混凝土试验报告梁斜压.docx

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混凝土试验报告梁斜压

《混凝土结构基本原理》试验课程作业

混凝土结构基本原理试验方案

试验名称

梁斜压试验

试验课教师

赵勇

姓名

王xx

学号

Xxxxxx

手机号

188xxxxxxxx

任课教师

李方元

日期

2014年12月2日

1试验目的

（1）了解梁受剪斜压破坏试验配筋设计。

（2）研究认识混凝土梁受剪斜压破坏全过程。

（3）通过实验加深对梁受剪斜压破坏机制的认识。

（4）通过理论计算出试件梁受剪斜压破坏时的受力情况以及推导出试件的极限荷载，并与实验结果的对比，比较理论和实际之间的差距并分析原因。

（5）观察梁斜压破坏过程裂缝发展，根据数据作梁的荷载-挠度关系曲线、荷载-箍筋应变关系曲线等，分析构件的承载力。

2试件设计

2.1试件设计的依据

根据剪跨比

和弯剪区箍筋配筋量的调整，可将试件设计为剪压、斜压和斜拉破坏。

进行试件设计时，应保证梁受弯极限荷载的预估值比剪极限荷载预估值大。

2.2试件主要参数

试件尺寸（矩形截面）：

b×h×l＝120×200×1800mm。

混凝土强度等级：

C20。

纵向受拉钢筋的种类：

HRB335。

箍筋的种类：

HPB235。

纵向钢筋混凝土保护层厚度：

15mm。

试件的配筋情况见图2-1和表2-1。

图2-1试件配筋图

表2-1斜压破坏梁试件的配筋

配筋情况

加载位置

b（mm）

预估受剪极限荷载

（kN）

预估受弯极限荷载

（kN）

①

②

200

138

208

2.3试件的制作

1）检查试模尺寸及角度，在试模内表面应涂一层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。

2）取样拌制的混凝土，至少用铁锹来回拌和三次至均匀。

3）现场平板振动现浇混凝土，将拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口。

刮涂试模上口多余的混凝土，待混凝土临近初凝时，用抹刀抹平。

4）将试件小心平稳移入温度20℃±0.5℃的房间进行标准养护。

5）28天后，将试件小心脱模，待用，完成试件制作。

3材性试验

3.1混凝土材性实验

试块留设时间：

2014年9月25日

试块试验时间：

2014年12月2日

试块养护条件：

与试件同条件养护

混凝土强度实测结果见表3-1

表3-1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

抗压强度

/MPa

推定轴心

抗拉强度

/MPa

推定

弹性模量

/GPa

23.4

22.5

17.1

1.89

26.75

22.0

22.2

注：

轴心抗压强度、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钢筋材性实验

钢筋强度实测结果见表3-2

表3-2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

6

光圆

11.6

11.3

16.0

15.7

400

556

11.2

15.6

11.2

15.6

10

带肋

39.99

39.78

50.06

49.90

506

635

39.49

49.71

39.87

49.93

18

带肋

154

145

162

164

570

645

152

164

128

165

4试验过程

4.1加载装置

图4-1为梁斜压试验采用的加载装置，图4-2为实物图。

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，在靠近支座处，形成弯剪段。

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。

梁受剪性能试验，取L=1800mm，a=100mm，b=200mm，c=1200mm。

试件的加载简图和相应的弯矩、剪力图见图4.3所示。

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4-1梁受剪试验装置示意图

图4-2梁受剪试验装置实物图

（a）加载简图

（b）弯矩图

（c）剪力图

图4-3梁受剪试验加载和内力简图

4.2加载制度

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，根据预计的受剪破坏荷载分级进行加载，每级荷载约为破坏荷载的20％，每次加载时间间隔为15分钟。

