整理同济大学土木工程优秀混凝土试验报告.docx

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整理同济大学土木工程优秀混凝土试验报告

混凝土结构基本原理

实验报告书

学号:

姓名：

任课老师：

实验老师：

林峰

实验组别：

A6

梁斜拉QC1实验报告

一、试验原始资料的整理

1、试验对象的考察与检查

件尺寸（矩形截面）：

b×h×l＝119×202×1800mm；

构件净跨度：

1500mm;

混凝土强度等级：

C20；

纵向受拉钢筋的种类：

HRB335；

箍筋的种类：

HPB300；

纵向钢筋混凝土保护层厚度：

15mm；

试件表面刷白，绘制50mm*50mm的网格。

2、材料的力学性能试验结果

混凝土抗压强度试验数据

试验内容：

混凝土立方体试块抗压强度

试件编号

试件尺寸

（mm）

试件破坏荷载

（kN）

试件承压面积

（mm2）

强度评定

（MPa）

1

100×99×100

184

9900

18.586

2

100×99×100

194

9900

19.596

3

100×99×100

188

9900

18.990

平均

19.057

试验内容：

混凝土棱柱体试块轴心抗压强度

试件编号

试件尺寸

（mm）

试件破坏荷载

（kN）

试件承压面积

（mm2）

强度评定

（MPa）

1

99×100×298

124

9900

12.525

2

99×100×298

132

9900

13.333

3

99×100×313

108

9900

10.909

平均

12.256

=18.1MPa

=11.6MPa

钢筋拉伸试验数据

钢筋

Φ4

Φ6

Φ8

Φ10

Φ12

Φ14

Φ18

Φ22

（MPa）

316.946

302.2449

222.4077

466.1718

398.4823

422.1161

408.3805

492.927

（MPa）

372.212

474.8413

170.7887

677.7483

557.2487

656.7253

614.0465

676.213

3、试验计划与方案及实施过程中的一切变动情况记录

3.1梁受弯性能概述

根据梁正截面受弯破坏过程及破坏形态，可将梁分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型。

下面以纯弯段内只配置纵向受拉钢筋的截面为例，说明这三种破坏模式[7]。

a）适筋梁的受弯破坏过程

b）超筋梁的受弯破坏过程

c）少筋梁的受弯破坏过程

3.2试验目的和要求

a）参加并完成规定的实验项目内容，理解和掌握钢筋混凝土适筋梁受弯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。

b）写出实验报告。

在此过程中，加深对混凝土适筋梁受弯性能的理解。

3.3试件设计和制作

（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）试件的主要参数

件尺寸（矩形截面）：

b×h×l＝120×200×1800mm；

构件净跨度：

1500mm;

混凝土强度等级：

C20；

纵向受拉钢筋的种类：

HRB335；

箍筋的种类：

HPB300；

纵向钢筋混凝土保护层厚度：

15mm；

试件的配筋情况见表3.3.1和图3.3.1；

表3.3.1梁斜拉试件的配筋

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）

①

②

③

QC

斜拉破坏

6@250

（2）

2

18

2

10

600

50

69

斜拉破坏试件

图3.3.1梁斜拉试件配筋

3.4试验装置

图3.4.1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=100mm，b=600mm，c=400mm。

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3.4.1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3.4.2梁受弯试验加载和内力简图

3.5加载方式

（1）单调分级加载机制

试件的加载简图和相应的弯矩、剪力图见3.4.1和3.4.2所示。

梁受弯试验采用单调分级加载，每次加载时间间隔为15分钟。

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2级。

对于适筋梁，①在加载到开裂试验荷载计算值的90％以前，每级荷载不宜大于开裂荷载计算值的20％；②达到开裂试验荷载计算值的90％以后，每级荷载值不宜大于其荷载值的5％；③当试件开裂后，每级荷载值取10％的承载力试验荷载计算值（Pu）的级距；④当加载达到纵向受拉钢筋屈服后，按跨中位移控制加载，加载的级距为钢筋屈服工况对应的跨中位移

；⑤加载到临近破坏前，拆除所有仪表，然后加载至破坏。

对于超筋梁，①～③的加载机制同适筋梁；④在加载达到承载力试验荷载计算值的90％以后，每级荷载值不宜大于开裂试验荷载值的5％；⑤加载到临近破坏前，拆除所有仪表，然后加载至破坏。

对于少筋梁，①在加载到开裂试验荷载计算值的90％以前，每级荷载不宜大于开裂荷载计算值的20％；②达到开裂试验荷载计算值的90％以后，每级荷载值不宜大于其荷载值的5％；⑤少筋梁的开裂荷载和破坏荷载接近，而且表现为脆性破坏，注意加载过程的安全防护。

