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1、目 录一、实验目的2二、实验设备22.1 试件特征22.2 实验仪器设备22.3 实验装置2三、实验成果与分析3 实验简图3 1 实验简图 3 2 少筋破坏-配筋截面图 3 3 适筋破坏-配筋截面图 3 4 超筋破坏-配筋截面图 43.1少筋破坏： 41计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数据比照，分析原因 42绘出试验梁p-f变形曲线 53绘制裂缝分布形态图 54简述裂缝的出现、分布和开展的过程与机理 65简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝的影响 63.2适筋破坏： 61计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数据比照，分析原因 62绘出试验梁p-f变形曲线 73绘制裂缝分布形态图 7
2、4简述裂缝的出现、分布和开展的过程与机理 95简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝的影响103.3超筋破坏： 101计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数据比照，分析原因 102绘出试验梁p-f变形曲线 113绘制裂缝分布形态图 124简述裂缝的出现、分布和开展的过程与机理 125简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝的影响 12四、实验结果讨论与实验小结 13实验一 钢筋混凝土受弯构件正截面试验1. 实验目的：（1） 了解受弯构件正截面的承载力大小、挠度变化与裂缝出现和开展过程；（2） 观察了解受弯构件受力和变形过程的三个工作阶段与适筋梁的破坏特征；3测定或计算受弯构件正截面的
3、开裂荷载和极限承载力，验证正截面承载力计算方法。2.实验设备：试件特征1根据实验要求，试验梁的混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋强度等级，箍筋与架立筋钢筋强度等级。2试件为bh=250600mm2,纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为20mm。少筋、适筋、超筋的箍筋都是1280，保证不发生斜截面破坏；纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为20mm。3梁的受压区配有两根 10 的架立筋，通过箍筋与受力筋绑扎在一起，形成骨架，保证受力钢 筋处在正确的位置。试验仪器设备：1静力试验台座、反力架、支座与支墩2手动式液压千斤顶 320T 荷重传感器 4YD-21 型动态电阻应变仪 5X-Y 函数记录仪 6Y
4、J-26 型静态电阻应变仪与平衡箱 7读数显微镜与放大镜 8位移计百分表与磁性表座 9电阻应变片、导线等 实验装置：3.实验成果与分析，包括原始数据、实验结果数据与曲线、根据实验数据绘制曲线等。实验简图少筋破坏-配筋截面：加载：注明开裂荷载值、纵向受拉钢筋达到设计强度fy时的荷载值、破坏荷载值加载： Fcr=13.586KNFu=12.593KN适筋破坏-配筋截面加载：注明开裂荷载值、纵向受拉钢筋达到设计强度fy时的荷载值、破坏荷载值加载：Fcr=16.7KNFy=136.3KNFu=140.3KN超筋破坏-配筋截面加载：注明开裂荷载值、纵向受拉钢筋达到设计强度fy时的荷载值、破坏荷载值加载：
5、Fcr=34.06KNFu=57.45KN3.1 少筋破坏：1计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值比照，分析原因。理论计算AS=157mm2 as=20+12+102=37mm0=as=60037=563mm由于1fcbx=Asftk所以MMcr=1fcbx（0x2)=ftkAs（0x2)开裂弯矩 xcr=Asftk1fcb=1572.011.014.3250=0.088mm Mcr=Asftk0xcr2=2.011575630.0882 =0.178KNM 开裂荷载Fcr=Mcra=0.1782.8=0.064KN极限弯矩xu=Asfstk1fckb=1575401.020.1250=1
