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混凝土结构设计原理实验指导书实验一、梁正截面受弯破坏实验一、实验目的1．了解钢筋混凝土梁正截面受弯破坏过程及破坏形态，观察裂缝的开展情况；2．通过测定混凝土梁侧面应变大小，验证平截面假定，同时测定梁在各级荷载作用下跨中挠度变形值；3．测定钢筋混凝土梁的开裂荷载、极限承载力，验证受弯构件正截面的承载力计算公式。
二、实验装置图1为本课程进行梁受弯性能实验采用的加载装置，加载设备为手动千斤顶。
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，分配梁分配荷载，压力传感器测定荷载值。
梁受弯性能实验，取L=1400mm，a=50mm，b=450mm，c=400 mm。
1—试验梁；2—滚动铰支座；3—固定铰支座；4—支墩；5—分配梁滚动铰支座；6—分配梁滚动铰支座；7—集中力下的垫板；8—分配梁；9—反力梁及龙门架；10—千斤顶；图1 梁受弯实验装置图（a）加载简图（kN）（b）弯矩图（kNm）（c）剪力图（kN）图2 梁受弯试验加载和内力简图三、试件设计（1）试件设计的依据根据梁正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度b ξ的比较可以判断出受弯构件的类型：当b ξξ≤时，为适筋梁；当b ξξ>时，为超筋梁。
界限受压区相对高度b ξ可按下式计算：b y s0.810.0033f E ξ=+(1-1)其中在进行受弯试件梁设计时，y f 、s E 分别取《混凝土结构设计规范》规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时，y f 、s E 分别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。
对于少筋梁，设计试件配筋时，需要控制梁受拉钢筋配筋率ρ不大于适筋构件的最小配筋率min ρ，其中min ρ可按下式计算。
tmin y0.45f f ρ= (1-2) （2）试件的主要参数①试件尺寸（矩形截面）：b ×h ×l ＝120×200×1400mm ； ②混凝土强度等级：C20；③纵向受拉钢筋的种类：HRB335（适筋梁和超筋梁），HPB300（少筋梁）； ④箍筋的种类：HPB300（纯弯段无箍筋）； ⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm ； ⑥试件的配筋情况见图3和表1。
混凝土结构设计原理试验指导书及报告土木教研室编制建筑工程系实验一钢筋混凝土受弯构件正截面实验指导一、实验目的通过对适筋梁、超筋梁和少筋梁的实验，加强对钢筋混凝土梁正截面受弯破坏过程的认识，比较适筋梁与超筋梁的破坏形态及破坏荷载和挠度情况，了解正截面科学研究的基本方法，验证平截面假定和受弯构件正截面承载力计算公式。
二、实验内容和要求1、观测适筋梁、超筋梁和少筋梁的裂缝出现和开展过程、挠度变化以及破坏特征，并记下开裂荷载实测值(P0cr)和破坏荷载实测值(P0u) (M0cr 和M0u)。
2、量测超筋梁在各级荷载下的跨中挠度值，绘制梁跨中的荷载(内力)－挠度曲线(M－f曲线)。
3、量测适筋梁在纯弯区段沿截面高度的平均应变，绘出沿梁高度的应变分布图形，验证平截面假定。
4、通过在主筋上测定的应变，验证钢筋屈服与梁破坏之间的关系。
5、观察和描述破坏情况和特征，比较适筋梁与超筋梁的破坏形态及破坏荷载。
6、根据规范方法计算理论值，并与实验值比较。
三、试件设计与制作1、为确保梁正截面强度破坏，在剪弯区段所配箍筋已加强，纵筋端部锚固足够可靠。
图1－1和表1－1、1－2给出了L－1（适筋梁）、L－2（超筋梁）、L－3（少筋梁）的配筋详图及截面参数。
设计时，混凝土采用C20，纵向受力筋为HRB335级，不带弯钩；HPB235级钢筋带弯钩。
2、试件制作试件采用干硬性混凝土、振捣器振捣、蒸汽养护或自然养护28天、制作试件同时预留混凝土立方体试块（150×150×150mm3）和纵向受力钢筋。
试件承载力以测得混凝土和钢筋的实际强度计算，所用钢筋不得冷拉。
表1－1 实测混凝土和钢筋的强度6 12 20表1－2 弯曲梁数据表12 6@100AAAAAA20 6@100 26@1002-21-16-65-5L-2超筋梁L-3少筋梁图1 试件尺寸和配筋图555图1-1 试件配筋图注：混凝土采用C20，保护层厚度取为20mm，制作时预留混凝土立方体试块（150×150×150mm3）。
