《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》答案.doc

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《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》實(shí)踐環(huán)節(jié) （課程編號(hào)：2448） 鋼筋混凝土受彎梁試驗(yàn)報(bào)告 助考學(xué)校： 準(zhǔn)考證號(hào)： 學(xué)生姓名： 成 績(jī)： 時(shí)間：2 0 年 月 日 鋼筋混凝土受彎梁試驗(yàn)報(bào)告 一、試驗(yàn)?zāi)康? 1、掌握制訂混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗(yàn)方案的原則，設(shè)計(jì)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的制作方案、受彎破壞的加荷方案和測(cè)試方案。 2、熟悉常用鋼筋混凝土構(gòu)件制作及測(cè)試系統(tǒng)的組成，能根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)量程和精度要求準(zhǔn)確選擇試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量?jī)x器。 3、初步掌握試驗(yàn)量測(cè)數(shù)據(jù)的整理和分析技術(shù)，正確撰寫試驗(yàn)報(bào)告。 4、深化所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，提高科研興趣。 二、試件設(shè)計(jì)和制作 1、步驟 （1）設(shè)計(jì)鋼筋混凝土梁截面尺寸及配筋，在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行鋼筋下料。設(shè)計(jì)鋼筋混凝土梁如圖1，梁長(zhǎng)1500mm，計(jì)算跨徑為1350mm，截面尺寸為125235mm。采用C20混凝土，縱筋為HRB335，箍筋級(jí)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(jì)綁扎鋼筋，形成骨架，轉(zhuǎn)運(yùn)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(jì)要求放入模板內(nèi)，模板內(nèi)事先放有設(shè)計(jì)好的保護(hù)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(shí)，并制作立方體試件。 （5）在自然條件下養(yǎng)護(hù)28天，幾天后拆除模板，注意澆水。 （6）將混凝土梁和試件運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，按照預(yù)定方案進(jìn)行承載力試驗(yàn)，觀測(cè)裂縫的產(chǎn)生與開(kāi)展情況，記錄試件受力各個(gè)過(guò)程的現(xiàn)象，直至試件破壞，并與預(yù)測(cè)結(jié)果比較，完成試驗(yàn)報(bào)告。 2、試件檢查 在養(yǎng)護(hù)28天后，進(jìn)行試驗(yàn)。 試件實(shí)際尺寸：鋼筋混凝土梁長(zhǎng)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(wú)鋼筋裸露現(xiàn)象，無(wú)流漿現(xiàn)象，底部存在個(gè)別蜂窩。 三、測(cè)試方案 試驗(yàn)全過(guò)程要測(cè)讀荷載施加力值、撓度和應(yīng)變的數(shù)據(jù)。 1、試驗(yàn)設(shè)備 表1 試驗(yàn)設(shè)備一覽表 儀器名稱 液壓千斤頂 加載平臺(tái) 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(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)布置在跨中位置，分別測(cè)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(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。 百分表 混凝土應(yīng)變片 試驗(yàn)梁 圖2 鋼筋混凝土梁測(cè)點(diǎn)布置圖 應(yīng)變片測(cè)點(diǎn)編號(hào)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(cè)點(diǎn)位置及編號(hào) 3、受彎破壞的加載方案 1）加載圖式 450 450 450 試驗(yàn)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(yàn)和破壞試驗(yàn)加載 荷載分級(jí)原則：在正常使用荷載以內(nèi)，每級(jí)取其荷載值的20%，一般分五級(jí)加至標(biāo)準(zhǔn)荷載；超過(guò)正常使用荷載后，每級(jí)取其荷載值的10%，當(dāng)荷載加至承載力試驗(yàn)荷載計(jì)算值的90%以后，每級(jí)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(shí)驗(yàn)室，整理資料。 四、混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 1、將試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，先將試件表面和上下承壓面擦干凈。 2、將試件安放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板上，立方體的中心與試驗(yàn)機(jī)下壓板中心對(duì)準(zhǔn)，落上壓板，當(dāng)上壓板與試件接近時(shí)，調(diào)整試件與試驗(yàn)機(jī)，使接觸均衡。 3、連續(xù)均勻加荷。 4、當(dāng)試件接近破壞并開(kāi)始急劇變形時(shí)，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(jì)算混凝土抗壓強(qiáng)度，實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度為27.3MPa。 五、試驗(yàn)荷載計(jì)算 根據(jù)混凝土抗壓強(qiáng)度，計(jì)算梁開(kāi)裂荷載和破壞荷載。 