混凝土实验报告.docx

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混凝土实验报告

混凝土试验报告

试验名称

混凝土试验

试验课教师

黄庆华

姓名

杜正磊

学号

理论课教师

熊学玉

日期

2013年12月25日

一．实验目的和内容

1.1实验目的

本实验课程是笔者学习专业基础课《混凝土结构基本原理》，必须同时学习的必修课。

本课程教学目的是使学生通过实验，认识混凝土结构构件的受力全过程、加深对混凝土结构基本构件受力性能的理解和掌握，了解、掌握混凝土受弯和受压构件基本性能的试验方法。

实验课程要求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的实验方法，能对实验结果进行分析和判断，通过实践掌握试件设计、实验实施、实验结果整理和实验报告撰写。

1.2实验内容

本次实验课程有10个不同的实验项目：

适筋梁受弯破坏，少筋梁受弯破坏，超筋梁受弯破坏，梁受剪斜压破坏，梁受剪剪压破坏，梁受剪斜拉破坏，梁受扭超筋破坏，梁受扭适筋破坏，柱小偏心受压破坏，柱大偏心受压破坏。

要求每一个学生完成上述项目中两个实验项目，笔者完成了梁受剪剪压破坏和超筋梁受扭破坏实验。

二．试验方法

2.1梁受剪剪压破坏

2.1.1试件设计

受剪剪压梁QC设计图纸及说明见图1。

图1受剪剪压梁QC设计

抗剪承载力验算：

混凝土轴心抗压强度𝑓𝑐=11.9𝑀𝑃𝑎，轴心抗拉强度𝑓𝑡=1.27𝑀𝑃𝑎，箍筋抗拉强度𝑓𝑦𝑣=456𝑀𝑃𝑎，纵筋抗拉强度𝑓𝑦=473.24𝑀𝑃𝑎。

剪跨比：

最小配箍率

试件配箍率

由

得

𝑉𝑢,𝑎𝑥=0.25𝛽𝑐𝑓𝑐𝑏ℎ0=34.21𝑘𝑁

抗剪承载力

对应于抗剪承载力的荷载为

𝑃𝑢=2𝑉𝑢=68.42𝑘𝑁

跨中正截面抗弯承载力：

试件𝐴𝑠=307.9𝑚𝑚2，𝐴𝑠′=100.5𝑚𝑚2，则

𝑀𝑢′=𝑓𝑦′𝐴𝑠′（ℎ0−𝑎𝑠′）=3.8𝑘𝑁∙𝑚

2𝑎𝑠′=58𝑚𝑚，取𝜉𝑏=0.55得

𝜉𝑏ℎ0=48.95𝑚𝑚

试件为超筋梁，则

𝑥=𝜉ℎ0=70.34𝑚𝑚

𝑀𝑢=𝑀𝑢1+𝑀𝑢′=11.69𝑘𝑁∙𝑚

对应于抗弯承载力的荷载为

𝑃𝑢=73.06𝑘𝑁

对应于抗弯承载力的荷载应大于对应于抗剪承载力的荷载。

2.1.2加载方法

受剪剪压破坏加载方式见图2。

加载所用的设备包括，加载千斤顶、分配梁、铰支座和反力架、台座等。

用荷载传感器测量所作用在试件（分配梁）上荷载P的大小。

图2受剪剪压破坏加载图示

2.1.3测试内容和方法

受剪剪压破坏的测量内容为，跨中挠度，纵向受拉钢筋应变，受剪箍筋应变，裂缝。

应变片布置见下图：

1）跨中挠度

梁的跨中挠度是试件的整体反应。

荷载与挠度的关系（曲线）可以反应试件的受力状态和特点，挠度值的大小可以代表某个状态的指标，如屈服、破坏等。

