同济大学混凝土基本原理试验报告小偏心受压(优)(共11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小偏心受压短柱试验报告试验名称小偏心受压短柱试验报告试验课教师姓名学号手机号理论课教师日期2012年11月6日专心-专注-专业1. 试验目的（1） 参加并完成规定的实验项目内容，理解和掌握钢筋混凝土柱小偏心受压的实验方法和实验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。（2） 观察小偏心受压短柱的破坏过程，记录钢筋混凝土柱的应变、绕度及裂缝的发展情况。2. 试件设计2.1 材料选取钢筋选取级钢筋作为箍筋，级钢筋作为纵筋；混凝土选取C20混凝土。2.2 试件设计(1) 试件设计的依据为减小“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制。

2、通过调整轴向力的作用位置，即偏心距，使试件的破坏状态为大偏心或小偏心破坏。(2) 试件的主要参数见下表1试件尺寸（矩形截面）混凝土强度等级纵向钢筋（对称配筋）箍筋纵向钢筋混凝凝土保护层厚度配筋图偏心距（下图）表1试验配筋图等如下图1所示：图12.3 试件制作试验试件在室内浇筑制作，并于养护室与材料试验试件同条件进行试件养护。在实验前宜将时间表面刷白，并分格画线。材料试验试件的制作与养护均根据国家标准普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T 50081-2002规定，试件尺寸为100mm100mm300mm，将试件在203的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护，试块留设时间：2012年9月20

3、日，试验时间：2012年11月7日。钢筋样留取自不经切削加工原截面钢筋，各尺寸留样长度按基本长度进行留取，其中为5（为钢筋直径）；h为夹头长度通常取100mm左右。3. 材性试验混凝土强度实测结果试块留设时间：2012年 9 月 29 日试验时间：2012年11月7日试块养护条件：室内与试件同条件养护各材料性能见下表2试件尺寸100mm100mm300mm试件轴心抗压强度/MPa平均轴心抗压强度/MPa评定轴心抗压强度/MPa推定立方体抗压强度/MPa推定轴心抗拉强度/MPa推定轴心抗拉强度/GPa19.219.318.324.11.9728.3719.818.8注：轴心抗压强度根据国家标准普

4、通混凝土力学性能试验方法标准GB/T 50081-2002评定；立方体抗压强度、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。钢筋强度实测结果6光圆10.0710.2416.3416.3636257911.0216.509.6216.2414带肋59.5559.4588.8289.3638658160.8490.3957.4588.87表24. 试验过程4.1 加载装置柱小偏心受压试验的加载装置如下图所示。自平衡加载试验系统，采用千斤顶加载，支座一端为固定铰支座，另一端为滚动铰支座。铰支座垫板应有足够的刚度，避免垫板处混凝土局压破坏。（图2）4.2 加载制

5、度（1） 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级荷载的前1级。图2正式加载的分级情况为：0,20kN,40kN,60 kN,100 kN,140 kN,180kN,220 kN,260kN,300kN。当加载到300kN后，拆除所有仪表，然后加载至破坏，并记录破坏时的极限荷载。每次加载时间间隔为5min。（2）承载力极限状态确定方法对柱试件进行偏压承载力试验时，在加载或持载过程中出现下列标记即可认为该结构构件已经达到或超过承载力极限状态，即可停止加载：受压区混凝土的压碎破坏；对有明显物理流限的热轧钢筋，其受拉主筋的受拉应变达到0.01；受拉

6、主钢筋拉断；受拉主钢筋出最大垂直裂缝宽度达到1.5mm；4.3量测与观测内容4.3.1 荷载荷载由40_1通道进行记录，其随时间记录值如下表3：时间荷载/kN时间荷载/kN40_140_12012/11/6 12:58-0.4952012/11/6 14:45-340.7732012/11/6 13:50-19.9482012/11/6 14:47-360.2272012/11/6 13:57-39.7322012/11/6 14:48-380.1762012/11/6 14:00-60.0932012/11/6 14:48-398.5572012/11/6 14:08-100.2372012

