混凝土-受扭梁-斜拉破坏-实验报告

1┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊《混凝土结构基本原理》试验课程作业混凝土受扭构件斜拉破坏实验报告试验报告试验名称混凝土斜拉梁破坏试验试验课教师姓名学号手机号任课教师日期COLLEGEOFCIVILENGINEERING1.试验目的参加并完成规定的实验项目内容，理解和掌握钢筋混凝土构件受剪发生斜拉破坏实验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。写出实验报告。在此过程中，加深对受剪混凝土梁斜拉破坏性能的理解。2.试件设计2.1材料和试件尺寸①试件尺寸（矩形截面）：b×h×l=120mm×210mm×1800mm；②混凝土强度等级：C20；③纵向受拉钢筋的种类：HRB235；④箍筋的种类：HPB235；⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm；2.2试件设计试件的配筋情况见表1和图1；表1梁斜剪试件的配筋试件编号试件特征配筋情况加载位置b（mm）预估受剪极限荷载PuQ(kN)预估受弯极限荷载PuM(kN)①②③QC斜拉破坏6@25022182106005069图1梁斜拉构件配筋图混凝土受剪构件发生斜拉破坏有以下条件：①3；②sv较小由《混凝土结构基本原理（第二版）》相关知识，抗剪承载力计算公式为：001.751svucstyvAVVfbhfhs2uQuPV同时，为保证发生受剪破坏，抗弯纵筋配筋满足以下要求：maxuMMuM按单筋矩形截面抗弯构件计算。3.材性试验3.1混凝土材性试验试块留设时间：2013年09月30日试验时间：2013年11月21日试块养护条件：室内与试件同条件养护表2混凝土强度实测结果试件尺寸150mm×150mm×150mm实测立方体抗压强度/MPa平均立方体抗压强度/MPa推定轴心抗拉强度/MPa推定弹性模量/GPa26.3527.082.1428.8327.7027.20注：轴心抗压强度根据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002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》GB50010-2010推定。3.2钢筋材性试验表3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4光圆4.114.155.155.173304114.185.244.165.136光圆12.8112.9616.8316.9945860113.0017.1613.0816.998光圆22.6723.5426.3326.5446852824.3626.5923.5826.6910光圆26.3726.3736.0436.4733646326.7336.9826.3136.4010带肋39.9939.7850.0649.9050663539.4949.7139.8749.9312带肋43.8943.7665.1164.8838757443.6864.7643.7664.7814带肋58.5958.7787.4687.2738256758.5987.0658.1287.2818带肋98.6798.78153.47153.6038860498.69153.4898.97153.8522带肋135.51135.35209.29209.10356550134.63208.44135.91209.574.试验过程4.1加载装置图3.1为进行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，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。梁受弯性能试验，取L=1800mm，a=150mm，b=500mm，c=500mm。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（a）加载简图（kN，mm）（b）弯矩图（kNm）（c）剪力图（kN）图3梁受弯试验加载和内力简图4.2加载制度1）单调分级加载机制梁受弯试验采用单调分级加载。试件的加载简图和相应的弯矩、剪力图见3.1和3.2所示。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。正式加载的分级情况为：在最大斜裂缝宽度发展至0.6mm以前，根拒预计的受剪破坏荷载分级加载，分为10KN,20KN,30KN,40KN,破坏；每次加载时间间隔为15分钟。（2）承载力极限状态确定方法对梁试件进行受弯承载力试验时，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：①斜裂缝端部受压区混凝土剪压破坏；②沿斜截面混凝土斜向受压破坏；③钢筋与斜裂缝交会处的斜裂缝宽度达到1.5mm；④沿斜截面撕裂形成斜拉破坏；4.3量测与观测内容4.3.1荷载（扭矩）测点2_1显示实测荷载值，单位kN4.3.2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的应力变化，测点布置见图4。图4纵筋应变片布置在试件受剪箍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5。图5箍筋应变片布置4.3.3混凝土应变在梁跨中一侧面布置4个位移计，位移计间距40mm，标距为150mm，以量测梁侧表面混凝土沿截面高度的平均应变分布规律，测点布置见图6。图6梁受弯试验混凝土平均应变测点布置4.3.4挠度对受弯构件的挠度测点应布置在构件跨中或挠度最大的部位截面的中轴线上，如图7所示。在试验加载前，应在没有外荷载的条件下测读仪表的初始读数。试验时在每级荷载下，应在规定的荷载持续试件结束时量测构件的变形。