超筋梁受弯试验专项方案.doc

《混凝土构造基本原理》实验课程作业

混凝土构件实验方案

实验名称
超筋梁受弯实验
姓名

学号

手机号

所选实验课教师
黄庆华
所上实验课教师
黄庆华
基本原理课教师
顾祥林

1.实验目
本实验目是使同窗们通过实验研究结识混凝土构造构件破坏全过程，掌握测试混凝土受弯基本性能实验办法。其中详细涉及：
l 检查实验试件破坏形态、破坏机理与否与理论课一致。
l 检查通过设计理论设计实验试件实际性能。
l 理解和初步掌握混凝土基本构件实验及分析办法。

2.试件设计
2.1材料和试件尺寸
l 试件尺寸（矩形截面）：;
l 混凝土强度级别：C20;
l 纵向受拉钢筋种类：HRB335；
l 箍筋种类：HPB300；
l 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm；

2.2试件设计
（1）设计和计算过程；
依照《混凝土构造设计规范》（GB50010-），HRB335钢筋受拉强度原则值，弹性模量。查表可得，C20混凝土受压强度原则值
因此计算可得界限受压区相对高度：

计算最大配筋率：

因此得最大纵筋面积：

取（），为使得实验效果更明显，因此最后取（）。
计算得此时受弯梁得极限承载力。

则计算极限荷载：

计算截面剪跨比：

由，计算可得。
考虑到不能让受剪段先于受弯段破坏，因此取，肢数为2。
（2）设计成果（模板图、配筋图、必要详图等）；
试件配筋状况见图1和表1。
表1梁受弯试件配筋
试件编号
试件特性
配筋状况
①
②
③
MLB
超筋梁

图1梁受弯实验试件配筋

2.3试件制作
依照试件设计尺寸制作模具，并布置好钢筋以及应变片。配备好混凝土，在混凝土浇筑入模时取样。
取边长为150mm×150mm×300mm棱柱体试件作为轴心抗压强度和静力受压弹性模量实验原则试件。之后将其在室内与试件同条件养护，按照原则实验办法测得抗压强度再乘以0.95作为混凝土立方体抗压强度，单位为（MPa）。
取同批次钢筋做拉伸实验，测得钢筋受拉屈服强度原则值和弹性模量。

3.加载装置和加载方式
3.1加载装置
图2为本实验进行梁受弯性能实验采用加载装置，加载设备为千斤顶。采用两点集中力加载，在跨中形成纯弯段，由千斤顶及反力梁施加压力，分派梁分派荷载，压力传感器测定荷载值。对于梁受弯性能实验，取L=1800mm，a=150mm，b=500mm，c=500mm。

图2梁受弯实验装置图
3.2加载制度
本次梁受弯实验采用单调分级加载机制，试件加载控制方式为力控制，每次加载时间间隔为15分钟在正式加载前，为检查仪器仪表读数与否正常，需要预加载，预加载所用荷载是分级荷载前2级。
对于超筋梁，①在加载到开裂实验荷载计算值90％此前，每级荷载不适当不不大于开裂荷载计算值20％；②达到开裂实验荷载计算值90％后来，每级荷载值不适当不不大于其荷载值5％；③当试件开裂后，每级荷载值取10％承载力实验荷载计算值（）级距；④在加载达到承载力实验荷载计算值90％后来，每级荷载值不适当不不大于开裂实验荷载值5％；⑤加载到临近破坏前，拆除所有仪表，然后加载至破坏。
依照本试件极限荷载，在实际实验时，采用试件加载制度为：
0→9kN→18kN→27kN→30kN→33kN→73kN→113kN→破坏
3.3材料性能实验
在混凝土试件破坏后，立即进行材料性能实验。
1混凝土抗压强度实验
国标《混凝土构造设计规范》（GB50010-）规定：混凝土强度级别应按立方体抗压强度原则拟定；立方体抗压强度原则值系指原则办法制作养护边长为150mm立方体试件，在28d龄期用原则实验办法测得具备95％保证率抗压强度。因而立方体抗压强度原则值是《混凝土构造设计规范》[1]中混凝土各种力学指标基本代表值，依照混凝土强度级别，可以查阅《混凝土构造设计规范》[1]关于表格，以拟定混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度原则值和设计值以及混凝土弹性模量等。国标《普通混凝土力学性能实验办法》（GB/T50081-）规定：以边长为150mm立方体为原则试件，将原则立方体试件在℃温度和相对湿度90％以上潮湿空气中养护28d，按照原则实验办法测得抗压强度作为混凝土立方体抗压强度，单位为（MPa）。
Ø 混凝土立方体抗压强度实验环节应按下列办法进行：
（1）试件从养护地点取出后应及时进行实验，将试件表面与上下承压板面擦干净；
（2）将试件安放在实验机下压板或垫板上，试件承压面应与成型时顶面垂直。试件中心应与实验机下压板中心对准，开动实验机，当上压板与试件接近时，调节球座，使接触均衡；
（3）在实验过程中应持续均匀地加荷，混凝土强度级别C60时，取每秒0.5～0.8MPa；混凝土强度级别C60时，取每秒0.8～1.0MPa；
（4）当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调节实验机油门，直至破坏。然后记录破坏荷载。
Ø 混凝土立方体抗压强度实验成果计算及拟定按下列办法进行：
（1） 混凝土立方体抗压强度应按下式计算：

