同济大学混凝土试验-梁剪压破坏实验报告(共15页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上混凝土结构基本原理试验课程作业梁受剪试验（剪压破坏）试验报告试验名称梁受剪试验（剪压破坏）试验课教师林峰姓名学号手机号任课教师日期2014年11月25日专心-专注-专业1. 试验目的 通过试验学习认识混凝土梁的受剪性能（剪压破坏），掌握混凝土梁的受剪性能试验的测试方法，巩固课堂知识，加深对于斜截面破坏的理解。2. 试件设计2.1 材料和试件尺寸试件尺寸（矩形截面）：bhl1202001800mm；混凝土强度等级：C20；纵向受拉钢筋的种类：HRB335；箍筋的种类：HPB235； 2.2 试件设计（1）试件设计依据根据剪跨比和弯剪区箍筋配筋量的调整，可将试件设计为剪压

2、、斜压和斜拉破坏，剪压破坏的满足13。进行试件设计时，应保证梁受弯极限荷载的预估值比剪极限荷载预估值大。（2） 试件参数如表1表1 试件参数试件尺寸（矩形截面）1202001800mm下部纵筋218上部纵筋210箍筋6150(2)纵向钢筋混凝土保护层厚度15mm配筋图见图1加载位置距离支座400mm图1 试件配筋图（3）试件加载估算 受弯极限荷载 =105.25kN 受剪极限承载力 其中，当时，取，当时，取。=65.98kN可以发现，所以试件会先发生受剪破坏。具体计算过程见附录一。2.3 试件的制作根据普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002规定， 成型前，试模内表面应涂一薄

3、层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。取样或拌制好的混凝土拌合物，至少用铁锨再来回拌合三次。将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口。采用标准养护的试件，应在温度为205的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。拆模后应立即放入温度为202，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为202的不流动的氢氧化钙饱和溶液中养护。标准养护龄期为28d（从搅拌加水开始计时）。3. 材性试验3.1 混凝土材性试验凝土强度实测结果试块留设时间： 2014年9月25日试块试验时间： 2014年12月8日试块养护条件：与试件同条件养护试件尺寸150mm1

4、50mm150mm实测立方体抗压强度/MPa平均立方体抗压强度/MPa推定轴心抗压强度/MPa推定轴心抗拉强度/MPa推定弹性模量/GPa23.422.517.11.8926.7522.022.2注：轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量根据国家标准混凝土结构设计规范GB 50010-2010推定。3.2钢筋材性试验钢筋强度实测结果公称直径/mm屈服荷载/kN极限荷载/kN屈服强度平均值/MPa极限强度平均值/MPa试件平均试件平均6光圆11.611.316.015.740055611.215.611.215.610带肋39.9939.7850.0649.9050663539.4949.7139

5、.8749.9318带肋1541451621645706451521641281653. 试验过程3.1 加载装置图2为梁受弯性能试验采用的加载装置，加载设备为千斤顶。采用两点集中力加载，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。试验取L=1800mm，a=100mm，b=400mm，c=800mm。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2 梁受弯试验装置图3.2 加载制度单调分级加载机制： 在正式加载前，为检查仪器仪表读数是否正常，需要预加载，预加载所用的荷载是分

6、级荷载的前1级。正式分级加载/kN：05101520253040506070破坏，在加载到70kN时，拆除所有仪表，然后加载至破坏，并记录破坏时的极限荷载。但是本实验为了更加直观的观测混凝土的应变，而且由于先发生剪压破坏，所以可以不用拆掉仪表。3.3量测与观测内容3.3.1 荷载荷载由压力传感器直接测定，选取数据如表2，极限荷载为139.392kN。表2 荷载取值表时间荷载(kN)时间荷载（kN）2014/11/25 13:4902014/11/25 14:5290.7822014/11/25 13:595.1992014/11/25 14:5297.4672014/11/25 14:069.

7、3262014/11/25 14:52100.0252014/11/25 14:1214.5252014/11/25 14:52105.392014/11/25 14:1419.5592014/11/25 14:52110.4242014/11/25 14:2225.8322014/11/25 14:52115.3762014/11/25 14:3730.2882014/11/25 14:52119.2552014/11/25 14:4040.2742014/11/25 14:52125.282014/11/25 14:4249.3532014/11/25 14:53131.0572014/1

8、1/25 14:4658.8442014/11/25 14:53135.1832014/11/25 14:5068.6652014/11/25 14:53137.4942014/11/25 14:5275.1842014/11/25 14:53138.3192014/11/25 14:5280.1362014/11/25 14:53139.3922014/11/25 14:5285.9963.3.2 钢筋应变（1）纵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的应力变化，测点布置见图3。图3 纵筋应变片布置由于试验前准备不充分，不能够分清应变片，只能通过平均应变来观测钢筋在