当最大斜裂缝宽度发展至0.6mm以后，拆除所有仪表，然后加载至破坏，并记录破坏时的极限荷载。

具体分级加载/kN：

0→10→20→30→40→50→60→破坏（开裂50kN；最大269.406kN）

4.3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：

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；

受拉主钢筋拉断；

受拉主钢筋处最大垂直裂缝宽度达到1.5mm；

挠度达到跨度的1/30；

受压区混凝土压坏。

4.4量测与观测内容

测点序号与实测内容的关系如表4-1

表4-1测点序号与实测内容的对应关系

力

钢筋应变

位移

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

8

31-7

43-1

/

43-3

43-4

43-6

43-7

43-8

43-9

46-9

46-2

46-3

46-4

46-6

46-7

46-8

9

10

11

12

13

14

43-10

29-1

29-2

29-3

29-4

29-5

4.4.1纵向钢筋应变

梁受剪试验试件的纵向钢筋应变布置见图4-4。

图4-4钢筋应变片布置

4.4.2箍筋钢筋应变

箍筋的钢筋应变片布置见图4-5，实物图见图4-6。

图4-5箍筋应变片布置

图4-6应变片实物图

4.4.3挠度变形和梁侧面混凝土应变

梁受剪试验试件测量挠度的位移计布置见图4-7，实物图见图4-8。

图4-7梁位移计布置

图4-8梁位移计实物图

4.4.4裂缝

试验前将梁两侧面用石灰浆刷白，并绘制50mm×50mm的网格。

试验时借助手电筒查找裂缝，构件开裂后立即对裂缝的发生发展情况进行详细观测，用读数放大镜及钢直尺等工具量测各级荷载（0.4Pu~0.7Pu）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手工绘制裂缝展开图，对于垂直裂缝的宽度应在结构构件的侧面相应于受拉主筋高度处量测；斜裂缝的宽度应在斜裂缝与箍筋交汇处量测。

