (3)少筋破坏 -配筋截面 (3)3.1 适筋破坏： (11)（ 1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。
(11)（ 2）绘出试验梁p-f 变形曲线。
（计算挠度） (11)（ 3）绘制裂缝分布形态图。
（计算裂缝） (12)（ 4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
(12)（ 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。
(13)3.2 超筋破坏： (4)（ 1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。
(4)（ 2）绘出试验梁p-f 变形曲线。
（计算挠度） (4)（ 3）绘制裂缝分布形态图。
（计算裂缝） (6)（ 4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
(6)（ 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。
(7)3.3 少筋破坏： (7)（ 1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。
(8)（ 2）绘出试验梁p-f 变形曲线。
（计算挠度） (8)（ 3）绘制裂缝分布形态图。
（计算裂缝） (9)（ 4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
(9)（ 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。
(10)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。
(13)（院、系）专业班组混凝土结构设计原理课学号姓名实验日期2014 年 10 月 16 日教师评定实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验1.实验目的：①了解受弯构件正截面的承载力大小、挠度变化及裂缝出现和发展过程。
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钢筋混凝土梁正截面抗弯实验
一、引言
钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的承重构件，其正截面的抗弯强度是评价梁的性能指标之一。
为了确定梁的正截面抗弯性能，需要进行相应的实验研究。
本文将详细介绍钢筋混凝土梁正截面抗弯实验，包括实验目的、实验步骤、实验装置及方法、实验数据处理等内容。
二、实验目的
通过本次实验，旨在研究钢筋混凝土梁正截面的抗弯性能，并得出相应的结论。
具体目的包括： 1. 掌握梁正截面抗弯实验的基本原理和方法； 2. 测定梁在不同加载荷载下的挠度和应变； 3. 绘制梁在不同荷载下的弯曲应力-应变曲线； 4. 对比分析不同梁的抗弯性能。
三、实验步骤
1. 实验准备
1.根据设计要求制作梁模具；
2.准备好所需的混凝土和钢筋材料；
3.检查实验装置和测量仪器的工作状态。
2. 梁制作
1.在模具内放置钢筋，按照设计要求确定钢筋的布置方式和数量；
2.注入混凝土，在振捣混凝土的同时，注意排除气泡；
3.需要制作多个相同规格的梁，以保证实验结果的可靠性。
3. 实验装置与测试途径
1.将制作好的梁放置在抗弯实验机的两个支座上，并调整支座的间距；
2.通过加载装置施加荷载于梁上，使其弯曲；
3.使用传感器测量梁的挠度和应变。
4. 实验进行
1.自由挠度测量：在没有加载荷载作用时，测量梁的自由挠度；
2.逐级加荷：依次增加加载荷载，记录每一级荷载下梁的挠度和应变；
3.荷载卸载：依次减小荷载直至荷载卸载。
5. 实验数据处理
1.计算梁的弯矩、弯曲应力和应变等参数；
2.绘制荷载-挠度曲线和应力-应变曲线；
3.分析比较不同梁之间的抗弯性能。
四、实验装置与方法
1. 实验装置
•抗弯实验机：用于施加加载荷载于梁上，实现梁的弯曲。
•挠度传感器：用于测量梁的挠度变化，通常采用电阻应变片传感器。
•应变传感器：用于测量梁中钢筋和混凝土的应变变化，通常采用电阻应变片传感器。
2. 实验方法
•自由挠度测量方法：在没有加载荷载时，测量梁的自由挠度。
•加载荷载方法：逐级增加加载荷载，记录每一级荷载下梁的挠度和应变。
•卸载荷载方法：逐级减小加载荷载直至卸载。
五、实验结果与讨论
1. 实验数据记录
荷载(N) 自由挠度(mm) 弯曲应力(MPa) 弯曲应变(με)
0 0 0 0
1000 1.2 2.5 1000
2000 2.3 4.8 2000
3000 3.6 7.2 3000
4000 4.8 9.9 4000
2. 计算与分析
•荷载-挠度曲线：绘制荷载-挠度曲线可以观察梁的挠度随加载荷载的变化情况。
•应力-应变曲线：绘制应力-应变曲线可以观察梁的抗弯性能和材料的延性。
六、结论
通过钢筋混凝土梁正截面抗弯实验，可以得出以下结论： 1. 梁的挠度和应变随加载荷载的增加而增大； 2. 梁的弯曲应力和弯曲应变随加载荷载的增加而增大； 3. 绘制的荷载-挠度曲线和应力-应变曲线可以直观地反映梁的抗弯性能。
七、参考文献
[1] 钢筋混凝土结构设计规范（GB50010-2010）. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.
[2] 建筑材料力学实验（第二版）. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.。