9、实验中的变化情况。（2） 箍筋应变箍筋的钢筋应变片布置见图4,应变片与通道对应关系如表3。图4 箍筋应变片布置表3 箍筋应变片测点编号78910111243-843-943-1029-1（坏）19-229-33.3.3 混凝土应变混凝土应变由布置混凝土表面上的4个位移计量测，位移计间距40mm，标距为150mm，混凝土应变测点布置如图5，位移计与通道对应关系见表4。图5 混凝土应变计布置表4 混凝土应变计测点编号123446-946-246-346-43.3.4 挠度挠度由梁跨度范围内布置3个位移计量测。短期跨中挠度实测值可以按照公式直接得出。侧向扰度测点布置见图6，位移计对应通道见表5。图6

10、 挠度测点布置表5 挠度位移计测点编号56746-846-646-73.3.5 裂缝 实验前将柱四面用石灰浆刷白，并绘制50mm50mm的网格。试验时借助手电筒用肉眼查找裂缝并且用铅笔标记出裂缝的位置、标号。之后对裂缝的发生发展情况进行详细观测，用读数放大镜测量各级荷载作用下的裂缝宽度、长度及裂缝间距，并用相机拍摄后手动绘制裂缝展开图。3.4 裂缝发展及破坏形态 （1）实验前构件初始状态经过观察构件初始状态良好，肉眼观测没有初始裂缝。 （2）各级荷载作用下构件裂缝发展情况 （020kN）当荷载较小时，很难用肉眼观测到裂缝。 （20kN70kN）梁的下表面首先出现垂直裂缝，数量较少而且裂缝很短、

11、宽度也比较小。随着荷载的增加，裂缝的条数在逐渐增加而且不断的向受压区发展，并且梁的支座附近出现多条斜裂缝。 （70kN130kN）两个支座附近的斜裂缝继续向受力点延伸，宽度不断加大，条数增多，在接近130kN时一侧形成一条宽度长度最大的临界裂缝贯通整个梁，剪压区被压碎，继续加荷载但是压力传感器数值不增反降，此时混凝土梁已经破坏。（3）破坏情况如图7，裂缝展开图见附录三。正面背面图7 构件破坏情况图4. 试验数据处理与分析原始数据整理见附录二，实验数据处理如下： 4.1 荷载-挠度关系图8 荷载-挠度曲线图4.2 荷载-曲率关系图9 荷载-曲率曲线图猜测是由于位移计在安装时带有一定的位移量造成曲

12、率的初始值为负值，分析时可以不考虑0kN和5kN时的情况。 4.3荷载-纵筋平均应变关系图10 荷载-纵筋平均应变曲线图 4.4荷载-箍筋应变关系图11 荷载-箍筋应变曲线图从图中可以看出，在荷载较小的时候斜裂缝还没有发展，箍筋基本没有应变，但是随着斜裂缝的发展，斜裂缝穿过的箍筋应变迅速增大，也就意味着其所受应力在加大，限制斜裂缝的发展。但是同时，位于斜裂缝端点的箍筋却几乎不怎么受力。4.5承载力分析正截面承载力计算：斜截面承载力计算：实测极限抗剪承载力为139.392kN,比理论值高出40%左右，推测造成差距的原因为：（1） 无论是计算抗弯承载力还是抗剪承载力的计算模式都偏于安全的，而且在接

13、近70kN的时候裂缝已经变得很明显，此时的梁可能考虑到已经不能满足使用要求了。（2） 混凝土材料的性质不稳定，养护时间超过28天都可能造成混凝土的强度变大，致使其承载能力提高。（3） 由于现场没有实际测量构件的尺寸，可能在试件的制作过程中试件的尺寸大于原来设计的尺寸，使其承载能力提高。5 结论本次试验向我们展示了适筋梁剪压破坏的全过程，从破坏形态上来看这次试验时比较成功的。我们了解到了剪压破坏的特点。剪压破坏的斜裂缝会不断向集中荷载作用点延伸，且宽度不断增大，形成一条宽度和长度最大的临界裂缝指向荷载作用点，最终剪压区混凝土被压碎，梁发生斜截面破坏。同时通过对箍筋的观察，可以看到箍筋只有在斜裂缝

14、产生的时候才能发挥作用，限制斜裂缝的继续发展。而且只有斜裂缝穿过的箍筋才能发挥限制作用，这对我关于斜截面计算截面的选取有了更加深刻的理解。附录一试件设计承载力估算附录二实验数据处理荷载（kN）挠度（mm）曲率（106/mm）纵筋平均应变00.0085-0.001435.55.199-0.2095-0.001485.9.3260.0530.79.14.525-0.0860.13519.559-0.23750.00085199.25.832-0.4520.00095295.530.288-0.67750.357.40.274-1.05350.507.49.353-1.3970.636.58.844

15、-1.81950.780.68.665-2.5030.929.75.184-2.64950.959.80.136-3.0280.004051075.85.996-3.3120.1147.90.782-3.6660.1242.97.467-4.00250.1330.100.025-4.1840.1378.105.39-4.55150.00481462110.424-4.9130.1533115.376-5.2090.1606.119.255-5.56250.1672.125.28-6.0370.1732.131.057-6.5210.005951850.5135.183-7.2520.1897.137.494-7.34750.1926138.319-7.5970.1957.139.392-7.7530.1962.附录三裂缝展开图