混凝土试验 剪压

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊L ENGINEERING《混凝土结构基本原理》试验课程作业梁剪压QA2试验报告试验名称梁剪压破坏试验课教师姓名学号手机号任课教师日期2011年11月02日┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊一、试验原始资料的整理1、试验对象的考察与检查试件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝121×208×1805mm；构件净跨：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①试验内容：混凝土立方体试块抗压强度试验结果如下表1所示：试验结果如表2所示：┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊=19.738MPa = 17.104MPa MPa③实验内容：钢筋拉伸试验 实验结果如表3和表4所示：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梁受剪性能概述混凝土梁在一般情况下的破坏形式有两类：正截面破坏和斜截面破坏。

前者是由与构件纵向轴线相垂直界面上的正应力引起的；后者则是由构件中与构件轴线成一定角度的主拉应力引起的。

一般情况下，这个两种应力均存在，究竟构件会发生哪些形式的破坏，取决于两种应力之中的哪一种先打到其相应的强度。

梁截面破坏包括斜截面受剪破坏和斜截面受弯破坏。

斜截面的受剪破坏又可分为剪压、斜压和斜拉三种破坏模式。

当剪跨比1<λ<3，且配箍量适中时多发生剪压破坏，试件的受力过程可按照裂缝出现前后分为两个阶段。

第一阶段，当荷载很小时，梁上无裂缝产生，纵筋和箍筋的应力都很小，随着荷载的增加，先在纯弯区段出现垂直裂缝，随后在弯剪共同作用的区段出现斜裂缝。

在几条斜裂┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊缝中形成一条主斜裂缝后，梁的受力过程进入第二阶段。

此时，因开裂混凝土退出工作，与斜裂缝相交的箍筋的应力急剧增加，出现明显的应力重分布现象，这在荷载—箍筋应力曲线上表现为明显的转折。

随着荷载的增加，箍筋应力迅速增长，斜裂缝不断扩展并向加载点（通常是加载版外侧）延伸，使斜裂缝上端近加载点处的混凝土剪压区的截面面积不断减小。

当箍筋达到屈服强度时，随着上述剪压区混凝土被剪压破坏，第二阶段的受力过程结束。

这种破坏称为剪压破坏。

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，加深对混凝土梁受剪性能的理解。

3.3试件设计和制作（1）试件设计的依据根据剪跨比λ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）试件的主要参数试件尺寸（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5和图3.3.1；18 10图1 梁剪压破坏试件配筋┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊3.4试验装置图2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。

梁受剪性能试验，取L =1800mm ，a =150mm ，b =600mm ，c=300 mm 。

梁剪压受力和内力简图如图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2 梁受剪试验装置图（a ）加载简图（kN ，mm ）┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊（b ）弯矩图（kN·m ）（c ）剪力图（kN ） 图3 梁受剪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、剪力图见图3所示。

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%，每次加载试件间隔为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。

（2）承载力极限状态确定方法对梁试件进行受剪承载力试验时，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斜裂缝端部受压区混凝土剪压破坏； ②沿斜截面混凝土斜向受压破坏； ③沿斜截面撕裂形成斜拉破坏；④钢筋与斜裂缝交会处的斜裂缝宽度达到1.5mm 。

3.6试验测量内容、方法和测点仪表布置图┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊（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4。

图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5。

实验中纵筋应变片编号1~6为34-1~6。

图5 纵筋应变片布置（3）箍筋钢筋应变试件中箍筋的钢筋应变片布置见图6。

┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊图6 梁剪压试验箍筋应变测点布置（4）挠度对受剪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7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7 梁剪压试验挠度测点布置（5）裂缝试验前将梁两侧面采用石灰浆刷白，并绘制50mm×50mm 的网格。

试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生发展情况进行详细观测，用读数放大镜及钢尺等工具量测各级荷载作用下的裂缝宽度、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测量；斜裂缝的宽度应在斜裂缝与箍筋交汇处测量。

4、 相关的安全规定与防护措施规程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。

┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊┊ 订 ┊ ┊┊ ┊ ┊线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊（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、裂缝发展情况及裂缝展开图裂缝试验资料可根据试验目的按下列要求进行整理：（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8、图9和图10分别为试验梁裂缝各阶段发展情况。

图8试验梁裂缝照片1图9 试验梁裂缝照片2图10 试验梁裂缝照片3受剪梁最终的破坏形态，如图11所示┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图11 试验梁最终破坏照片从受剪梁裂缝发展情况和最终破坏形态，纯弯区段出现垂直裂缝，随后在弯剪共同作用的区段出现斜裂缝，最后试件在剪压区被剪压破坏。

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：00cs,q,gi if f f=+(4-3)00c cq,m,1,r,1()2i i i if f f f=-+(4-4)gc 0g bbMf fM=(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（kN·m）；——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（kN·m）；——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）试验数据见表6，荷载-挠度曲线见图12。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊通道挠度（mm）2-1 10-1 10-2 10-791.575 -0.844 -0.593 -14.127 13.408587.198 -0.848 -0.597 -14.633 13.910585.134 -0.84 -0.589 -14.645 13.930597.107 -0.844 -0.523 -16.471 15.787597.107 -0.84 -0.519 -16.48 15.800596.529 -0.844 -0.515 -16.476 15.796591.575 -0.848 -0.519 -17.784 17.100594.465 -0.848 -0.534 -19.684 18.993图12 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ijφ可按下式计算：i jijijhεεφ-=∆式中，若定义挠度以向下为正，则jε、iε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），ijh∆为该两点沿梁截面高度方向的实测距离。