六、梁受彎加載試驗(yàn) 1、試驗(yàn)步驟 （1）安裝試件，標(biāo)好測(cè)點(diǎn)位置，用砂紙打磨后涂AB膠，4個(gè)小時(shí)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(cè)點(diǎn)位置貼應(yīng)變片，并焊接線路，聯(lián)線調(diào)試。 （3）試驗(yàn)準(zhǔn)備就緒后，首先預(yù)加一級(jí)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(wú)初始裂縫并記錄。 （4）按加載方案加載，每級(jí)加載后等試件變形趨于穩(wěn)定后，再仔細(xì)測(cè)讀儀表讀數(shù)，待校核無(wú)誤，方可進(jìn)行下一級(jí)加荷，直至加到破壞為止。加載過(guò)程中注意觀察梁有無(wú)裂縫等。 （5）構(gòu)件裂縫較大時(shí)拆除記錄撓度的百分表，繼續(xù)加載至完全破壞時(shí)，記下破壞荷載值。 （6）整理分析試驗(yàn)結(jié)果。 2、試驗(yàn)記錄 表2 梁受彎試驗(yàn)計(jì)錄表 序號(hào) 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(yàn)結(jié)果整理分析 （1）在下圖上畫(huà)出梁的裂縫開(kāi)展和破壞形態(tài)圖。 （2）在下圖中畫(huà)出梁的荷載—變形曲線圖。 （3）對(duì)表2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，選擇有效測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出梁跨中截面在各級(jí)荷載作用下的截面應(yīng)變分布圖，并驗(yàn)證平截面假定。 由圖3所示各測(cè)點(diǎn)位置及平截面假定可知，測(cè)點(diǎn)3應(yīng)為中和軸附近，即應(yīng)變較小；而測(cè)點(diǎn)1應(yīng)變應(yīng)較測(cè)點(diǎn)2大，且為壓應(yīng)變；測(cè)點(diǎn)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(cè)值不合理，判定為失效測(cè)點(diǎn)；故有效測(cè)點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3和測(cè)點(diǎn)5。 上圖中給出了各級(jí)荷載下跨中截面各測(cè)點(diǎn)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(yàn)現(xiàn)象，并判定試驗(yàn)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(shí)，裂縫開(kāi)始出現(xiàn)但數(shù)量較少，裂紋細(xì)微長(zhǎng)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(shí)，裂縫數(shù)量逐漸增加，裂紋逐漸變長(zhǎng)，支座端開(kāi)始出現(xiàn)裂紋，裂縫的寬度為0.05mm左右； ③荷載為48KN時(shí)，裂縫數(shù)量繼續(xù)增加，裂紋繼續(xù)變長(zhǎng)，分枝狀裂縫開(kāi)始出現(xiàn)，裂縫的寬度為0.08mm左右； ④荷載為68KN 時(shí)，裂縫數(shù)量持續(xù)增加，裂紋持續(xù)變長(zhǎng)，裂縫的寬度為0.1mm； ⑤荷載為78KN時(shí)，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(shí)，構(gòu)件破壞。 從上述試驗(yàn)現(xiàn)象可知，試件從屈服至破壞過(guò)程中，荷載增幅較小，但跨中撓度有較大增幅，且受力鋼筋達(dá)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(yàn)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(yàn)過(guò)程中，通過(guò)千斤頂施加的集中荷載，方向向下。在集中荷載加載過(guò)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)?？缰袡M截面上下部受拉，上部受壓，隨著外力的增加。通過(guò)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(jì)算可知該試驗(yàn)構(gòu)件梁為超筋梁，試驗(yàn)結(jié)果可以看出有明顯的三個(gè)階段屬于適筋梁。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有離散差別。 則取可計(jì)算得出 則Fu=66.38kN 由上述理論計(jì)算可知，構(gòu)件承載力取Fu=66.38kN，理論結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果偏小。 （6）梁受彎試驗(yàn)撓度觀測(cè)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(cè)點(diǎn)（參考點(diǎn)），跨中撓度值應(yīng)為：中間測(cè)點(diǎn)減去兩支座測(cè)點(diǎn)平均值。 （7）分析探討影響試驗(yàn)定量分析的誤差的產(chǎn)生原因，并根據(jù)梁受力特點(diǎn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，指出哪些測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)誤差大，不可信？ 答：1）實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程誤差。 2）儀器誤差。 3）記錄誤差。 4）鋼筋在加載停止時(shí)，可能出現(xiàn)回縮。 由圖3所示各測(cè)點(diǎn)位置及平截面假定可知，測(cè)點(diǎn)3應(yīng)為中和軸附近，即應(yīng)變較??；而測(cè)點(diǎn)1應(yīng)變應(yīng)較測(cè)點(diǎn)2大，且為壓應(yīng)變；測(cè)點(diǎn)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(cè)值不合理，判定為失效測(cè)點(diǎn)。故其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是不可信的。 七、試驗(yàn)心得體會(huì)。 10