综合性实践环节试验设计

1.试验目的:

(1)通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。

(2)加深对混凝土基本构建受力性能的理解。

(3)更直观的了解适筋梁受弯破坏形态及裂缝发展情况。

(4)验证适筋梁破坏过程中的平截面假定。

(5)对比实验值和计算理论值，从而更好地掌握设计的原理。

2.试件设计：

(1)试件设计的依据

根据梁正截面受压区相对高度和界限受压区相对高度b的比较可以判断

出受弯构件的类型：当b时，为适筋梁；当b时，为超筋梁。界限受压区

相对高度b可按下式计算:

0.8

b f

T y

1 -

0.0033E

1f c 在设计时，如果考虑配筋率，则需要确保b b

f y

其中在进行受弯试件梁设计时，Ty、E s分别取《混凝土结构设计规范》规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时，Ty、E s分

别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。

同时，为了防止出现少筋破坏，需要控制梁受拉钢筋配筋率大于适筋构件的最小配筋率min，

其中min可按下式计算：

(2)试件的主要参数

①试件尺寸(矩形截面)：bx hx l = 180X 250x 2200mm；

②混凝土强度等级：C35;

③纵向受拉钢筋的种类：HRB40Q

④箍筋的种类：HPB300(纯弯段无箍筋);

⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：25mm；

0.45 主min

综上所述，试件的配筋情况见图3和表1：

800 * 600 * 800

2200

图3梁受弯实验试件配筋

表1

试件编

号试件特征

配筋情况预估荷载P (kN)

①②③F Cr P y P

u

MLA 适筋梁4训16 2 10 8@50(

2)

32.729 147.266 163.629

说明：预估荷载按照《混凝土结构设计规范》给定的材料强度标准值计算, 未计试件梁和分配梁的自重。

3.试验装置：

图1为本方案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，以便于在跨中形成纯弯段。并且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。

梁受弯性能试验中，采用三分点加载方案，取L 220O m m，a 10O m m，

b 700mm，c6°°mm。

图2.a为加载简图，此时千斤顶加力为P，经过分配梁后，可视为两个大小

为P/2的集中荷载分别作用于图示位置。

图2.b为荷载作用下的弯矩图。由此图可知，纯弯段的弯矩最大，M 0.35P. 图2.c为荷载作用下的剪力图。

图2 梁受弯试验加载和内力简图

4. 加载方式:

（1）单调分级加载机制： 梁受弯试验采取单

调分级加载，每次加载时间间隔为 前，为检查仪

器仪表读数是否正常， 的前两级。具体加载过程

为：

① 在加载到开裂荷载计算值的90%以前，每级荷载不宜大于开裂荷

(a ) (c

) P/2 w

P/2

T

!

2200

剪力图（kN ?mm ）

15分钟。在正式加载 需要预加载，预加载所用的荷载是分级荷载

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1

梁受弯试验装置图

100

700

<500 700

(b )

加载简图（kN, mm

）

\

. / / \

r y J 1

1

…

800

, 8"300

褂

800

载计算值得20%

② 达到开裂荷载计算值的90%以后，每级荷载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。

（2） 开裂荷载实测值确定方法：

对于本次试验，采用放大镜观测法确定开裂荷载实测值。 具体过程：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，应取本级荷载值和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。

（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：

① 受拉主钢筋拉断；

② 受拉主钢筋处最大垂直裂缝宽度达到 1.5mm ； ③ 挠度达到跨度的1/30； ④ 受压区混凝土压坏。

5. 试验测量内容、方法和测点仪表布置:

（1）混凝土平均应变

在梁跨中一侧面布置5个位移计，位移计间距 量测梁侧表面混凝土沿截面高度的平均应变分布规律, 童聲计1 1=0 ---- b

--------- □■CJ I （Z 尊卄 2 忙予计¥

I EZZFO ----- 吝一

--------- O CJ I 61 莒计 *

壬科计§

e ---- 6

11L-U

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。

50mm ，标距为150mm ，以 测点布置见图 4。