4.5裂缝发展及破坏形态

4.5.1裂缝发展描述：

1加载至50kN时出现第一条裂缝为受弯裂缝。

随着加载进行，梁下裂缝越来越多。

2加载至130kN时出现第二批裂缝,为受剪斜裂缝。

3加载至200kN，斜裂缝从加载点外侧延伸至支座内侧。

4裂缝不再发展时，主裂缝宽0.22mm。

斜压梁的裂缝图，如图4-9所示。

图4-9斜压梁的裂缝分布图

4.5.2破坏形态记录：

破坏形态如图4-10所示：

图4-10破坏形态记录图

5试验数据处理与分析

5.1荷载-挠度关系曲线

数据处理方式与适筋梁受弯构件荷载-挠度关系的处理方式相同。

试验筛选出的数据如表5-1所示：

表5-1荷载挠度关系记录表

荷载

（kN）

跨中位移（mm）

左支座位移（mm）

右支座位移（mm）

跨中挠度（mm）

0

0.004

0

-0.004

-0.006

7.341

0.004

-0.125

0.241

0.3015

10.229

-0.08

-0.196

0.295

0.433

19.962

-0.207

-0.313

0.569

0.829

30.026

-0.296

-0.38

0.685

1.023

39.759

-0.406

-0.438

0.868

1.29

49.658

-0.376

-0.501

0.976

1.4145

59.886

-0.494

-0.509

1.188

1.6895

69.455

-0.575

-0.539

1.395

1.952

80.013

-0.697

-0.568

1.661

2.2935

89.747

-0.794

-0.58

1.952

2.639

100.058

-0.892

-0.697

2.147

2.9415

109.462

-0.947

-0.768

2.408

3.2655

119.69

-1.014

-0.772

2.583

3.476

139.569

-0.955

-0.822

2.209

3.0975

150.211

-1.018

-0.81

2.388

3.302

159.202

-1.073

-0.806

2.753

3.6925

170.255

-1.09

-0.831

2.907

3.8675

200.281

-1.183

-0.885

3.559

4.593

209.768

-1.204

-0.994

3.87

4.969

220.078

-1.259

-0.989

4.02

5.144

230.06

-1.293

-1.04

4.285

5.4515

240.288

-1.297

-1.06

4.568

5.7465

250.764

-1.285

-1.065

4.838

6.013

260.662

-1.34

-1.09

5.386

6.601

265.117

-1.327

-1.106

5.556

6.7725

267.014

-1.344

-1.09

5.618

6.835

266.602

-1.34

-1.094

5.689

6.906

269.076

-1.331

-1.106

5.73

6.9485

266.766

-1.34

-1.102

5.793

7.014

269.406

-1.382

-1.098

6.063

7.303

259.012

-1.373

-1.102

6.295

7.5325

246.227

-1.407

-1.115

6.794

8.055

164.894

-1.403

-1.048

8.089

9.3145

154.995

-1.399

-1.048

8.309

9.5325

152.19

-1.411

-1.035

8.417

9.64

图5-1挠度-荷载关系图

分析：

挠度下降段为构件破坏时的数据，已不太真实。

总体是挠度随荷载的增加而增加，但变化趋势是变小的，说明正截面的刚度随荷载增加而减小。

5.2荷载-纵筋应变关系曲线

实验相关数据如表5-2所示：

表5-2荷载-纵筋应变关系记录表

荷载

（kN）

43-1

（

）

43-3

（

）

43-4

（

）

43-6

（

）

43-7

（

）

0

26

15

5

10

6

7.341

36

32

24

34

30

10.229

48

38

31

41

36

14.93

57

50

42

51

49

19.962

65

62

55

64

63

24.746

77

74

67

80

76

30.026

98

88

81

96

91

35.057

106

100

96

110

104

39.759

122

113

108

126

120

49.658

158

141

141

157

160

59.886

185

185

180

212

206

69.455

231

230

220

260

256

80.013

277

280

268

315

308

89.747

318

325

302

366

361

100.058

361

370

334

421

412

109.462

404

416

374

473

465

119.69

458

462

421

523

514

129.011

505

511

477

573

569

139.569

553

560

526

627

627

150.211

602

610

574

678

680

159.202

652

661

625

734

740

170.255

704

715

667

781

794

200.281

852

861

796

931

966

209.768

928

933

858

1005

1045

220.078

963

969

891

1049

1089

230.06

1033

1032

953

1123

1156

240.288

1090

1083

1016

1190

1221

250.764

1131

1129

1068

1244

1276

260.662

1208

1197

1149

1337

1359

265.117

1229

1213

1170

1356

1382

267.014

1225

1216

1174

1362

1391

266.602

1240

1225

1182

1366

1400

269.076

1233

1225

1184

1367

1399

266.766

1249

1232

1192

1375

1407

269.406

1256

1238

1205

1386

1420

259.012

1234

1214

1189

1361

1390

246.227

1183

1172

1158

1316

1350

164.894

1082

1030

975

1043

1067

154.995

797

822

872

963

1002

152.19

773

811

858

942

981