吉林建筑工程学院受弯构件实验指导书及实验报告班级姓名学号土木工程系结构实验室二OO四年实验一短期荷载下单筋矩形截面梁正截面强度试验一、实验目的通过适筋梁的试验，加深对受弯构件正截面三个工作阶段的认识，并验证正截面强度计算公式。
二、试验内容和要求1、试件在纯弯曲段的裂缝出现和展开过程，并记下抗裂荷载P s cr(M s cr)量测试件在各级荷载下的跨中挠度值。
绘制梁跨中挠度的M-f P s cr(M s cr)图。
2、测试件在纯弯曲段沿截面高度的平均应变，绘制沿梁高度的应变分布图形。
3、观察和描述试件破坏情况和特征，记下破坏荷载P s p(M s u)。
验证理论公式，并对试验值和理论值进行比较。
三、试件和试验方法1、试件试验梁混凝土强度等级为C20，试件尺寸和配筋如图1-1所示。
2、试验设备及仪器①千斤顶及加荷架②百分表③手持式应变仪 ④电阻应变仪 ⑤电阻应变片 ⑥读数显微镜3、 试验方法①用千斤顶和反力架进行二点加载。
②用百分表测读挠度。
③用手持应变仪沿截面高度的平均应变。
④电阻应变计计录受拉钢筋应变值。
仪表布置如图1-2所示图24、试验步骤①在未加荷前用百分表及手持应变仪读初读数，检查有无初始干缩裂缝。
②加第一级荷载后读手持式应变仪，以量测梁未开裂时，沿截面高度的平均应变值。
③电阻应变计记录受拉区应变，判断有无开裂。
④估计试验梁的抗裂荷载，在梁开裂前分三级加荷，如仍未开裂，再少加些，直到裂缝出现，记下荷载值P scr (M scr )，每次加荷后，持荷五分钟后读百分表，以量测试件支座和跨中位移值。
⑤试验梁出裂后至荷载之间分二次加荷，每次加荷五分钟后读百分表，至使用荷载时读应变仪，用读数放大镜读取最大裂缝宽度。
⑥使用荷载理论值M u之间分三次加荷。
百分表每次都读，至第二次加荷后读应变仪，读后拆除百分表。
如第三次加荷后仍不破坏，再酌量加荷直至破坏。
破坏时，仔细观察梁的破坏特征，并记下破坏荷载P s p(M s u)。
钢筋混凝土梁斜截面受剪实验（一）实验目的1.了解钢筋混凝土梁受剪破坏的过程，加深理解箍筋在斜截面抗剪中的作用。
2.了解对钢筋混凝土结构进行试验研究的方法。
（二）实验记录1、斜拉破坏：当剪跨比λ>3且箍筋配置过少，间距太大时，斜裂缝一旦出现，该裂缝往往成为临界斜裂缝，迅速向集中荷载作用点延伸，将梁沿斜裂缝劈成两部分，而导致梁的破坏斜拉破坏，实际上是混凝土被拉坏。
2、剪压破坏：当剪跨比1≤λ≤3且配筋量适当故金间距不大发生剪压破坏。
当斜裂缝中的某一条发展成为临界斜裂缝后，随着荷载的增加，斜裂缝向荷载作用点缓慢发展，剪压区高度逐渐减小，斜裂缝宽度变大，最后剪压区混凝土被压碎量，丧失承载能力。
3、斜压破坏：当剪跨比λ很小（一般λ≤1）时，发生斜压破坏。
首先在荷载作用点与支座间的梁腹部出现若干条平行的斜裂缝，随着荷载的增加量，梁腹被这些斜裂缝分割为斜向“短柱”，最后因混凝土短柱被压碎而破坏。
（三）实验结果1.整个斜拉破坏的过程急速而突然，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载相当接近，破坏前梁的变形很小，且往往只有一条斜裂缝，斜拉破坏具有明显的脆性。
2.剪压破坏有一定的预兆，破坏时箍筋屈服，破坏荷载比出现裂缝时的荷载高，承载力随配箍筋配箍量的增大而增大，但与适筋梁的正截面破坏相比，剪压破坏仍属于脆性破坏。
3.发生斜压破坏时，破坏荷载很高，但变形很小，箍筋不会屈服，属于脆性破坏。
为什么出现正截面破坏?受弯构件正截面破坏性质与其配置的纵向受拉钢筋的多少有关，当配筋率大小不同时，受弯构件正截面可能产生三种不同的破坏形式。
为什么出现斜截面破坏?弯矩和剪力的共用作用。
1.当剪跨比较大，且箍筋配置过少，间距太大时的斜拉破坏。
2.当剪跨比适中及配骨量适当箍筋间距不大时的剪压破坏。
3.发生在剪跨比很小或腹版宽度很窄的T形梁或I型梁上的斜压破坏。
钢筋混凝土受弯构件斜截面强度实验指导书
一、试验目的
1.通过钢筋混凝土矩形截面简支梁的静载试验，验证受弯构件的斜截面强度计算方法，加深区别剪压破坏、斜压破坏和斜拉破坏三种剪切破坏形态的主要破坏特征，以及产生这三种破坏特征的机理。