6、6.87mm Mu=Asfstk0xcr2=54015756316.872 =47.02KN极限荷载Fu=Mua=47.022.8=16.79KN单位:kNm计算值实验值开裂弯矩0.17838.04极限弯矩47.0235.26单位:kN计算值实验值开裂荷载0.06413.586极限荷载16.7912.593通过分析比照，实验数据跟理论数据存在着误差，主要原因：计算钢筋混凝土开裂时的受压区高度x，采用了fc即混凝土轴心强度设计值，实际上在实验的时候那个力并没有这么大；各阶段的计算值都是开裂、破坏现象出现前的荷载，但是实验给出的荷载是现象发生后的荷载；破坏荷载与屈服荷载的大小相差很小；整个计算过程
7、都假设中和轴在受弯截面的中间。2绘出试验梁p-f变形曲线。计算挠度注：在很小荷载的作用下，少筋梁即破坏，挠度无法计算3绘制裂缝分布形态图。 计算裂缝注：少筋梁在裂缝出现到破坏期间时间极短，裂缝难以计算。4简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。在荷载为0.8KN时，梁处于弹性阶段。在此阶段混凝土的受压应力应变曲线和受压应力应变曲线都近似直线，因此根本上可看成混凝土在弹性围工作。而钢筋此时也工作在弹性围，所以整根钢筋混凝土梁可近似看成一根匀质弹性梁。在加载过程中梁的刚度不变，变现为这一阶段梁的挠度荷载曲线根本为直线。在受压区混凝土压应变增大过程中，受压钢筋拉应力呈直线增加，受压区压力和受拉区合拉
8、力也根本呈直线增加，由平截面假定可知，此时的受压区高度应近似保持不变。受拉混凝土呈现塑性到开裂破坏阶段。在荷载此阶段荷载只要增加少许，受压区混凝土拉应变超过极限拉应变，局部薄弱地方的混凝土开始出现裂缝。在开裂截面，力重新分布，开裂的混凝土一下子理论上把原来承当的绝大局部拉力交给受拉钢筋，像钢筋应力突然增加很多，故裂缝一出现就有一定的宽度。此时受压区混凝土也开始便显出一定的塑性，应力图形开始呈现平缓的曲线。此时因为配筋率少于最小配筋率，故一旦原来由混凝土承当的拉力由钢筋承当后，钢筋迅速达到屈服。受压区高度会迅速降低，以增加力臂来提高抗弯能力。在受压区高度降低的同时，荷载也会降低，直到由受压区高度
9、降低所提高的抗弯能力等于降低后的荷载所引起的弯矩时，受压区高度才稳定下来。在挠度-荷载曲线上就表现为荷载有一个突然的下降。然后受压区高度进一步下降，钢筋历尽屈服台阶达到硬化阶段，荷载又有一定上升。此时受压区混凝土仍未被压碎，即梁尚未丧失承载能力。但这时裂缝开展很大，梁严重下垂，也被视为已达破坏。5简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大，最大裂缝值越小，但配筋率的提高对减小挠度的效果不明显。3.2 适筋破坏：1计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值比照，分析原因。理论计算：AS=1964mm2as=20+12+252=44.5mm0=as=
10、60044.5=555.5mm，取556mm开裂弯矩 xcr=ftkAs1fcb=(19642.01)/(1.014.3250)=1.1mmMcr=ftkAs0xcr2=2.0119645561.12 =2.19KNM开裂荷载Fcr=Mcra=2.19/2.8=0.78KN屈服弯矩Xy=fyAs1fcb=19643601.014.3250=197.77mm My=fyAs0x2=3601964556197.772=323.20KNM屈服荷载Fy=Mya=323.20/2.8=115.43KN极限弯矩 xu=fstkAs1fckb=19645401.020.1250=211.06mm Mu=54
