鋼筋混凝土梁受彎破壞試驗指導書建筑工程學院鄭州工業(yè)應用技術

1、鄭州工業(yè)應用技術學院 鋼筋混凝土偏心受壓柱破壞試驗指導書課 程 名 稱鋼筋混凝土偏心受壓柱破壞試驗院系（部）建筑工程學院授 課 專業(yè) 道路橋梁與渡河工程二0一六 年二月修訂目錄1、 試驗目的2、 試驗構件和儀器布置3、 試驗準備工作4、 試驗步驟五、試驗報告鋼筋混凝土偏心受壓柱破壞試驗指導書一. 試驗目的1. 了解鋼筋混凝土適筋梁、超筋梁和少筋梁從開始加載到破壞的受力過程和破壞特征，以及配筋率對破壞形態(tài)的影響；2. 驗證鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算理論和計算公式；3. 掌握鋼筋混凝土受彎構件的試驗方法以及荷載、應變、撓度、裂縫寬度等試驗數(shù)據(jù)的量測技術和有關儀器的使用方法。二. 試驗構件和

2、儀器布置1. 試驗梁截面尺寸、配筋方式及鋼筋粘貼鋼筋電阻應變片位置。受彎試驗梁分為三種，分別為FBL-1(少筋梁)、FBL-2(適筋梁)和FBL-3(超筋梁)，每組只做一種。設計混凝土強度等級C30（試驗前需測定實際強度），縱向鋼筋和箍筋采用HRB400級熱軋帶肋鋼（試驗前需測定實際強度），吊鉤采用HPB300鋼筋，縱向鋼筋混凝土保護層厚度cs=25mm，試驗梁制作時已在梁底縱向鋼筋粘貼鋼筋電阻應變片。梁截面尺寸、配筋方式及粘貼鋼筋電阻應變片位置見圖2.1，縱向鋼筋和箍筋直徑見表2.1。圖2.1 受彎試驗梁尺寸、配筋方式及鋼筋應變片位置圖表2.1 試驗梁縱向鋼筋和箍筋直徑試驗梁編號梁縱向鋼筋直

3、徑及根數(shù)箍筋直徑及間距FBL-1266100FBL-22188100FBL-322581002. 混凝土強度和彈性模量。試驗梁澆筑混凝土時，每根梁留2組（6個，一組備用）100mm×100mm×100mm立方體試塊，試驗前一天進行立方體抗壓試驗，實測試驗梁混凝土立方體抗壓強度fcu0，并由按下列公式計算試驗梁混凝土相應的軸心抗壓強度fc0、軸心抗拉強度ft0和彈性模量Ec0。 （2.1） （2.2） (N/mm2) （2.3）式中 ac1為混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的比值，當混凝土強度等級不大于C50時，ac1=0.76；當混凝土強度等級為C80時，ac1=0.82

4、；當混凝土強度等級為中間值時，按線性變化插值；ac2為混凝土的脆性系數(shù)，當混凝土強度等級不大于C40時，ac2=1.0；當混凝土強度等級為C80時，ac2=0.87；當混凝土強度等級為中間值時，按線性變化插值；0.88為考慮結構中的混凝土強度與立方體試件混凝土強度差異等因素的修正系數(shù)。3. 鋼筋強度和伸長率。試驗梁鋼筋骨架制作時每種規(guī)格的鋼筋預留3根500mm長試樣，用以實測鋼筋的屈服強度fy0、極限抗拉強度sb0、斷口伸長率d 和最大力下的總伸率（均勻伸長率）dgt。鋼筋斷口伸長率d 和最大力下的總伸率（均勻伸長率）dg分別按下列公式計算： （2.4）式中d 為斷后伸長率（%），l為鋼筋包含

5、頸縮區(qū)的量測標距拉斷后的長度，l0為試件拉伸前的標距長度，可取l0=5d（d為鋼筋直徑）或l0=10d，相應的斷后伸長率表示為d5或d10。 （2.5）式中L0為試驗前的原始標距（不包含頸縮區(qū)），L為試驗后量測標記之間的距離，s b0為鋼筋的實測最大拉應力（即極限抗拉強度），Es為鋼筋的彈性模量（對HRB400級熱軋帶肋鋼，取Es=2.00×105N/mm2）。dgt的量測方法可參照圖2.2進行。在離斷裂點較遠的一側選擇Y和V兩個標記，兩個標記之間的原始標距（L0）在試驗前至少應為100mm；標記Y或V與夾具的距離不應小于20mm或鋼筋公稱直徑d二者中的較大值，標記Y或V與斷裂點之間

6、的距離不應小于50mm或2倍鋼筋公稱直徑二者中的較大值。鋼筋拉斷后量測標記之間的距離為L，求出鋼筋拉斷時的最大拉應力s b0，按（2.5）式計算dgt。 圖2.2 鋼筋最大力下的總伸長率量方法4. 加荷裝置和儀器布置。試驗梁兩端鉸支于支座上（一端為固定鉸支座，另一端為可動鉸支座），試驗前在跨中純彎段混凝土表面粘貼混凝土應變片，每根梁布置5塊百分表量測支座位移和跨中撓度，用電阻應變儀量測鋼筋和混凝土在各級荷載下的應變。試驗梁加荷裝置、儀表布置及測點位置如圖2.3所示。 圖2.3 加荷裝置、儀表布置及測點位置圖三. 試驗準備工作1. 認真復習教材有關章節(jié)，了解鋼筋混凝土梁正截面受力過程和破壞形態(tài)。