（2）开裂荷载实测值确定方法[2]

对于正截面出现裂缝的试验构件，可采用下列方法确定开裂荷载实测值：

①放大镜观察法用放大倍率不低于四倍的放大镜观察裂缝的出现；当加载过程中第一次出现裂缝时，应取前一级荷载作为开裂荷载实测值；当在规定的荷载持续时间内第一次出现裂缝时，应取本级荷载值与前一级荷载的平均值作为开裂荷载实测值；当在规定的荷载持续时间结束后第一次出现裂缝时，应取本次荷载值作为开裂荷载实测值。

②荷载－挠度曲线判别法测定试件的最大挠度，取其荷载－挠度曲线上斜率首次发生突变时的荷载值作为开裂荷载的实测值；

③连续布置应变计法在截面受拉区最外层表面，沿受力主筋方向在拉应力最大区段的全长范围内连续搭接布置应变计监测应变值的发展，取任一应变计的应变增量有突变时的荷载值作为开裂荷载实测值。

（3）承载力极限状态确定方法[2]

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；

②受拉主钢筋拉断；

③受拉主钢筋处最大垂直裂缝宽度达到1.5mm；

④挠度达到跨度的1/30；

⑤受压区混凝土压坏。

3.6试验测量内容、方法和测点仪表布置图

（1）混凝土平均应变

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3.6.4。

图3.6.4梁受弯试验混凝土平均应变测点布置

（2）纵向钢筋应变

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3.6.5。

图3.6.5纵筋应变片布置

（3）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3.6.6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3.6.6梁受弯试验挠度测点布置

安全与防护措施

规程GB50152-92规定[2]：

（1）在试验准备工作中有关试验结构、加载设备、荷载架等的吊装，电气设备、电气线路等的安装以及试验后拆除构件和试验装置的操作均应符合有关建筑安装工程的安全技术规程。