11、01964556211.062=477.75KNM极限荷载Fu=Mua=477.22/2.8=170.44KN单位:kNm计算值实验值开裂弯矩2.1946.76屈服弯矩323.20381.64极限弯矩477.75392.84单位:kN计算值实验值开裂荷载0.7816.7屈服荷载115.30136.3极限荷载170.44140.3通过比照数据，分析计算数据与实验数据存在较大的误差，有如下原因：在钢筋混凝土开裂阶段，c的值不能确定，的值较大，故取计算所得的值偏小；实验值忽略梁的自重，但通过理论计算的方法已把梁的自重纳入计算；2绘出试验梁p-f变形曲线。计算挠度理论计算：AS=1964mm2 0=
12、556mm 开裂挠度：sq=Mcr0AS=2.191060.875561964=2.305N/mm2=1.10.65ftktesq=1.10.652.010.0262.305=负数，取0.2Bs=EsAS021.15+0.2+6E=2105196455621.150.2+60.094=1.2221014Nmm2B=McrBsMcr1+Mcr=Bs2=1.22210142=6.1081013f=SMcrl02B=0.1062.19106840026.10810130.268mm屈服挠度：极限挠度：以此类推，在不同的荷载下，可以得出相关数据:F(kN)0.7842.8685.71115.30170
13、.44Mk(KNm)2.19120240323.20477.75sq(KNm)2.305126.31252.62340502.890.20.7020.9020.951.0Bs1013(KNm)12.227.7286.7416.546.34f(mm)0.26811.6153.2773.93112.72计算得出的荷载-挠度曲线：实验得出的荷载-挠度曲线：3绘制裂缝分布形态图。 计算裂缝最大裂缝宽度：屈服最大裂缝宽度：极限最大裂缝宽度：4简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。当荷载达到136.3kN时，试件处在开裂至钢筋屈服阶段。一开始荷载只要增加少许，受拉区混凝土拉应变超过极限抗拉应变，局部薄弱
14、地方的混凝土开始出现裂缝。在开裂截面，力重新分布，开裂的混凝土一下子理论上把原来承当的绝大局部拉力交给受拉钢筋，使钢筋应力突然增加很多，故裂缝一出现就有一定的宽度。此时受压区混凝土也开始表现出一定的塑性，应力图形开始呈现平缓的曲线。此时钢筋的应力应变突然增加很多，曲率急剧增大，受压区高度也急剧下降，在挠度-荷载曲线上表现为有一个表示挠度突然增大的转折对配筋图相对较大的梁这个转折不明显，但对配筋率较小的梁可以很明显的看到荷载-挠度曲线上的这个转折。力重分布完成后，荷载继续增加时,钢筋承当了绝大局部拉应力，应变增量与荷载增量成一定的线性关系不再像开裂时那样应变急剧增大，表现为梁的抗弯刚度与开裂一瞬
15、间相比又有所上升，挠度与荷载曲线成一定的线性关系。随着荷载的增加，钢筋的应力应变不断增大，直至最后达到屈服前的临界状态。荷载达到140kN的过程是钢筋屈服至受压区混凝土达到峰值应力阶段。在此阶段，随着荷载的少许增加，裂缝继续向上开展，混凝土受压区高度降低由于钢筋应力已不再增加而混凝土边缘压应力仍持续增大的缘故，受压区高度必须随混凝土受压区边缘应变增加而降低，否那么截面力将不平衡，中和轴上移，力臂增大，使得承载力会有所增大，但增大非常有限，而由于裂缝的急剧开展和混凝土压应变的迅速增加，梁的抗弯刚度急剧降低，裂缝截面的曲率和梁的挠度迅速增大。5简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响
16、。配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大，最大裂缝宽度值越小，但配筋率的提高对减小挠度的效果不明显。3.3 超筋破坏：1计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值比照，分析原因。理论计算:As=3927mm2as=20+12+25+12.5=69.5mm ，那么as取70mm0=-as=60070=530mm开裂弯矩xcr=ftkAs1bfc=2.0139271.025014.3=2.21mmMcr=ftkAsh0xcr2=2.0139275302.212=4.18kNm开裂荷载Fcr=Mcra=4.182.8=1.49KN极限弯矩xu=fstkAs1bfck=54039271.025020.1=