7、/11/6 14:48-420.4022012/11/6 14:12-140.0522012/11/6 14:49-440.4342012/11/6 14:17-179.7012012/11/6 14:49-459.3112012/11/6 14:26-220.0932012/11/6 14:49-470.6862012/11/6 14:31-259.7422012/11/6 14:49-480.662012/11/6 14:38-299.7212012/11/6 14:51-460.3812012/11/6 14:40-320.248表34.3.2 钢筋应变由布置在柱内部纵筋表面的应变计量测

8、，钢筋应变测点布置见下图3：图3其中左图应变片从左到右从上到下分别对应号码为8(4), 5(1), 7(3), 6(2)。括号中的数字为后面对应处应变片号码；相应的右图上个应变片从左到右从上到下对应号码依次为4(3), 1(2), 8(7), 5(6)。1-8号应变片分别对应47_1到47_8通道。则相应 荷载纵向钢筋应变 试验数据见下表4：荷载/kN纵向钢筋应变40_147_147_247_347_447_547_647_747_8-0.495-4-1000100-19.948-52-541-120-60-78-15-10-39.732-114-120-1-25-119-147-23-18-

9、60.093-178-188-12-58-183-219-36-27-100.237-304-319-24-96-316-353-55-48-140.052-428-441-42-124-446-480-70-72-179.701-558-569-61-148-578-605-69-90-220.093-698-708-88-174-722-730-81-110-259.742-840-848-112-194-861-834-93-130-299.721-1004-1008-136-207-1014-951-107-150-320.248-1082-1081-147-214-1084-1004

10、-113-161-340.773-1179-1169-156-223-1174-1070-117-171-360.227-1260-1238-165-232-1236-1122-119-180-380.176-1311-1286-174-233-1284-1167-123-188-398.557-1385-1348-183-241-1339-1215-121-196-420.402-1491-1440-191-253-1420-1274-116-204-440.434-1593-1525-199-250-1454-1332-102-209-459.311-1688-1614-205-269-1

11、562-1392-85-212-470.686-1730-1656-208-271-1595-1423-78-215-480.66-1808-1735-211-275-1656-1474-65-212-460.381-1804-1755-203-268-1655-1477-40-189表4对应纵筋应变曲线图如下图4图44.3.3 混凝土应变由布置在柱内部纵筋表面混凝土上的应变计量测，混凝土应变测点布置如右图5：位移计位置如图5，编号分别为1、2、3、4，对应记录通道为46_1, 46_2, 46_3, 46_4。相应 荷载混凝土应变 试验数据见下表5：图5荷载/kN混凝土应变曲率40_146_

12、146_246_346_4-0.495-0.012000.004-1.3E-06-19.9480.0160001.33E-06-39.7320.012-0.004-0.004-0.0081.67E-06-60.0930.012-0.004-0.008-0.0120.-100.2370.012-0.012-0.024-0.0394.25E-06-140.0520.008-0.019-0.035-0.0474.58E-06-179.7010-0.023-0.055-0.0715.92E-06-220.0930.012-0.019-0.075-0.0958.92E-06-259.7420.008-0

13、.023-0.083-0.1119.92E-06-299.7210.008-0.038-0.103-0.1341.18E-05-320.2480.008-0.042-0.106-0.151.32E-05-340.7730.012-0.042-0.118-0.1621.45E-05-360.2270.012-0.046-0.13-0.171.52E-05-380.1760.004-0.046-0.134-0.1821.55E-05-398.5570.008-0.05-0.15-0.1971.71E-05-420.4020.008-0.058-0.166-0.2171.88E-05-440.434

14、0.012-0.061-0.173-0.2292.01E-05-459.3110.008-0.073-0.189-0.2412.08E-05-470.6860.008-0.069-0.189-0.2492.14E-05-480.660.008-0.073-0.201-0.2532.18E-05-460.3810.016-0.065-0.221-0.2682.37E-05表5对应的荷载混凝土应变曲线和弯矩曲率曲线见下图6图64.3.4 挠度柱长度范围内布置3个位移计以测量柱侧向绕度，侧向绕度测点布置见下图7：位移计位置如图7，编号分别为5、6、7，对应记录通道为46_6, 46_7, 46_8。

