2钢筋混凝土梁承载力破坏试验

实验报告
传统的钢筋混凝土梁受弯性能破坏试验项目旨在培养学生的动手能力、了解反力架及油压千斤顶的构造原理和操作步骤，掌握钢筋混凝土梁受弯破坏特点和破坏过程，这种形式让学生能够对钢筋混凝土受力构件有比较深的感性认识。

对一个己知的待检测构件一钢筋混凝土简支梁进行分析计算，根据其计算结果设计实验方案并组织整个实验，然后整理出完整的实验结果，将实际结果与理论计算值进行比较，判断该梁是否达到设计要求。

通过本试验，达到了解并掌握一个完整结构实验过程的目的。

二、实验器材
(1)结构工程实验虚拟仿真软件。

(2)计算机硬件要求:选用性能较好的计算机，其中:CPU频率2G以上;内存大于4G;硬盘:500G以上;显示器:15^高分辨率彩显;CD-ROM+键盘/鼠标。

实际实验材料：
钢筋混凝士梁受弯性能虛拟仿真实验主要是运用结构工程虚拟仿真软件。

在此实验中实验人员先要设置钢筋混凝土梁参数，例如梁截面尺寸、箍筋直径及间距、底部受拉钢筋直径及数量、混凝土强度等参数，还需要输入加荷速率等，再利用仿真软件模拟钢筋混凝土梁的操作与实验过程。

在实验中需要设定的工作参数有:
(1)截面尺寸设定:确定梁截面宽度b和截面高度h,单位mn;
(2)箍筋直径及间距选择:选择箍筋直径d及箍筋间距s,单位mm;
(3)架立筋设定;
(4)底部受拉钢筋设定:选择受拉钢筋直径及数量,单位mm;
(5)混凝土强度等级设定:选择混凝土强度等级，单位N/mm22。

(6)荷载分级及加荷速率设定。

三、实验原理
结构工程实验虚拟仿真软件是按照实际真实的实验过程开发的一套模拟钢筋混凝土梁受弯实验过程的仿真软件。

该软件包括了加载装置、采集系统、反力架、
液压千斤顶、支座、操作平台、钢筋混凝土梁试件等仪器设备。

学生可直接参与并了解各个仪器设备的构造原理和操作使用方法，掌握整个钢筋混凝土梁受弯实验过程。

钢筋混凝土梁受弯性能虚拟仿真实验采用三分点加载(如图1所示)，该加载方案能够消除剪应力对正截面受弯性能的影响，在梁跨中1/3区段形成纯弯曲段(如图2所示)。

钢筋混凝土梁内钢筋配置的数量是影响梁正截面受弯破坏形态的主要因素，通过设置钢筋混凝土梁内受拉钢筋的面积，可以获得不同的配筋率ρ，当
ρ
min ≤ρ≤ρ
max
时称为适筋梁:当ρ<ρ
min
时称为少筋梁;当ρ>ρ
max
时称为超筋
梁。

该虚拟实验正是通过实验操作过程和实验现象，为操作者展现出钢筋混凝土梁正截面受弯破坏的三种形态:
知识点:3
(1)适筋破坏:适筋梁具有正常配筋率ρ
min ≤ρ≤ρ
max
,受拉钢筋首先屈服，随着
受拉钢筋塑性变形的发展，受压混凝土边缘纤维达到极限压应变，混凝压碎。

这种破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆破坏不是突然发生的，呈塑性性质。

破坏前裂缝和变形急剧发展,故也称为延性破坏。

(2)适筋破坏:适筋梁具有正常配筋率ρ
min ≤ρ≤ρ
max
,受拉钢筋首先屈服，随着
受拉钢筋塑性变形的发展，受压混凝土边缘纤维达到极限压应变，混凝压碎。

这种破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆破坏不是突然发生的，呈塑性性质。

破坏前裂缝和变形急剧发展,故也称为延性破坏。

(3)超筋破坏:当构件受拉区配筋量很高时ρ>ρ
max
,则破坏时受拉钢筋不会屈服破坏是因混凝土受压边缘达到极限压应变、混凝土被压碎、钢筋的强度得不到充分利用而引起的。

发生这种破坏时，受拉区混凝土裂缝不明显，破坏前无明显预兆，是一种脆性破坏。

由于超筋梁的破坏属于脆性破坏，破坏前无警告，并且受拉钢筋的强度未被充分利用而不经济,故不应采用。

四、实验过程及步骤
(1)实验原理:了解铜筋混凝土梁受弯破坏实验原理，掌握钢筋混凝土梁受弯破坏三种形态。

(2)选择实验构件梦数。

根据虚拟实验要求.选择钢筋混凝土梁的尺寸、配前等参数。

可实现不同参数构件的虚拟实验。

(3)铜筋混凝土试件制作，根据选择的实验参教进行钢筋很凝土梁试件制作，包括支护模板、铜筋绑扎、应变片粘贴、混凝土浇筑等。

(4)加载系统准备，根据铜筋混凝土梁受力特点，选取实验支座、加教油虹、加款油泵、加戴垫板等，并进行连接。

(5)试件安装:在加载设备上安装制作好的铜筋德凝土构件，一端固定被支座,一端滑动被支座，并按装加载分配梁。

(6)数据采集准备.对需要测量的构件点进行采集设备准备，包括位移计安装，应片连接，数据采集仪安装等。

(7)预加载及数据清零:启动加教系统.预加少许荷载后，卸载回至零点，以检查加载系统工作是否正常。

(8)进行实验.利用加载系统进行分级加款。

加教速度应符合要求。

同时注意采集系统数据变化。

并进行记录，直到构件破坏。

(9)试件过程记录:观察试件破坏形态,并记录裂缝破坏现象和规律，对破坏位置进行详细观察。

(10)归整实验设备:卸回加载系统中的液压油，并记录实验数据，检查试验记录，并将所用的仪器设备全部恢复原状，撰写实验报告。

五、实验总结
1.刚开始加载时，截面上的应变沿高度为直线变化，应变图为三角形。

随着荷载增加，加载至开裂荷载时，受拉区边缘纤维应变值达到混凝土的极限拉应变，处于即将开裂状态。

当受拉区混凝土开裂后，其应变为零，拉应力由钢筋提供，钢筋应变突然增加。

荷载再增加，应变不断增大，受压区混凝土应变呈曲线变化。

下部钢筋应变达到极限拉应变后，受压区混凝土应变变化速度加快，直至达到极限压应变而破坏
2.在混凝土梁破坏时出现的些破坏特征：
受拉区钢筋，受压区钢筋都达到极限应变。

受拉区钢筋先屈服，随后混凝土被压碎。

纯弯端出现直裂缝，荷载作用点处也有直裂缝。