17、422mmMu=fstkAsh0x2=54039275304222=676.5kNm极限荷载Fu=Mua=676.52.8=241.61KN单位:kNm计算值实验值开裂弯矩4.1895.37极限弯矩676.5160.86单位:kN计算值实验值开裂荷载1.4934.06极限荷载241.6157.45通过分析比照，实验数据与理论数据存在着误差，主要原因：构件的平整度，截面尺寸是否准确、混凝土实际保护层的厚度等施工质量会使计算值与实际抗弯承载力产生差异。应变片的粘贴位置会产生差异。传感器的精度会产生差异。百分表的位置影响。手持式应变仪的读数影响。应变片的温度补偿产生差异。选用设备的量程不合理。读数间
18、隔时间相差很大。各种人为因素，仪器操作的熟练程度，实验时仪表出现碰撞。读数出现误差。没有加载。2绘出试验梁p-f变形曲线。计算挠度注：超筋破坏在荷载作用下至破坏期间挠度变化小，难以计算。3绘制裂缝分布形态图。 计算裂缝注：超筋梁在荷载作用至破坏期间有效受拉混凝土截面面积小，难以计算。4简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。 在荷载为10KN时，梁处于弹性阶段。 在荷载达到34.062KN时，混凝土开裂，开裂截面，力重新分布，开裂的混凝土一下子把原来承当的绝大局部拉力交给受力钢筋，是钢筋应力突然增加很多，故裂缝一出现就有一定的宽度。此时受压混凝土也开始出现一定的塑性，应力图形开舒城县平缓的曲线
19、。 又因为配筋率高于最大配筋率，故一旦原来由混凝土承当的拉力由钢筋承当后，钢筋迅速达到屈服。受压区高度会迅速降低，以增大力臂来提高抗弯能力。同时，所提高的抗弯能力等于降低后荷载引起的弯矩，受压区高度才能稳定下来。在挠度-荷载曲线上就表现为荷载有一个突然地下降。然后受压区高度进一步下降，钢筋历尽屈服阶段达到硬化阶段，荷载又有一定的上升。此时，受压区混凝土仍未被压碎，即梁尚未丧失承载能力，但这时裂缝开展很大，梁已经严重下垂，也被视为已破坏。5简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大，最大裂缝值越小，但配筋率的提高对减小挠度的效果不明显。4实验结果
20、讨论与实验小结，即实验报告的最后局部，同学们综合所学知识与实验所得结论认真回答思考题并提出自己的见解、讨论存在的问题。这次钢筋混凝土的实验，比拟于其他的实验而言，就我来说，难度大了不少，但是，确实学到了很多东西。 首先是混凝土钢筋配筋的理论计算的体会。在这个过程中，不仅加强了对钢筋混凝土正截面受弯承载力的认识，更是非常地痛恨自己对于书本理论知识的不熟悉导致浪费了很多时间去翻阅书本获取相关资料。以后不但要加强对根底知识的理解，也要结实记住相关的东西，如各个符号代表的意思，附表中常用的数据，公式中各个参数的规定，计算时容易忘记分布筋、箍筋的钢筋强度不同等。每一步计算都与下面的计算息息相关，一步错步
21、步错，我就试过因疏忽这些细节导致重新计算。配好钢筋后，就开始用软件进展实验。少筋和超筋破坏在理论计算时得出的配筋在操作软件输入数据后均显示为适筋破坏，所以需重新选配，我明白到理论值与实验值是有差异的，我认为原因是计算采取的都是极限值，而实验过程中那些荷载并未达到。现该软件已能熟练操作。经过这次实验，个人觉察CAD、办公软件的使用技巧都值得自己常常去复习，电脑软件能被熟练利用好能省不少时间。在这次实验中，发现挠度公式和裂缝公式只能计算适筋梁的挠度和最大裂缝，且用书本上的公式计算出来的少筋梁和超筋梁的数据与实验相差甚远。上网查阅了相关资料仍不得而解。挠度系数确实定，我们查了材料力学里面相关的公式得出，但同时上网查阅有另一种解法。最后以书本上的公式为准，再也没有作再多的考虑和分析，但隐隐感觉还是不对的。要牢牢记住本次实验得出的结论和问题分析，希望能在下一次实验中尽量不重复之前所犯的错误。下次实验一定要提前做好准备，提高效率，做到最好。13 / 14