试验使用的设备应有操作规定，并应严格遵守。

（2）在试验过程中应注意人身和仪表的安全。

试验地区宜设置明显标志。

当荷载达到承载力试验荷载计算值的85％时，宜拆除可能损坏的仪表。

对于需要保护下来量测结构破坏阶段的结构反应的仪表，应采取有效的保护措施。

（3）试验时应防止试验结构构件和设备的倒塌，并应设置安全托架或支墩。

安全托架或支墩和试验结构构件宜保持尽可能小的距离，但不应妨碍试验结构构件的变形。

试验用的千斤顶、分配梁和仪表等应吊在支架上。

（4）对可能发生突然破坏的试验结构构件进行试验时应采取特别防护措施以防止物体飞出危及人身、仪表和设备的安全。

二、裂缝发展情况及破坏形态描述

裂缝试验资料可根据试验目的按下列要求进行整理[2]：

（1）各级试验荷载下的最大裂缝宽度和最大裂缝所在位置，并说明裂缝的种类；

（2）绘制各级试验荷载作用下的裂缝发生、发展的展开图；

（3）统计各级试验荷载作用下的裂缝宽度平均值、裂缝间距平均值。

图4.2.1和4.2.2分别为试验梁的裂缝图和最终的裂缝照片。

图4.2.1试验梁裂缝示意图

图4.2.2试验梁裂缝照片

最大裂缝出现在

处（如图4.2.1），为斜拉破坏。

三、荷载－挠度关系曲线

确定简支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，可按下式计算：

（4-3）

（4-4）

（4-5）

式中

——经修正后的第i级试验荷载作用下的构件跨中短期挠度实测值（mm）；

——消除支座沉降后的第i级试验荷载作用下的构件跨中短期挠度实测值（mm）；

——梁构件自重和加载设备重力产生的跨中挠度值（mm）；

——第i级外加试验荷载作用下构件跨中位移实测值（包括支座沉降）（mm）；

、

——第i级外加试验荷载作用下构件左、右端支座沉降位移实测值（mm）；

——构件自重和加载设备重力产生的跨中弯矩值（

）；

——从外加试验荷载开始至构件出现裂缝的前一级荷载为止的加载值产生的跨中弯矩值（

）；

——从外加试验荷载开始至构件出现裂缝的前一级荷载为止的加载值产生的跨中挠度实测值（mm）

荷载

41_5

41_6

41_7

挠度

-0.823

-0.027

0.052

-0.009

-0.0485

6.856

-0.406

-0.19

-0.079

-0.2715

6.795

-0.397

-0.19

-0.075

-0.2645

9.768

-0.546

-0.194

-0.103

-0.3975

15.228

-0.91

-0.277

-0.189

-0.677

20.021

-1.229

-0.316

-0.245

-0.9485

24.571

-1.548

-0.356

-0.296

-1.222

25.603

-1.568

-0.363

-0.296

-1.2385

29.971

-1.854

-0.379

-0.343

-1.493

35.856

-2.255

-0.411

-0.395

-1.852

39.193

-2.561

-0.431

-0.438

-2.1265

44.593

-2.963

-0.443

-0.45

-2.5165

49.203

-3.468

-0.458

-0.474

-3.002

54.967

-3.919

-0.458

-0.489

-3.4455

59.093

-4.403

-0.482

-0.509

-3.9075

59.093

-4.419

-0.478

-0.533

-3.9135

58.971

-4.428

-0.474

-0.537

-3.9225

64.493

-4.862

-0.482

-0.529

-4.3565

环境敏感区，是指依法设立的各级各类自然、文化保护地，以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域。

64.371

-4.957

仍以森林为例，营养循环、水域保护、减少空气污染、小气候调节等都属于间接使用价值的范畴。

-0.478

-0.529

8.编制安全预评价报告-4.4535

（6）环境影响评价结论的科学性。

64.796

-4.978

-0.47

1.筛选环境影响：

环境影响被筛选为三大类，一类是被剔除、不再作任何评价分析的影响，如内部的、小的以及能被控抑的影响；另一类是需要作定性说明的影响，如那些大的但可能很不确定的影响；最后一类才是那些需要并且能够量化和货币化的影响。

-0.537

（三）环境价值的定义-4.4745

（4）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的合理性和有效性；64.432

3）按行业分。

国家污染物排放标准分为跨行业综合性排放标准和行业性排放标准。

-4.991

一、安全评价-0.474

-0.537

3.政府部门规章-4.4855

70.074

-5.5

-0.482

-0.533

-4.9925

69.953

-5.524

-0.478

-0.525

-5.0225

74.2

-6.141

-0.474

-0.525

-5.6415

74.139

-6.186

-0.478

-0.529

-5.6825

80.327

-6.832

-0.478

-0.533

-6.3265

79.66

-6.911

-0.478

-0.529

-6.4075

79.478

-6.948

-0.482

-0.529

-6.4425

78.871

-6.969

-0.478

-0.533

-6.4635

79.478

-7.031

-0.474

-0.525

-6.5315

图4.2.3试验梁荷载-挠度关系曲线

四、弯矩－曲率关系曲线

根据实测混凝土应变，跨中截面平均曲率

可按下式计算：

式中，若定义挠度以向下为正，则

、

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），

为该两点沿梁截面高度方向的实测距离。

曲率弯矩实测值

41_1

41_4

曲率

荷载

弯矩

-0.02

0.016

0.209302

24.571

7.3713

-0.036

0.012

0.27907

25.603

7.6809

-0.032

0.016

0.27907

29.971

8.9913

-0.047

0.024

0.412791

35.856

10.7568

-0.063

0.035

0.569767

39.193

11.7579

-0.071

0.043

0.662791

44.593

13.3779

-0.111

0.055

0.965116

49.203

14.7609

-0.135

0.079

1.244186

59.093

17.7279

-0.138

0.075

1.238372

58.971

17.6913

-0.158

0.087

1.424419

64.493

19.3479

-0.154

0.091

1.424419

64.796

19.4388

-0.174

0.102

1.604651

70.074

21.0222

-0.198

0.122

1.860465

74.2

22.26

-0.194

0.118

1.813953

74.139

22.2417

-0.214

0.142

2.069767

80.327

24.0981

-0.226

0.138

2.116279

79.478

23.8434

-0.226

0.146

2.162791

79.478

23.8434

图4.2.4某试验梁跨中荷载P-

关系曲线

图4.2.5某试验梁跨中M-φ关系曲线

五、荷载－纵筋应变关系曲线

本次试验中，梁受弯试验试件和梁受剪试验试件的纵向受拉钢筋以及柱偏心受压试验受剪的所有纵向钢筋的跨中段均布置有钢筋应变片，梁试件和柱试件的钢筋应变测测点分别见图3.1.5和3.3.4。

根据实测结果，将荷载作为纵轴，纵向钢筋应变作为横轴，可绘制出荷载－纵筋应变关系曲线，根据该曲线可以观察得到加载过程中钢筋应变的变化情况，并可以清楚看到钢筋是否屈服及屈服时相对应的荷载工况，以及进行钢筋应变计算值和理论值比较、平均钢筋应变－裂缝宽度关系分析等工作。

