《建筑结构试验》+答案

《建筑结构试验》实践环节

（课程编号：2448）

钢筋混凝土受弯梁试验报告

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时间：2 0 年月日

钢筋混凝土受弯梁试验报告

一、试验目的

1、掌握制订混凝土结构构件试验方案的原则，设计钢筋混凝土简支梁的制

作方案、受弯破坏的加荷方案和测试方案。

2、熟悉常用钢筋混凝土构件制作及测试系统的组成，能根据试验设计量程和精度要求准确选择试验设备和测量仪器。

3、初步掌握试验量测数据的整理和分析技术，正确撰写试验报告。

4、深化所学知识，培养动手能力和创新能力，提高科研兴趣。

二、试件设计和制作

1、步骤

（1）设计钢筋混凝土梁截面尺寸及配筋，在结构实验室按设计图纸要求进行钢筋下料。设计钢筋混凝土梁如图1，梁长1500mm ，计算跨径为1350mm ，截面尺寸为125 235mm 。采用C20混凝土，纵筋为HRB335，箍筋级别为HPB235。

图1 钢筋混凝土梁截面尺寸

（2）按设计绑扎钢筋，形成骨架，转运到工程训练中心。

（3）按混凝土梁截面尺寸选择好模板，支好模板，将模板内表面涂一薄层脱模剂以备脱模方便；将制作完的钢筋笼按设计要求放入模板内，模板内事先放有设计好的保护层垫块。

（4）将拌合均匀的混凝土装入模板内，填充饱满，振捣密实，并制作立方体试件。

（5）在自然条件下养护28天，几天后拆除模板，注意浇水。

（6）将混凝土梁和试件运至实验室，按照预定方案进行承载力试验，观测裂缝的产生与开展情况，记录试件受力各个过程的现象，直至试件破坏，并与预测结果比较，完成试验报告。

2、试件检查

在养护28天后，进行试验。

试件实际尺寸：钢筋混凝土梁长1.5m，高235mm，宽125mm；

混凝土立方体试件尺寸：150?150?150mm。

试件外观特征：钢筋混凝土梁底面、侧面平滑，顶面略显粗糙，混凝土颜色基本一致，少部分区域略有颜色不均现象，呈黑色状，无钢筋裸露现象，无流浆现象，底部存在个别蜂窝。

三、测试方案

试验全过程要测读荷载施加力值、挠度和应变的数据。

1、试验设备

表1 试验设备一览表

2、测点布置

采取在梁跨中施加一集中力作用，跨中位置较为薄弱，且挠度最大，应力较大，故将测点布置在跨中位置，分别测定跨中位置挠度、受拉区边缘应变、受压区边缘应变及中间区域应变。

测点布置如图2所示。

图2 钢筋混凝土梁测点布置图

应变片测点编号如图3。

图3 混凝土应变测点位置及编号

3、受弯破坏的加载方案

1）加载图式

图4 钢筋混凝土梁加载图式

2）加载方式

（1）预加载：将混凝土梁的自重和梁上跨中位置处垫板、千斤顶等设备重作为预加载值。

（2）正常使用荷载试验和破坏试验加载

荷载分级原则：在正常使用荷载以内，每级取其荷载值的20%，一般分五级加至标准荷载；超过正常使用荷载后，每级取其荷载值的10%，当荷载加至承载力试验荷载计算值的90%以后，每级取正常使用荷载的5%，直至破坏。