图5-2荷载-纵筋应变关系图

由fy=

和E=

可知，大概

时达到屈服。

由图可知，所有受拉纵筋均未到屈服。

5.3荷载-箍筋应变关系曲线

试验相关数据如表5-3所示：

表5-3荷载-箍筋应变关系记录表

荷载（kN）

测点7

（

）

测点8

（

）

测点9

（

）

测点10

（

）

测点11

（

）

测点12

（

）

测点13

（

）

测点14

（

）

0

8

13

4

-333

1

0

-17

-6

7.341

17

21

-2

-4518

14

3

34

-8

10.229

13

19

-7

-4559

14

2

28

-14

14.93

50

23

-11

-4559

15

3

23

-22

19.962

48

56

-17

3892

13

1

14

-28

24.746

40

50

-22

-2394

14

-1

11

-35

30.026

47

55

-27

-4559

13

-2

6

-42

35.057

41

60

-32

-6661

9

-4

3

-45

39.759

61

56

-39

-10886

8

-5

12

-40

49.658

56

69

-51

56432

5

-9

1

-46

59.886

45

65

-67

48064

2

-11

-4

-45

69.455

34

67

-83

39654

0

-14

-5

-47

80.013

19

65

-103

35427

12

-14

-14

-47

89.747

28

67

-128

35346

10

2

-19

-40

100.058

33

73

-133

75314

11

23

-17

-31

109.462

13

72

-132

8015

16

42

-8

-11

119.69

1

75

-129

10179

19

55

22

-16

129.011

14

98

-109

230893

44

142

324

-5

139.569

1

104

-89

132119

47

168

372

1

150.211

-9

124

-69

184700

52

197

442

-13

159.202

-4

207

-95

-2435

52

243

550

-9

170.255

-14

234

-100

1789

53

273

606

-15

200.281

-36

325

-143

-29747

50

403

826

-37

209.768

-23

385

-178

-27685

39

501

942

-41

220.078

-23

413

-196

-31870

35

545

992

-44

230.06

28

454

-230

-31931

25

659

1095

-50

240.288

216

484

-298

-31850

9

829

1216

-49

250.764

307

532

-335

-31870

0

990

1298

-48

260.662

382

624

-401

-31890

-25

1484

1412

-52

265.117

392

661

-423

-31767

-17

1716

1473

-53

267.014

392

662

-423

-31890

-15

1787

1497

-54

266.602

401

680

-433

-31910

-9

1942

1533

-55

269.076

398

688

-436

-29747

-3

2039

1558

-57

266.766

405

701

-442

-29747

22

2252

1590

-59

269.406

407

726

-451

-31828

122

2959

1715

-65

259.012

409

718

-439

-31850

317

3767

1837

-66

246.227

412

705

-432

-29747

525

4702

2009

-62

164.894

423

590

-412

-15051

502

8406

2654

64

154.995

416

564

-407

-17193

515

8577

2816

83

152.19

415

555

-407

-17193

524

8652

2884

91

图5-3荷载-箍筋应变关系图

分析：

由纵筋的实测强度

和弹性模量

可知，大概

达到屈服。

分析表5-3可知，10号测点的数据混乱，无法使用，不在图表中进行绘制，猜测原因为贴在箍筋上的应变片损坏或脱落。

12号、13号测点数据在后半阶段超过了屈服应变，因此处理时将应变大于

的应变数据去掉。

由图5-3可知，除了钢筋12、13达到屈服，其他钢筋都最后均未达到屈服，其中钢筋12处的应变很大。

5.4正截面承载力分析

构件截面尺寸为

，

，

，

，

，纵筋为

，箍筋为

。

实测纵筋的屈服强度为

，

，箍筋的屈服强度为

。

钢筋的弹性模量为

。

实测混凝土抗压强度为

，抗拉强度为

，弹性模量为

。

（5-1）

（5-2）

（5-3）

按双筋截面计算：

受拉区平衡混凝土压力的纵筋面积

，平衡压筋的纵筋面积

。

（5-4）

（5-5）

（5-6）

验算配筋率

（5-7）

（5-8）

（5-8）

∴纵筋屈服不屈服

（5-10）

（5-11）

可得

（5-12）

（5-13）

总承载力

（5-14）

（5-15）

从而

（5-16）

5.5斜截面承载能力分析

，取

（5-17）

（5-18）

（5-19）

（5-20）

（5-21）

分配梁的重力为

从而由

，

（5-22）

5.6构件承载能力分析

构件的理论极限承载力为：

（5-23）

5.7理论计算与试验结果的对比分析

试验实际得到的构件极限承载力为：

偏于安全！

理论计算与实际结果存在一定差异，一方面理论计算中，有许多假设与实际不完全相符，本身就存在一定差异，且理论计算时偏于安全考虑的，因此计算得出的承载力往往会小于实际构件的真正承载力。

另一方面，试件在设计和浇注过程中，由于材料和施工等原因，会出现尺寸，强度等方面的误差，加上试验室加载条件等外界因素的变化，试验的最终结果会与理论计算有所差异。

6结论

荷载作用下，超筋的受剪梁首先在下部出现正截面裂缝。

随着荷载增加，下部竖直裂缝越来越密集，斜裂缝发展。

斜裂缝贯通加载点和支座，裂缝宽度不断增加，直至加载点和支座间出现类似于短柱受压的破坏。

破坏时大部分箍筋未屈服。

由于加载级距不大，破坏过程并未显示出脆性。

梁的实际抗剪承载力大于理论计算值，可能有以下原因：

1）试件尺寸和设计值有偏差，使得材性试验测得的混凝土强度偏小。

2）梁出现裂缝后，裂缝间混凝土摩擦力和纵筋销栓作用的竖向分量较大，不能忽略，然而计算时出于安全考虑，忽略了该项力对承载力的贡献。

3）实际箍筋的间距比理论值小，从而配筋率大于计算值