《建筑結(jié)構(gòu)試驗》答案.doc

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《建筑結(jié)構(gòu)試驗》實踐環(huán)節(jié) （課程編號：2448） 鋼筋混凝土受彎梁試驗報告 助考學(xué)校： 準(zhǔn)考證號： 學(xué)生姓名： 成 績： 時間：2 0 年 月 日 鋼筋混凝土受彎梁試驗報告 一、試驗?zāi)康? 1、掌握制訂混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗方案的原則，設(shè)計鋼筋混凝土簡支梁的制作方案、受彎破壞的加荷方案和測試方案。 2、熟悉常用鋼筋混凝土構(gòu)件制作及測試系統(tǒng)的組成，能根據(jù)試驗設(shè)計量程和精度要求準(zhǔn)確選擇試驗設(shè)備和測量儀器。 3、初步掌握試驗量測數(shù)據(jù)的整理和分析技術(shù)，正確撰寫試驗報告。 4、深化所學(xué)知識，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力，提高科研興趣。 二、試件設(shè)計和制作 1、步驟 （1）設(shè)計鋼筋混凝土梁截面尺寸及配筋，在結(jié)構(gòu)實驗室按設(shè)計圖紙要求進行鋼筋下料。設(shè)計鋼筋混凝土梁如圖1，梁長1500mm，計算跨徑為1350mm，截面尺寸為125235mm。采用C20混凝土，縱筋為HRB335，箍筋級別為HPB235。 1500 Φ6@100 235 2Φ8 2Φ22 125 多余 圖1 鋼筋混凝土梁截面尺寸 （2）按設(shè)計綁扎鋼筋，形成骨架，轉(zhuǎn)運到工程訓(xùn)練中心。 （3）按混凝土梁截面尺寸選擇好模板，支好模板，將模板內(nèi)表面涂一薄層脫模劑以備脫模方便；將制作完的鋼筋籠按設(shè)計要求放入模板內(nèi)，模板內(nèi)事先放有設(shè)計好的保護層墊塊。 （4）將拌合均勻的混凝土裝入模板內(nèi)，填充飽滿，振搗密實，并制作立方體試件。 （5）在自然條件下養(yǎng)護28天，幾天后拆除模板，注意澆水。 （6）將混凝土梁和試件運至實驗室，按照預(yù)定方案進行承載力試驗，觀測裂縫的產(chǎn)生與開展情況，記錄試件受力各個過程的現(xiàn)象，直至試件破壞，并與預(yù)測結(jié)果比較，完成試驗報告。 2、試件檢查 在養(yǎng)護28天后，進行試驗。 試件實際尺寸：鋼筋混凝土梁長1.5m，高235mm，寬125mm； 混凝土立方體試件尺寸：150150150mm。 試件外觀特征：鋼筋混凝土梁底面、側(cè)面平滑，頂面略顯粗糙，混凝土顏色基本一致，少部分區(qū)域略有顏色不均現(xiàn)象，呈黑色狀，無鋼筋裸露現(xiàn)象，無流漿現(xiàn)象，底部存在個別蜂窩。 三、測試方案 試驗全過程要測讀荷載施加力值、撓度和應(yīng)變的數(shù)據(jù)。 1、試驗設(shè)備 表1 試驗設(shè)備一覽表 儀器名稱 液壓千斤頂 加載平臺 百分表 電阻應(yīng)變片 電阻應(yīng)變儀 數(shù)量 1 1 1 5 1 2、測點布置 采取在梁跨中施加一集中力作用，跨中位置較為薄弱，且撓度最大，應(yīng)力較大，故將測點布置在跨中位置，分別測定跨中位置撓度、受拉區(qū)邊緣應(yīng)變、受壓區(qū)邊緣應(yīng)變及中間區(qū)域應(yīng)變。 測點布置如圖2所示。 