图4.2.6为试验梁跨中段6个测点钢筋应变与荷载的关系曲线，图4.2.7为该6个测点钢筋应变的平均值与荷载的关系曲线。

荷载

21_1

21_2

21_3

21_4

21_5

21_6

-0.823

174

39

33

3

32

60

6.795

24

25

18

-10

17

-22

15.228

2208

47

25

-25

9

-31

24.571

2217

40

87

-33

10

-46

25.603

2215

40

88

-34

12

-48

29.971

2216

37

110

-39

11

-69

35.856

2236

35

154

-48

23

-68

39.193

2242

34

228

-52

30

-52

44.593

2247

45

333

-56

42

-21

49.203

2267

88

418

-52

61

86

59.093

2289

405

520

-52

285

170

58.971

2288

415

518

-50

294

174

64.493

2298

574

554

-56

410

213

64.796

2301

612

554

-56

432

226

70.074

2314

766

605

-57

538

267

74.2

2328

933

695

-52

642

338

74.139

2331

950

703

-51

647

342

80.327

2341

1166

782

-47

738

410

79.478

2345

1206

792

-45

736

417

79.478

2345

1224

799

-42

739

422

图4.2.6试验梁荷载-钢筋应变关系

剔除21-1,21-4计算平均应变

荷载

21_2

21_3

21_5

21_6

平均应变

-0.823

39

33

32

60

41

6.795

25

18

17

-22

9.5

15.228

47

25

9

-31

12.5

24.571

40

87

10

-46

22.75

25.603

40

88

12

-48

23

29.971

37

110

11

-69

22.25

35.856

35

154

23

-68

36

39.193

34

228

30

-52

60

44.593

45

333

42

-21

99.75

49.203

88

418

61

86

163.25

59.093

405

520

285

170

345

58.971

415

518

294

174

350.25

64.493

574

554

410

213

437.75

64.796

612

554

432

226

456

70.074

766

605

538

267

544

74.2

933

695

642

338

652

74.139

950

703

647

342

660.5

80.327

1166

782

738

410

774

79.478

1206

792

736

417

787.75

79.478

1224

799

739

422

796

图4.2.7试验梁荷载-钢筋平均应变关系

六、试验结果分析

正截面承载力分析：

理论计算正截面承载力：

（1）

=

*2=508.68

=

*2=157

取

计算ξnb

=

=

=

经计算有

0.705

>

纵筋未能屈服：

）=19.4kN*m

因而，预估极限荷载为

实验测得正截面承载力：

由实验数据，可知，实验测得梁的最大承载力为80.37kN。

两者的比较分析：

实验测得量的承载力大于理论计算值，

误差为

斜截面承载力分析：

理论计算斜截面承载力：

（1）斜截面抗剪承载力分析：

s=50mm

验算配箍率：

受集中荷载，梁的抗剪承载力计算公式为：

该梁计算简跨比

把相关数据带入上式，得

<

故理论上来说，斜截面会出现剪拉破坏。

试验结果分析

由试验结果得知，箍筋未屈服，而只有纵筋屈服，构件是被拉坏，故判断为斜拉破坏。

加载破坏时荷载峰值为79.478kN远大于预估受剪极限荷载（

kN）。

产生这种情况的原因可能有以下几个方面：

（1）受剪承载力计算理论的计算公式过于保守。

（2）混凝土、钢筋材料不均匀，可能局部的强度高于计算值。

（3）构件实际几何尺寸存在加工误差，或者构件的测量不够精确。

梁超筋受扭NC1实验报告

二、试验原始资料的整理

1、试验对象的考察与检查

件尺寸（矩形截面）：

b×h×l＝147mm×157mm×1500mm；

混凝土强度等级：

C20；

纵向受拉钢筋的种类：

HRB335；

箍筋的种类：

HPB300；

纵向钢筋混凝土保护层厚度：

15mm；

试件表面刷白，绘制50mm*50mm的网格。

2、材料的力学性能试验结果

混凝土抗压强度试验数据

试验内容：

混凝土立方体试块抗压强度

试件编号

试件尺寸

（mm）

试件破坏荷载

（kN）

试件承压面积

（mm2）

强度评定

（MPa）

1

99×99×100

168

9801

17.141

2

99×99×100

144

9801

14.692

3

99×99×100

160

9801

16.325

平均

16.053

试验内容：

混凝土棱柱体试块轴心抗压强度

试件编号

试件尺寸

（mm）