3）卸载：当试件破坏后卸载，清理实验室，整理资料。

四、混凝土立方体试件抗压强度试验

1、将试件从养护地点取出后及时进行试验，先将试件表面和上下承压面擦干净。

2、将试件安放在试验机的下压板上，立方体的中心与试验机下压板中心对准，落上压板，当上压板与试件接近时，调整试件与试验机，使接触均衡。

3、连续均匀加荷。

4、当试件接近破坏并开始急剧变形时，停止加压，直至试件破坏，记录破坏荷载。清理破坏的试件。

5、根据破坏荷载，计算混凝土抗压强度，实测混凝土强度为27.3MPa。

五、试验荷载计算

根据混凝土抗压强度，计算梁开裂荷载和破坏荷载。

六、梁受弯加载试验

1、试验步骤

（1）安装试件，标好测点位置，用砂纸打磨后涂AB胶，4个小时后打磨，用丙酮清洗干净。

（2）安装仪器仪表，在跨中位置下方安放百分表，在应变片测点位置贴应变片，并焊接线路，联线调试。

（3）试验准备就绪后，首先预加一级荷载，观察所有仪器是否工作正常。加载前读百分表和应变仪，检查有无初始裂缝并记录。

（4）按加载方案加载，每级加载后等试件变形趋于稳定后，再仔细测读仪表读数，待校核无误，方可进行下一级加荷，直至加到破坏为止。加载过程中注意观察梁有无裂缝等。

（5）构件裂缝较大时拆除记录挠度的百分表，继续加载至完全破坏时，记下破坏荷载值。

（6）整理分析试验结果。

2、试验记录

表2 梁受弯试验计录表

3、试验结果整理分析

（1）在下图上画出梁的裂缝开展和破坏形态图。

梁顶梁侧梁底

（2）在下图中画出梁的荷载—变形曲线图。

0 1.0 2.0

3.0

4.0

5.0

20

40

60

80

100

挠度（mm ）

荷载（k N ）

（3）对表2实测数据进行判别，选择有效测点数据，画出梁跨中截面在各级荷载作用下的截面应变分布图，并验证平截面假定。

由图3所示各测点位置及平截面假定可知，测点3应为中和轴附近，即应变较小；而测点1应变应较测点2大，且为压应变；测点4可能为压应变，亦可能为拉应变，但从表中数据看，其测值不合理，判定为失效测点；故有效测点为测点2、测点3和测点5。

235

1

2

3 4 5

125

10 60 55 50 50 10 38 kN 48 kN

78 kN

98 kN

28 kN 失效测点有效测点

上图中给出了各级荷载下跨中截面各测点应变情况图，从图中可以看出，跨中截面从加载至破坏各阶段，基本呈一条直线，即同一截面在受荷前后基本保持一平面，符合平截面假定。

（4）试述试验现象，并判定试验梁的破坏属于延性破坏，还是脆性破坏？是适筋梁，还是超筋梁？

①荷载为28KN 时，裂缝开始出现但数量较少，裂纹细微长度较短，集中在纯弯段，裂缝的宽度为0.03mm 左右；

②荷载为38KN 时，裂缝数量逐渐增加，裂纹逐渐变长，支座端开始出现裂纹，裂缝的宽度为0.05mm 左右；

③荷载为48KN 时，裂缝数量继续增加，裂纹继续变长，分枝状裂缝开始出现，裂缝的宽度为0.08mm 左右；

④荷载为68KN 时，裂缝数量持续增加，裂纹持续变长，裂缝的宽度为0.1mm ； ⑤荷载为78KN 时，裂缝的宽度为0.2mm 。随着荷载的增加，裂缝越多越大； ⑥在荷载为98KN 时，构件破坏。

从上述试验现象可知，试件从屈服至破坏过程中，荷载增幅较小，但跨中挠度有较大增幅，且受力钢筋达到屈服后，受压区混凝土被压碎破坏，属于典型的适筋梁破坏特征，具有较好的延性。

（5）试件受力情况分析

答：试验构件受到混凝土梁的自重和梁上跨中位置处垫板、千斤顶等设备重力作用，方向向下，两端支座处的受到支座反力，方向向上，试验过程中，通过千斤顶施加的集中荷载，方向向下。在集中荷载加载过程中的受力情况，梁两端三分之一段内截面所受剪力比较大，跨中三分之一则只受弯矩作用，即处于纯弯曲状态。跨中横截面上下部受拉，上部受压，随着外力的增加。通过理论分析如下：

正截面承载力分析

已知构件混凝土为C20，则fc=9.6MPa ，b=125mm ，ξb=0.55，c=20mm ，纵筋为HRB335，则fy=300MPa ，As=760mm2

由190c y s f bx f A x mm =?= 则0

0.931b x

h ξξ=

=>由理论计算可知该试验构件梁为超筋梁，试验结果可以看出有明显的三个阶段属于适筋梁。理论和实验结果有离散差别。

则取00.55204112.2b

b x h mm ξ==?=可计算得出19.91.u M kN m =

则Fu=66.38kN

由上述理论计算可知，构件承载力取Fu=66.38kN ，理论结果比试验结果偏小。

（6）梁受弯试验挠度观测方案是否合理？如何改善？并图示

不合理，应在支座处设置位移观测点（参考点），跨中挠度值应为：中间测点减去两支座测点平均值。

（7）分析探讨影响试验定量分析的误差的产生原因，并根据梁受力特点和实测数据，指出哪些测点的数据误差大，不可信？

答：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。

由图3所示各测点位置及平截面假定可知，测点3应为中和轴附近，即应变较小；而测点1应变应较测点2大，且为压应变；测点4可能为压应变，亦可能为拉应变，但从表中数据看，其测值不合理，判定为失效测点。故其对应的数据是不可信的。

七、试验心得体会。