百分表 混凝土應(yīng)變片 試驗梁 圖2 鋼筋混凝土梁測點布置圖 應(yīng)變片測點編號如圖3。 235 1 2 3 4 5 125 10 60 55 50 50 10 圖3 混凝土應(yīng)變測點位置及編號 3、受彎破壞的加載方案 1）加載圖式 450 450 450 試驗梁 圖4 鋼筋混凝土梁加載圖式 2）加載方式 （1）預(yù)加載：將混凝土梁的自重和梁上跨中位置處墊板、千斤頂?shù)仍O(shè)備重作為預(yù)加載值。 （2）正常使用荷載試驗和破壞試驗加載 荷載分級原則：在正常使用荷載以內(nèi)，每級取其荷載值的20%，一般分五級加至標(biāo)準(zhǔn)荷載；超過正常使用荷載后，每級取其荷載值的10%，當(dāng)荷載加至承載力試驗荷載計算值的90%以后，每級取正常使用荷載的5%，直至破壞。 3）卸載：當(dāng)試件破壞后卸載，清理實驗室，整理資料。 四、混凝土立方體試件抗壓強度試驗 1、將試件從養(yǎng)護地點取出后及時進行試驗，先將試件表面和上下承壓面擦干凈。 2、將試件安放在試驗機的下壓板上，立方體的中心與試驗機下壓板中心對準(zhǔn)，落上壓板，當(dāng)上壓板與試件接近時，調(diào)整試件與試驗機，使接觸均衡。 3、連續(xù)均勻加荷。 4、當(dāng)試件接近破壞并開始急劇變形時，停止加壓，直至試件破壞，記錄破壞荷載。清理破壞的試件。 5、根據(jù)破壞荷載，計算混凝土抗壓強度，實測混凝土強度為27.3MPa。 五、試驗荷載計算 根據(jù)混凝土抗壓強度，計算梁開裂荷載和破壞荷載。 六、梁受彎加載試驗 1、試驗步驟 （1）安裝試件，標(biāo)好測點位置，用砂紙打磨后涂AB膠，4個小時后打磨，用丙酮清洗干凈。 （2）安裝儀器儀表，在跨中位置下方安放百分表，在應(yīng)變片測點位置貼應(yīng)變片，并焊接線路，聯(lián)線調(diào)試。 （3）試驗準(zhǔn)備就緒后，首先預(yù)加一級荷載，觀察所有儀器是否工作正常。加載前讀百分表和應(yīng)變儀，檢查有無初始裂縫并記錄。 （4）按加載方案加載，每級加載后等試件變形趨于穩(wěn)定后，再仔細測讀儀表讀數(shù)，待校核無誤，方可進行下一級加荷，直至加到破壞為止。加載過程中注意觀察梁有無裂縫等。 （5）構(gòu)件裂縫較大時拆除記錄撓度的百分表，繼續(xù)加載至完全破壞時，記下破壞荷載值。 （6）整理分析試驗結(jié)果。 2、試驗記錄 表2 梁受彎試驗計錄表 序號 荷載 （KN） 位移 （mm） 應(yīng)變 1 2 3 4 5 1 0 0 0 0 0 0 0 2 28 0.12 0 -0.117 -0.011 -0.059 71 3 38 0.41 0 -201 -9 -99 144 4 48 0.93 0 -347 -10 -172 263 5 58 1.38 0 -477 -9 -233 375 6 68 1.89 0 -622 -10 -306 500 7 78 2.44 0 -772 -18 -377 616 8 88 3.57 0 -935 -36 -459 725 9 98 4.99 960 -1060 -54 -534 819 3、試驗結(jié)果整理分析 （1）在下圖上畫出梁的裂縫開展和破壞形態(tài)圖。 （2）在下圖中畫出梁的荷載—變形曲線圖。 （3）對表2實測數(shù)據(jù)進行判別，選擇有效測點數(shù)據(jù)，畫出梁跨中截面在各級荷載作用下的截面應(yīng)變分布圖，并驗證平截面假定。 