《混凝土结构设计原理》课程实验指导书.docx

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《混凝土结构设计原理》课堂实验/实践指导书

课程中文名称：混凝土结构设计原理

课程英文名称：DesignPrincipleofConcreteStructure

课程编号：021030110

适用专业：交通工程

学时数：总学时32；理论教学28；实验教学4

学分数：2

课程类别：□通识课程eq\o\ac(□,√)专业课程￡实践教学

应开课学期：5

实验/实践一：钢筋混凝土梁受弯性能试验

实验/实践类型：实验/实践学时：实验/实践要求：

一、实验/实践目的

1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征；

2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式；

3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术和有关仪器的使用方法；

4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。

二、实验/实践内容

1．适筋梁受弯的受力过程和破坏特征；

三、仪器设备

1.反力架

2.20t手动千斤顶1台、传感器1个

3.应变—静态电阻应变仪1台

4.位移计—百分表3个（1个30mm，2个10mm

5.裂缝—放大镜3个（观测裂缝）、裂缝测宽仪1台（测量宽度）

6.其它—电烙铁、万用表、卷尺、毛笔、墨等

b

b

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—分配梁固定铰支座；7—集中力下的垫板；8—分配梁；9—反力横梁；10—千斤顶；

图1钢筋混凝土梁受弯试验装置图

P

P/2

P/2

100

100

500

500

500

1700

（a）加载简图（kN，mm）

（b）弯矩图（kN·m）

（c）剪力图（kN）

0.25P

P/2

图2梁受弯试验加载和内力简图

图1为本课程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，由千斤顶及反力架施加压力，分配梁分配荷载，压力传感器测定荷载值。取L=1700mm，a=100mm，b=500mm。

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

1.实验/实践原理

当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：

第一阶段——弹性阶段：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩Mcr称为开裂弯矩。

第二阶段——带裂缝工作阶段：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩My称为屈服弯矩。

第三阶段——破坏阶段：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩Mu称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。

2.试件的主要参数

①试件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝80mm×160mm×1700mm；

②混凝土强度等级：C30；

③纵向受拉钢筋的种类：HRB335；

④箍筋的种类：HPB300；

⑤混凝土保护层厚度：25mm；

试件的配筋情况见图3。

3.试件加载估算

=1\*GB3①开裂弯矩估算

（2）

其中，。

=2\*GB3②屈服弯矩估算

（3）

=3\*GB3③极限弯矩估算

（4）

4.量测内容：

(1)混凝土平均应变

在梁跨中一侧面布置4个应变片，应变片间距30mm，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)纵向受力钢筋应变

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。

图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。试验时在每级荷载作用下，应在规定的荷载持续时