式中，为混凝土立方体试件抗压强度（MPa）；F为试件破坏荷载（N）；A为试件承压面积（）。
（2）强度值拟定应符合下列规定：
①以三个试件为一组，每组试件所用拌合物应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样；
②三个试件测值算术平均值作为该组试件强度值（计算应精准至0.1MPa）；
③三个测值中最大值或最小值中如有一种与中间值差值超过中间值15％时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件抗压强度值；
④如最大值或最小值与中间值差值均超过中间值15％，则该组试件实验成果无效。
⑤混凝土强度级别件。轴心抗压强度和抗压强度实验办法相似。而对于非原则试件数据解决有如下规定：混凝土强度级别垂直方向上各测一次，取其算术平均值，选用三处中最小直径计算横截面面积。对于热轧带肋钢筋，按其公称直径计算横截面面积。
（2）实验条件
钢筋试样在弹性范畴内，实验机加载速率应在3～30MPa/s范畴内，并保持实验机控制器固定于这一速率位置上，直至获得屈服点和上屈服点；测定下屈服点时，应变速率在0.00025~0.0025/s范畴内，并保持恒定。屈服段过后，实验机两夹头在力作用下分离速率不超过0.5（为两夹头钢筋试样净长）。

4.量测与观测
4.1混凝土平均应变
在梁跨中一侧面布置4个位移计，位移计间距如图3所示，标距为150mm，以量测梁侧表面混凝土沿截面高度平均应变分布规律，测点布置见图3。

图3梁受弯实验混凝土平均应变测点布置
4.2纵向钢筋应变
在试件纵向受拉钢筋中部粘贴电阻应变片，以量测加载过程中钢筋应力变化，测点布置见图4。

图4纵筋应变片布置
4.3挠度
对受弯构件挠度测点应布置在构件跨中或挠度最大部位截面中轴线上，如图5所示。在实验加载前，应在没有外荷载条件下测读仪表初始读数。实验时在每级荷载下，应在规定荷载持续试件结束时量测构件变形。构造构件各部位测点测度程序在整个实验过程中宜保持一致，各测点间读数时间间隔不适当过长。

图5梁受弯实验挠度测点布置
4.4裂缝
实验前将梁两侧面用石灰浆刷白，并绘制50mm×50mm网格。实验时借助放大镜用肉眼查找裂缝。构件开裂后及时对裂缝发生发展状况进行详细观测，用读数放大镜及钢直尺等工具量测各级荷载(0.4~0.7)作用下裂缝宽度、长度及裂缝间距，并采用数码相机拍摄后手工绘制裂缝展开图，裂缝宽度测量位置为构件侧面相应于受拉主筋高度处。最大裂缝宽度应在使用状态短期实验荷载值持续15min结束时进行量测。

5.实验成果预测
5.1开裂弯矩估算
由，。因此计算开裂弯矩得：

因此开裂弯矩为：

用简化公式：

5.2极限弯矩估算
对于超筋梁：，
因此得钢筋应力：。
最后得极限弯矩：