大偏心受压柱

同济大学

混凝土结构基本原理

实验报告

（共9页）

姓名梁炜炼

学号1350240

专业建筑工程

学院土木工程学院

指导老师鲁亮

同济大学结构工程与防灾研究所2015年12月28日

1．实验目的和内容

1.1、试验目的

通过试验研究认识混凝土结构构件的破坏全过程，掌握测试混凝土大偏心受压构件基本性能的试验方法。

1.2、试验内容

对大偏心短柱施加轴向荷载直至破坏。观察加载过程中裂缝的开展情况，将得到的极限荷载与计算值相比较。

2．试件介绍

（1）试件设计的依据

为减少“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制l0/h≤5。通过调整轴向力的作用位置，即偏心距e0=200mm,使试件的破坏状态为大偏心受压破坏。

（2）试件的主要参数

①试件尺寸

截面尺寸：200×400mm2 (两端);200×200mm2 (中部);

试件长度：1300mm；

②混凝土强度等级：C25

③纵向钢筋：8B18(两端)；4B18(中部)。 ④箍筋：8Φ8@50（两端）；4Φ8@100（中部）； ⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：25mm ⑥试件的配筋情况（如上图所示）； ⑦取偏心距e0=200mm

3． 试件材料力学性能试验结果

钢筋力学性能试验结果

4． 试件验算

柱极限承载力

不妨令：2

1c 02

f bh A α=

，1c 00()B f bh e h α=-，y s 0s ()C f A h a '''=--，

从而有：ξ=

KN

N mm e e h A f bh f e N bh f N cu s S y o c cu o c cu 5.261238

.0,

266a -h 5.0)()5.01(s 0'0''2

11==∴=+=-+-==ξαξξαξ

α

5． 试验方法 5.1加载装置

柱偏心受压试验的加载装置如图所示。采用千斤顶加载，支座一端为固定铰支座，另一端为滚动铰支座。铰支座垫板应有足够的刚度，避免垫板处混凝土局压破坏。

图5.1 柱偏心受压试验加载装置 5.2 加载方式

（1）单调分级加载机制

实际的加载等级为0-20kN-40kN-60kN-80kN-100kN-120kN-破坏 5.3量测内容 （1）纵筋应变

由布置在柱内部纵筋表面的应变计量测，钢筋应变测点布置如下图。

纵筋A（应变1、3）纵筋C（应变2、4）纵筋B（应变5、7）纵筋D（应变6、6）

图5.3.1大偏心受压柱试验纵向钢筋应变测点布置

（2）侧向挠度

柱长度范围内布置5 个位移计以测量柱侧向挠度，侧向挠度测点布置如下图。

图5.3.2大偏心受压柱试验侧向挠度测点布置

（3）裂缝

试验前将柱四面用石灰浆刷白，并绘制50mm×50mm的网格。试验时借助放大镜查找裂缝。

6．试验过程

破坏时

加载过程中背部首先出现裂缝，并随着荷载的不断增大，不断扩大，随后与两侧裂缝相连接。

破坏后

构件破坏主裂缝在上端且裂缝与偏心方向平行，说明构件本身存在问题；破坏时，构件受压处没有明显压碎痕迹；但背部裂缝呈平行均匀分布，间距基本在10cm，与理论分析结果较为符合。

7．试验结果分析

实际试验数据

8．实验体会与建议

1.实测值为22

2.25kN，比预估值261.5kN小，可能原因如下：

①混凝土构件浇筑过程中存在缺陷；

②构件加载过程中偏心距大于设计值；

③混凝土计算公式本身的不确定性以及材料性质的不确定性导致；

○4构件实际尺寸比设计值偏小一些。

2.破坏过程理论分析：当荷载较小时，构件处于弹性阶段，构件中部的水平挠度随荷载线性增长。随着荷载的不断增大，受拉区的混凝土首先出现横向裂缝而退出工作，远离轴向力一侧钢筋的应力及应变增速加快；接着受拉区的裂缝不断增多，并向压区延伸，受压区高度逐渐减小，受压区混凝土应力增大。当远离轴向力一侧的钢筋达到屈服时，截面处形成一主裂缝。当受压一侧的混凝土达到抗压极限时，受压区较薄弱的地方出现纵向裂缝，混凝土被压碎而使构件破坏。此时，靠近轴向力一侧的钢筋也达到抗压屈服强度。由于实验构件的缘故，所得到的实验结果并不足以验证理论。