15、图7相应 荷载侧向绕度 试验数据见下表6：荷载侧向绕度40_146_646_746_8-0.49500.0040.013-19.9480.2110.1210.1-39.7320.4850.3180.259-60.0930.6950.4720.402-100.2371.0540.7310.498-140.0521.370.9610.582-179.7011.6391.1820.669-220.0931.9261.4040.736-259.7422.1661.6170.808-299.7212.4321.8380.879-320.2482.551.9550.916-340.7732.6892.08

16、90.962-360.2272.8112.2181.013-380.1762.9032.3061.038-398.5573.0342.4271.075-420.4023.2322.6321.105-440.4343.3542.7871.159-459.3113.4932.9581.209-470.6863.5783.0371.243-480.663.6583.1671.289-460.3813.673.2341.301表6对应的绕度曲线见下图8图84.3.5 裂缝实验前将柱四面用石灰浆刷白，并绘制50mm50mm的网格。实验时借助放大镜用有眼查找裂缝。构件开裂后立即对裂缝的发生发展情况进行详细

17、的观测，用读数放大镜及钢直尺等工具量测各级荷载作用下的裂缝宽度、长度及裂缝间距，并采用数码相机拍摄后收工绘制裂缝展开图，裂缝宽度的测量位置为构件的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试验荷载持续15min结束是进行量测。本次试验较为特殊，最终试件并未破坏，没有裂缝产生，试验用千斤顶最高提供500kN，当荷载加到最大时并未出现裂缝。因此最终没有收集到任何裂缝数据与图像，试验失败。4.4 裂缝发展及破坏形态实验前将柱四面用石灰浆刷白，试件经测量为：bhl=145mm154mm651mm。初始没有严重损伤及裂缝，最终没有因为荷载产生裂缝，各级荷载作用下没有裂缝及其他损伤产生，没有出

18、现破坏。下图为试验后短柱照片，没有裂缝出现。试验后短柱如下图10：图105. 试验数据处理与分析对试验数据进行整理，并得出的曲线等分布规律图见上述各表格后曲线图。曲线图走势并未有异常，试验过程同样正常，因此所获数据应该合理。但试验实际情况为短柱没有被压坏，试验失败，因此其中必然存在异常因素导致试验最终失败。在此采用采用混凝土结构基本原理（第二版）（顾祥林主编）第六章中介绍的方法计算偏心受压构件的开裂荷载和承载力。 经计算得 为小偏压。得出小偏心受压试件极限承载力计算为试验时由于加载千斤顶最大加荷量为500kN，而实际加载时加载到480kN左右便很难再加载上去，而且可能由于本试件较为特殊，试件材

19、料强度可能略高，因此最终约在480kN左右时也没有破坏。6 结论对于本次试验，由于其中存在的部分原因导致最终试验失败，因此对于失败的可能的原因进行分析非常有意义。首先，试验最终当加载到计算得出的极限承载力时也没有出现裂缝，说明计算值应该比实际极限承载力相对较小，计算模型较为安全。其中包括：（1） e的计算方法较为安全；（2） 没有考虑到箍筋的影响，实际箍筋对于混凝土柱的抗压承载力有提升作用，因此可能导致试验值比计算值大。其次，试验中的材料很有可能强度偏大，造成强度偏大的原因可能是因为材料均匀性较好，整个短柱中的材料缺陷很少，所以使其更加坚固。当然也可能存在是由于制作时的错误而使用了更高型号的混凝土或是钢筋而导致最终试验失败，由过失引起的试验失败应该尽量避免。过失引起失误不做过多讨论。虽然本次试验最终以失败告终，但是他的讨论价值也因此提升，而且其作为演示实验的目的也依然可以达到甚至对我们有更重要的指导意义。