7、2. 認真了解試驗梁的配筋情況，計算縱向受力鋼筋截面面積As（確定梁底縱筋直徑、數(shù)量，計算截面面積）；量測梁跨中截面實際尺寸b、h（梁截面實際澆筑尺寸與設計尺寸略有差別，計算分析應時采用實測截面尺寸）；計算梁截面有效高度h0=h-as=h-cs-d/2，式中h為梁跨中截面實測高度，as為縱向鋼筋截面形心到梁底面的距離，cs為縱向鋼筋混凝土保護層厚度（本次試驗梁cs =25mm），d為縱向受力鋼筋直徑。3. 確定試驗梁實測混凝土立方體抗壓強度fcu0，以及相應的軸心抗壓強度fc0、軸心抗拉強度ft0和彈性模量Ec0。4. 計算梁截面配筋率rs=As/bh及最小配筋率rmin，rmin取0.2%和

8、45ft0/fy0(%）的較大值。5. 計算受壓區(qū)高度x= As fy0/a1 fc0b（當混凝土的強度等級不超過C50時，取a1=1.0；當混凝土的強度等級為C80時，取a1=0.94；其間按線內(nèi)插法確定），預判試驗梁受彎破壞形態(tài)：若x<xbh0且As<rminbh為少筋梁破壞，若x<xbh0且As>rminbh為適筋梁破壞，若x>xbh0為超筋梁破壞；xb為相對界限受壓區(qū)高度，對強度等級不大于C50的混凝土，采用HRB400鋼筋時取xb =0.518。6. 稱量梁頂加載設備（千斤頂、分配梁、墊板等）重量P1；計算梁自重彎矩Mg=gl2/8，g為梁均布自重荷載，

9、可由梁截面尺寸和鋼筋混凝土容重（25kN/m3）計算得到，l為梁的計算跨度，對本次試驗梁取l =2100mm。7. 試驗梁表面刷白，打方格。8. 預估試驗梁開裂荷載Pcr和破壞荷載Pu。（1） 試驗梁開裂荷載Pcr開裂彎矩Mcr按下式計算： （3.1）式中aE=Es/Ec0，Es為鋼筋的彈性模量，對HRB400級熱軋帶肋鋼取Es=2.00×105N/mm2；Ec0為混凝土的彈性模量，按2.3式計算；rs為梁跨中截面配筋率，rs=As/bh。開裂荷載Pcr按下式計算（見圖2.3，三分點加載）： （3.2）式中Mg為梁自重彎矩，P1為梁頂加載設備（千斤頂、分配梁、墊板等）重量。（2） 試

10、驗梁破壞彎矩Mu 少筋梁（x<xbh0且As<rminbh） （3.3） 適筋梁（x<xbh0且As>rminbh） （3.4） 超筋梁（x>xbh0） （3.5）（3） 試驗梁破壞荷載Pu試驗梁預估破壞荷載按下式計算： （3.6）四. 試驗步驟1. 量測實際尺寸，熟悉儀表操作加載前仔細量測試驗梁的長、寬、高，量測電阻應變片位置以及支座、加載點和百分表位置的實尺寸，作好記錄，必要時應畫草圖。熟悉電阻應變儀、千斤頂、百分表和刻度放大鏡等儀表的操作。2. 加載方法（1） 確定加載級差，每級加載值可取預估破壞荷載Pu的1/101/8，臨近開裂荷載Pcr和破壞荷載Pu時應

11、適當減小級差。（2） 試加載12級，檢查儀表讀數(shù)是否正常。（3） 分級加載，從0逐級增加到試驗梁破壞為止。每次加載后靜止25分鐘，待試驗梁變形穩(wěn)定后再量測各種數(shù)據(jù)，校核無誤后方可進行下一級加載。（4） 加載過程中應隨時注意觀察試驗儀表工作是否正常，如有過大偏差應糾正后才能繼續(xù)加載。（5） 試驗接近破壞時，應在梁下加安全支撐；當超過80%時的破壞荷載后，應將易損儀表拆除，防止測試人員受傷及儀表遭受不必要的損失。3. 測試內(nèi)容（1） 測定每級荷載下跨中正截面混凝土和鋼筋的應變ec和es，盡可能量測到開裂瞬間梁底混凝土的極限拉應變etu和破壞瞬間梁頂混凝土的極限壓應變ecu。（2） 測定每級荷載下百

12、分表的讀數(shù)，以確定跨中撓度和曲率。（3） 測定初裂荷載Pcr。（4） 用肉眼借助放大鏡觀察裂縫，在裂縫頂端畫一短橫線并標注相應荷載值，用刻度放大鏡（或裂縫卡）量測指定位置的裂縫寬度。（5） 測定破壞荷載Pu并記錄試驗梁的破壞特征，判定破壞形態(tài)（適筋破壞、少筋破壞或超筋破壞）。（6） 將試驗梁加載現(xiàn)場及有代表性荷載作用下的試驗梁拍照，繪制裂縫分布圖。（7） 試驗結束后清理現(xiàn)場，初步整理試驗數(shù)據(jù)，準備撰寫試驗報告。五試驗報告1. 整理原始數(shù)據(jù)，剔除經(jīng)判斷是異?；蝈e誤的數(shù)據(jù)。2. 試驗過程描述和試驗現(xiàn)象分析（配有試驗照片和繪制的裂縫圖）。3. 根據(jù)百分表讀數(shù)，繪制消除支座沉降后的荷載（或彎矩）-跨中撓度曲線（P-f或M-f曲線），繪制未消除支座沉降的沿梁長分布的撓度曲線，并進行分析。4. 根據(jù)鋼筋應變量測結果，繪制荷載（或彎矩）-鋼筋應變曲線（P-es或M-es曲線），并分析梁底縱筋臨近破壞時是否屈服（鋼筋屈服應變ey=fy0/Es）。5. 根據(jù)混凝土應變量測結果，繪制跨中截面混凝土應變分布圖，分析是否符