由圖3所示各測點位置及平截面假定可知，測點3應(yīng)為中和軸附近，即應(yīng)變較小；而測點1應(yīng)變應(yīng)較測點2大，且為壓應(yīng)變；測點4可能為壓應(yīng)變，亦可能為拉應(yīng)變，但從表中數(shù)據(jù)看，其測值不合理，判定為失效測點；故有效測點為測點2、測點3和測點5。 上圖中給出了各級荷載下跨中截面各測點應(yīng)變情況圖，從圖中可以看出，跨中截面從加載至破壞各階段，基本呈一條直線，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）試述試驗現(xiàn)象，并判定試驗梁的破壞屬于延性破壞，還是脆性破壞？是適筋梁，還是超筋梁？ ①荷載為28KN時，裂縫開始出現(xiàn)但數(shù)量較少，裂紋細微長度較短，集中在純彎段，裂縫的寬度為0.03mm左右； ②荷載為38KN時，裂縫數(shù)量逐漸增加，裂紋逐漸變長，支座端開始出現(xiàn)裂紋，裂縫的寬度為0.05mm左右； ③荷載為48KN時，裂縫數(shù)量繼續(xù)增加，裂紋繼續(xù)變長，分枝狀裂縫開始出現(xiàn)，裂縫的寬度為0.08mm左右； ④荷載為68KN 時，裂縫數(shù)量持續(xù)增加，裂紋持續(xù)變長，裂縫的寬度為0.1mm； ⑤荷載為78KN時，裂縫的寬度為0.2mm。隨著荷載的增加，裂縫越多越大； ⑥在荷載為98KN時，構(gòu)件破壞。 從上述試驗現(xiàn)象可知，試件從屈服至破壞過程中，荷載增幅較小，但跨中撓度有較大增幅，且受力鋼筋達到屈服后，受壓區(qū)混凝土被壓碎破壞，屬于典型的適筋梁破壞特征，具有較好的延性。 （5）試件受力情況分析 答：試驗構(gòu)件受到混凝土梁的自重和梁上跨中位置處墊板、千斤頂?shù)仍O(shè)備重力作用，方向向下，兩端支座處的受到支座反力，方向向上，試驗過程中，通過千斤頂施加的集中荷載，方向向下。在集中荷載加載過程中的受力情況，梁兩端三分之一段內(nèi)截面所受剪力比較大，跨中三分之一則只受彎矩作用，即處于純彎曲狀態(tài)。跨中橫截面上下部受拉，上部受壓，隨著外力的增加。通過理論分析如下： 正截面承載力分析 已知構(gòu)件混凝土為C20，則fc=9.6MPa，b=125mm，ξb=0.55，c=20mm，縱筋為HRB335，則fy=300MPa，As=760mm2 由 則由理論計算可知該試驗構(gòu)件梁為超筋梁，試驗結(jié)果可以看出有明顯的三個階段屬于適筋梁。理論和實驗結(jié)果有離散差別。 則取可計算得出 則Fu=66.38kN 由上述理論計算可知，構(gòu)件承載力取Fu=66.38kN，理論結(jié)果比試驗結(jié)果偏小。 （6）梁受彎試驗撓度觀測方案是否合理？如何改善？并圖示 不合理，應(yīng)在支座處設(shè)置位移觀測點（參考點），跨中撓度值應(yīng)為：中間測點減去兩支座測點平均值。 （7）分析探討影響試驗定量分析的誤差的產(chǎn)生原因，并根據(jù)梁受力特點和實測數(shù)據(jù)，指出哪些測點的數(shù)據(jù)誤差大，不可信？ 答：1）實驗操作過程誤差。 2）儀器誤差。 3）記錄誤差。 4）鋼筋在加載停止時，可能出現(xiàn)回縮。 由圖3所示各測點位置及平截面假定可知，測點3應(yīng)為中和軸附近，即應(yīng)變較?。欢鴾y點1應(yīng)變應(yīng)較測點2大，且為壓應(yīng)變；測點4可能為壓應(yīng)變，亦可能為拉應(yīng)變，但從表中數(shù)據(jù)看，其測值不合理，判定為失效測點。故其對應(yīng)的數(shù)據(jù)是不可信的。 七、試驗心得體會。 10