结构构件各部位测点的测度程序在整个试验过程中宜保持一致，各测点间读数时间间隔不宜过长。图7梁受弯试验挠度测点布置4.4裂缝发展及破坏形态1）试验前试件状况：试件截面尺寸120×210mm、跨度1500mm、无初始裂缝或损伤状。2）图8（a）和图8（b）分别为最终的裂缝照片和试验梁的裂缝图。图8（a）试验梁最终的裂缝照片图8（b）试验梁的裂缝图最大裂缝出现在○1处,为斜拉破坏。5.试验数据处理与分析5.1荷载－挠度关系曲线确定梁构件在各级荷载作用下的短期挠度实测值，考虑支座沉降、自重、加载设备自重及加载方式的影响，结合试验梁的具体位移计布置，试验梁跨中挠度可按下式计算：2_92_1026_112fuuu其中，2_9u，2_10u，26_1u分别为位移计2_9，2_10，26_1，的位移计读数。荷载—挠度关系曲线如图9所示。图9荷载—挠度关系曲线5.2荷载－应变关系曲线根据实测混凝土应变，跨中截面平均曲率ij可按下式计算：ijijijh式中，若定义挠度以向下为正，则j、i分别为截面侧面上、下两点的实测混凝土平均应变（以拉应变为正），ijh为该两点沿梁截面高度方向的实测距离。荷载与平均应变关系曲线如图10所示。图10荷载—曲率关系图可以看出，加载过程中，平截面假定基本符合，荷载与跨中曲率基本成线性关系。5.3荷载－纵筋应变关系曲线荷载—纵筋应变关系曲线如图11所示。-1001020304050607080-20246810荷载—挠度关系曲线荷载/kN挠度/mm-1001020304050607080-50510152025荷载—曲率关系曲线荷载/kN图11荷载—纵筋应变关系图5.4荷载－箍筋应变关系曲线荷载—箍筋应变关系曲线如图12所示。图12荷载—箍筋应变关系图5.5承载力分析5.5.1正截面承载力分析纵筋配筋218,2A508.9smm,适筋梁，由：10(h)24yscuysuufAxfbxMfAPM-1001020304050607080-500050010001500200028_128_228_328_428_628_9荷载—纵筋应变关系曲线荷载/kN纵筋应变-1001020304050607080-1000-800-600-400-200020040060080028_528_728_828_1026_626_7荷载—箍筋应变关系曲应变荷载/kN得30.7,122.8uuMkNmPkN5.5.2斜截面承载力分析箍筋配筋6@2502，0.2262svAs，5002.69186，按下式计算斜截面承载力：001.7512svucstyvuuAVVfbhfhsPV得41.92,83.84uuVkNPkN5.5.3构件承载力分析由5.1.1和5.1.2知，构件承载力84.22uPkN，实测极限荷载72.71PkN，小于计算承载力。实际原因可能是：①因为箍筋采用6钢筋，实测屈服强度2458/yfNmm，实际使用中并为达到此强度。②箍筋配筋为6@2502，而《混凝土结构基本原理（第二版）》对箍筋最大间距的要求是150smm，实际配筋不满足要求，实际工作时箍筋所贡献的承载力不足，会略小于计算荷载。6.结论试验表明，梁的抗剪箍筋配置很少或箍筋间距较大时，梁容易发生斜拉破坏。构件承载力远远低于剪压破坏的梁。发生斜拉破坏时，斜裂缝一出现即迅速延伸到集中荷载作用点，使梁沿斜向被拉断成两部分。斜拉破坏属于突发性的脆性破坏，具有很大的危险性，实际工程中要尽量避免发生。7.附件：部分原始数据（每级两条）2_128_128_228_328_428_528_628_7-0.165-10001000-0.083-130020109.32713313389117-1101-129.82213413289118-1103-1219.9743843312362956274-2120.0563833312372954275-2129.358853642550115460-2832.84962557045153714492-2939.45282275867173627661-3839.782275967073425657-4150.34712611022941980137868-2750.59412611022942980137868-2760.74614511213118511691771091-3162.56214861246121312051821120-3164.37815181277123912371881145-3166.11115521309126512672141172-3268.8351642138213231328233123722170.4851684141913541356233126732471.3941708144013711369227128547672.714173914701397139722313136232_128_828_928_1026_626_726_2-0.16501-501-0.008-0.08300-30209.327-6136-197-8-0.0169.822-6138-198-9-0.0219.974-21347-8723-5-0.03520.056-21347-8623-6-0.03529.3-36591-9636-18-0.05532.849-40631-9837-20-0.06339.452-55856-9775-44-0.08639.7-59854-9875-45-0.08650.347-321141-752276-53-0.12250.594-321142-751276-54-0.12260.746251366-611395-66-0.14162.562281405-595404-68-0.15364.378371438-585421-67-0.15366.111531469-572441-69-0.15768.8352561536-549494-69-0.18170.4852831563-539524-70-0.17371.3942981575-538544-70-0.18172.