本次实验，用三个位移计测量一个跨中和两个支座的位移，由这些位移测量结果计算挠度，计算方法见图3。

图3梁跨中挠度计算

2）纵向受拉钢筋应变

通过测量纵向受拉钢筋的应变（局部反应），可以由此得到纵向受拉钢筋的应力，了解该钢筋是否达到屈服等。

本次实验，在纵向受拉钢筋的跨中位置，粘贴应变片，以测量跨中截面处钢筋的应变。

3）裂缝

裂缝（局部反应）的产生表示该部位的应变超过材料的极限应变、或者受拉应力超过材料的抗拉强度。

第一条规定受力裂缝的发生，标志着试件的开裂，对应的荷载即为开裂荷载。

试件的裂缝发展，即已有裂缝的长度增长、宽度加大，伴随着试件内力的增加、变形的增加及破坏的发生和发展，标志着试件的受力状态。

裂缝的测量包括，裂缝的发生、位置和走向，测量裂缝宽度，记录裂缝发展过程。

实验前，将梁外表面刷白，并绘制50mm×50mm的网格。

实验时，借助放大镜用肉眼查找裂缝。

构件开裂后立即对裂缝的发展情况进行详细观察，用裂缝观测仪、读数放大镜及钢直尺等工具量测各级荷载作用下的裂缝宽度、长度，并绘制裂缝开展图。

对应于正常使用极限状态的最大裂缝宽度，可在梁侧面相应于纵向受拉钢筋中心的高度处测量。

4）受剪箍筋应变

通过测量受剪箍筋的应变，可以由此得到箍筋的应力。

本次实验，在剪切区域的箍筋上，粘贴应变片。

2.2超筋梁受扭破坏

2.2.1试件设计

超配筋受扭梁钢筋上应变测点布置及对应编号如下：

倾角仪（度）：

承载力理论计算

混凝土抗压强度

受扭箍筋直径为10mm间距为50mm

受扭纵筋

截面受扭塑性抵抗矩

保护层厚度为

抗扭承载力为

2.2.2加载方式

受扭破坏梁（适筋构件、超筋构件）的加载图式采用在梁的两端各施加一个方向相反的力矩，其加载示意图和相应的扭矩图见下图。

所用的设备包括，加载千斤顶、刚臂和固定支座、铰支座等。

用荷载传感器测量所作用在刚臂端部的荷载P的大小。

梁受扭加载装置三维示意图

2.2.3测试内容和方法

受扭破坏梁（适筋构件，超筋构件）的测量内容为，扭转角，纵向受拉钢筋应变，受扭箍筋应变，裂缝。

其中，纵向受拉钢筋应变、受剪箍筋应变和裂缝的意义和测量与受剪破坏梁相同。

应变片布置见附件二。

1）扭转角

梁的扭转角是试件的整体反应。

扭矩与扭转角的关系（曲线）可以反应试件的受力状态和特点，扭转角的大小和扭矩与扭转角的关系可以代表某个状态的指标，如屈服、破坏等。

本次实验，用位移计测量指定截面的转角位移，由这些转角位移测量结果计算扭转角。

三．准备工作

3.1试件制作

试件制作包括：

1）材料准备，钢筋下料、制作，其它材料；2）应变测点布置，应变片粘贴、保护等；3）钢筋绑扎，支模板，浇捣混凝土；4）养护。

3.2试件安装

试件安装包括：

1）对试件作详细检查，检查截面实际尺寸和初始变形、原始裂缝等缺陷，做出书面记录；2）将试件表面刷白，并分格画线；3）试件划线放样，确定加载、支座、测点等的位置；4）试件就位；5）安全措施。