2.正确区分斜裂缝和垂直裂缝，弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝，在此基础上加深理解这二种裂缝的形成原因和裂缝开展的特点。
3.加深理解箍筋在斜截面抗剪中的作用。
二、试验内容和要求
1.量测试验梁的跨中挠度。
2.量测斜裂缝出现前后箍筋的应变。
3.仔细观察裂缝的出现和开展过程，特别注意观察剪跨段内斜裂缝的出现和开展的全过程。
斜裂缝出现后，用铅笔在裂缝旁边描裂缝，按出现先后顺序编号，并在裂缝顶端注明相应的荷载值，待试验梁破坏后再绘制裂缝分布图和破坏形态图。
4.记录斜截面破坏荷载，并验算斜截面破坏时的V O
U ／V
U
(V o
U
和V
u
分别为斜截
面破坏时的剪力试验值和理论值)。
5.试验分组。
依据破坏形式的种类，将试验分为三组，每组做一种破坏形态。
各组做完本组试验后，再相互观察另外两种破坏形态。
在试验过程中，要根据试验目的、内容和要求，认真做好记录，试验报告以本组试验梁为主。
三、试验梁尺寸和配筋
试验梁混凝土强度等级为C20，尺寸和配筋如图1所示，主筋混凝土保护层厚度为25mm。
四、材料的力学性能试验
为了分析试验结果，对原材料必须进行力学性能试验．由于时间限制，这项工作由教师进行。
试验内容
混凝土：立方体强度f cu o ，棱柱体抗压强度f c 0，弹性模量E c 0。
钢筋：主筋和箍筋的抗拉屈服强度f y 0。
五、试验方法
根据试验梁最大承载能力，决定加载装置和加载方式。
本次试验有三种不同规格的梁，其加载体系均采用反力架，千斤顶加载体系。
加载装置如图2所示。
剪压）
斜压）
图1实验梁详图
1.试验梁安装要求
本次的试验梁和支座的连接为简支。
试验梁两端搁置在专门设计的支座上，保证梁在受力后，粱的一端能够转动而另一端能够水平移动，试验梁就位后，应保证几何尺寸位置的准确。
2.测点布置。
根据试验目的和要求，测点布置如图3所示。
注：Φl 、Φ3百分表，量测试验梁支座沉降 Φ2为百分表，量测试验粱跨中挠度
1、2、3、4为电阻片，量测试验梁箍筋应变
3.试验仪器和加载设备
①DH3818型电阻应变仪，用于量测箍筋应变。
②百分表，用于量测挠度。
③500kN 千斤顶，用于加荷 4.加荷方法
采取分级加荷，每级加载值一般取5—10％的破坏荷载。
每次加载后间歇5
梁 =330 梁 =500
梁 =200
图2加载装置图
图3测点布置图
分钟，使试件的变形趋于稳定后，按试验内容和要求量测数据，并认真做好记录，数据校核无误后，方可进行下一级加载。
5.安全措施
在试验过程中，要服从统一指挥．随时注意观察加载装置和仪表运转是否正常，如发现偏差过大，应立即停止试验，待纠正后再继续加载．，试件接近破坏、时，应在试件下面安装安全支承，避免测试人员及仪表遭受不必要的损失，当加载超过80％的破坏荷载后，应将易损仪表拆除。
6.人员分工
加载1人，读百分表3人、记录1人，操作电阻应变仪1人、记录1人，寻找裂缝并量测裂缝宽度1～3人；负责安全1人，总指挥1人。
六、试验准备
1.复习受弯构件斜截面的强度计算的有关内容，仔细阅读试验指导书，充分了解本次试验的目的、要求，测试等内容。
2.根据所给试验梁尺寸、配筋，计算试验梁的破坏荷载，确定加载级数和每级加载值。
七、注意事项
1.进入试验室后，要服从担任本次试验指导教师的统一指挥，认真完成本次试验所要求的内容，注意分工协作。
2.与本试验无关的仪器设备和其它试验项目装置不得随意乱动。
3.注意安全，尤其是加载阶段。
八、试验报告的内容和要求
根据试验原始记录和试验过程中观察到的现象，进行整理、分析、归纳，将试验结果汇总，以图表，文字说明之。
绘制试验梁裂缝图；
绘制斜截面(剪跨区)破坏形态图，
绘制荷载(P)—挠度(f)曲线，
绘制荷载(P)—箍筋应力(σ
s
)曲线：
验算斜截面三种破坏形态的V0
u /V
u
(强度复核)：
试验结果汇总表。
试验结果分析(重点围绕本次试验的三种破坏形态；分析产生这三种破坏的条
件及影响斜截面强度的因素)。
九、思考题
1.垂直裂缝和斜裂缝、弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝形成的力学机理有什么不同?
2.箍筋的抗剪作用和受力特征是什么?它对斜截面破坏强度和破坏特征有什
么影响?
3.通过本次试验，你对{规范}中所规定的斜截面抗剪强度计算公式的二个限
制条件有何新的认识和体会?
十、承载力理论分析结果。