3.3仪器设备准备

仪器设备准备包括：

1）仪器选择和标定，单件标定和系统标定；2）测点仪器的连线；3）仪器设备系统调试。

3.4试件材料力学性能试验

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

4.11

4.15

5.15

5.17

330

411

4.18

5.24

4.16

5.13

6

光圆

12.81

12.96

16.83

16.99

458

601

13.00

17.16

13.08

16.99

8

光圆

22.67

23.54

26.33

26.54

468

528

24.36

26.59

23.58

26.69

10

光圆

26.37

26.37

36.04

36.47

336

463

26.73

36.98

26.31

36.40

10

带肋

39.99

39.78

50.06

49.90

506

635

39.49

49.71

39.87

49.93

12

带肋

43.89

43.76

65.11

64.88

387

574

43.68

64.76

43.76

64.78

14

带肋

58.59

58.77

87.46

87.27

382

567

58.59

87.06

58.12

87.28

18

带肋

98.67

98.78

153.47

153.60

388

604

98.69

153.48

98.97

153.85

22

带肋

135.51

135.35

209.29

209.10

356

550

134.63

208.44

135.91

209.57

混凝土强度实测结果

试件尺寸

100mm×100mm×300mm

试件轴心

抗压强度/MPa

平均轴心

抗压强度

/MPa

评定轴心

抗压强度

/MPa

20.71

21.28

20.22

20.14

22.99

试件尺寸

100mm×100mm×300mm

试件轴心

抗压强度/MPa

平均轴心

抗压强度

/MPa

评定轴心

抗压强度

/MPa

20.71

21.28

20.22

20.14

22.99

四．试验过程

4.1梁受剪剪压破坏

实验时间：

2013年11月22日。

实验过程描述：

在弯剪区段截面的下边缘，主拉应力处于水平方向，首先出现较短的垂直裂缝，在梁的腹部，主拉应力的方向是倾斜的，垂直裂缝就会延伸成斜裂缝。

随着荷载的增大，剪压区的混凝土在压应力和剪应力的共同作用下，达到了复合受力时的极限强度，造成梁剪压破坏。

试件破坏照片见图5：

图5受剪剪压试件破坏图

4.2超筋梁受扭破坏

实验时间：

2013年12月20日。

实验过程描述：

在加载初期，由于荷载值较小，构件整体还处于弹性状态，构件表面无裂缝出现。

随着外加荷载的进一步增加，在构件表面中心线处开始出现微小裂缝。

之后，构件表面出现裂缝现象明显，主要表现为存在一条主裂缝和许多额外裂缝，同时主裂缝相互贯通，在构件表面形成一条螺旋线型裂缝，局部混凝土发生脱落现象，构件扭转明显，各个表面发生不同程度地翘曲现象。

最终梁构件受扭破坏，整体延性较差。

荷载（kN）

0

4

8

12

最大裂缝宽度（mm）

0

0

0.24

>2.00

最大裂缝编号

--

--

1（正面）

1（背面）

试件破坏照片见图6：

图6超筋梁受扭试件破坏图

五．试验结果

5.1受剪剪压破坏

5.2超筋梁受扭破坏

在总体试验数据中，先剔除其中的异常数据记录：

荷载（扭矩）与箍筋应变

荷载与转角关系图

六．分析比较

6.1梁受剪剪压破坏

剪压破坏试验最终的破坏荷载大于计算出的抗剪承载力，达到了抗剪承载力的要求。

试件最终破坏形态为剪压破坏，最终出现一条宽长的主裂缝。

从实验曲线中看出，试件的纵筋没有屈服，试件其中一个箍筋达到屈服。

6.2超筋梁受扭破坏

理论极限荷载

理论开裂荷载

实验极限荷载7.94

试验值与理论值相对误差为较大，用理论值计算出来的数值要明显大于试验值。

试验值偏小的原因可能是因为试验构件在制作过程中产生差异。

设计要求构件发生超筋破坏，然而用实测数据计算，构件应发生适筋破坏，通过试验曲线，构件也是发生了适筋破坏。

七．结论

本次实验进行了两个项目：

梁受剪减压破坏和超筋梁受扭扭转破坏。

通过实验数据分别计算了试件的承载力，得到了荷载-纵筋应变关系曲线、荷载-箍筋应变关系曲线、荷载-挠度曲线和荷载-扭转角关系曲线等。

通过实验认识了两种破坏的特性，达到了实验目的。