钢筋混凝土梁受弯和受剪性能试验指导书

郑州大学现代远程教育

《综合性实践环节》

试验指导

赵军 楚留声 编

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一、 试验名称：钢筋混凝土梁正截面受弯性能试验

（一）试验目的

1.了解适筋梁、超筋梁和少筋梁的受力过程和破坏特征以及配筋率对破坏特征的影响。

2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算理论和计算公式。

3.掌握钢筋混凝土受弯构件的试验方法及荷载、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构件试验分析的初步能力。 （二） 试验构件和仪器布置 1.试验梁分三种，即

、

、

，其几何尺寸及配筋见图1。

试验梁制作时每根梁（或每盘混凝土）取150×150×150mm试块三个，以确定混凝土强度。每种直径和钢筋取300mm长试件三根，以测定钢筋的屈服强度、极限强度和延伸率。 2.加荷装置和仪表布置

试验梁放置于静力试验台座上，通过加荷架用千斤顶施加荷载。加荷装置见图2所示。每根梁布置百分表5块，以测定跨中挠度。用电阻应变仪量测钢筋和混凝土在各级荷载作用下的应变。

（三） 试验准备工作

认真学习有关专业知识，了解钢筋混凝土梁的正截面破坏形态。 （四） 试验前在材料试验机上对钢筋试件和混凝土试块进行试验，以确定 钢筋的屈服强度和极限强度、延伸率以及混凝土的立方体抗压

。根据测定的

求出混凝土棱柱体抗压强度、抗拉强度及弹性模量的试验值。

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图1

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图 2

（五） 估算开裂荷载

图3为试验梁加荷时的计算简图。纯弯段CD的弯矩为

图 3

开裂弯矩

按下式计算

2

Mcr=0.292(1+2.5a1)ftbh 式中b、h分别为试验梁的宽度和高度。

，为钢筋的弹性模量，取值2.1×

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。为钢筋的截面积。 Mpa,为砼弹性模量。则开裂

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荷载为

（六） 估算破坏荷载 1.计算

ρmax=ξα1fc/fy

ρmin=0.45ft/fy

本试验单排钢筋a=35mm。 2.计算破坏弯矩

若≤

表示试验梁为少筋梁 =

表示试验梁为适筋梁

则

若

＜≤

则 x= fy As/(α1fcb)

Mu=α1fcbx(h0-0.5x)

若＞

表示试验梁为超筋梁

则由 α1fcbx=σsAs

解出x按下式计算破坏弯矩：

Mu= σsAs(h0-0.5x)

3.计算破坏荷载

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（七）试验步骤

1．量测实际尺寸，熟悉仪表操作。

加荷载前，仔细量测试验梁的长、宽、高、电阻应变片位置以及支座和加荷点位置的实际尺寸并作记录。熟悉电阻应变仪、千斤顶、百分表和刻度放大镜等仪表操作。

2.加荷方法

（1）确定加荷级差，每级加载值约为破坏荷载的10-15%，临近开裂和破坏时应适当减少级差。

（2） 试加荷1-2级，检查仪表反应是否正常。

（3）分级加荷，从0逐级增加到试验梁破坏为止。每次加载后静止2-5分钟，待试验梁变形趋于稳定后再量测各种数据，校核无误后方可进行下一级加载。 （4）加载过程中应随时注意观察试验装置仪表工作是否正常，如有过大偏差应纠正后才能继续加载。在试验梁接近破坏时，应在梁下加安全支撑，当超过80%的破坏荷载后，应将易损仪表拆除，防止测试人员受伤及仪表遭受不必要的损失。

3.测试内容

（1）测定每级荷载下跨中正截面混凝土和钢筋的应变、以及混凝土开裂时的极限拉应变

和破坏时的极限压应变

。

（2）测定每级荷载下百分表的读数，以确定跨中挠度和曲率。 （3）测定初裂荷载

。

（4）用肉眼借助放大镜观察裂缝，用铅笔标志裂缝出现和开展过程，在裂缝顶端划一短横线注明相应的荷载值，并按出现的先后顺序将裂缝编号，用刻度放大镜量测指定位置的裂缝宽度。

（5）测定破坏荷载并记录试验梁的破坏特征。 （6）用方格纸绘制裂缝分布图。

（7）试验结束后整理试验数据，写试验报告。 （八）试验报告 1.整理试验结果并绘图

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（1）整理原始数据，剔除经判断是错误的数据。

（2）根据百分表的读数，消除支座沉降后绘制荷载（F）—挠度（f）曲线以及不消除沉降绘制沿梁长的挠度分布图。

（3）根据钢筋应变值绘制荷载（F）—钢筋应力（）曲线 当≤时 当≥时

（4）根据混凝土应变值绘出跨中截面应变图，并标明破坏时测得的混凝土极限压应变

的值。

（5）绘制裂缝形态图

（6）有余力的同学可在教师指导下绘制弯矩（M）-曲率（φ）图 2.试验报告的主要内容及格式

（1）试验报告封面内容

专业、班级、姓名、报告日期、指导教师 （2）试验名称 （3）试验目的

（4）试验构件、加荷装置、仪表布置

包括试验梁编号、尺寸、实测混凝土立方体强度及钢筋屈服强度、极限强度、延伸率。画出加荷装置图，说明加载方法及程序。

（5）试验现象的描述

描述试验梁从加载到破坏的过程中，钢筋和混凝土的应力、应变及挠度变化的情况，裂缝的出现、发展情况，最终的破坏形态，可以结合应力应变曲线，荷载挠度曲线及裂缝图说明。

（6）绘出全部试验曲线（F-f、F-，截面应力图）和裂缝图。 （7）试验结果与理论计算值比较。

按照试验梁的实际尺寸以及混凝土、钢筋的实际强度分别计算开裂荷载、破坏荷载的理论计算值，并与试验结果进行比较，如二者相差较远，应分析原因。

（8）对其他自己感兴趣的问题的说明。 （9）结论。

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二、试验名称：无腹筋梁斜截面受剪性能试验

（一）试验目的

1.了解斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏对应的的受力过程和破坏特征以及剪跨比对破坏特征的影响。

2．验证斜截面受剪承载力的计算公式。 3．其他同正截面受弯性能试验。 （二）试验构件： 试验梁编号为

，其截面及配筋同

梁，但不配箍筋。

（三）加荷装置和仪表布置

加荷装和百分表布置同受弯性能试验。 砼电阻片位置及加荷简图如图所示：a=500mm

图 4 （四）估算

梁斜截面承载力及计算破坏荷载：

如图4所示，剪跨比：a/h0，500/240…… 分别取=1,2,3,4，并计算斜截面承载力 Vcchftbh0

其中系数c反映剪跨比的影响，系数反映纵筋配筋率的影响，系数h反映截面尺寸的影响。对于集中荷载作用下的独立梁，c=1.75/(+1.0)，当剪跨比1.5时，取1.5；当3时，取3。纵筋配筋率影响系数可取

0.720，当1.5％时，取1.5％；当3.0％时，取3.0%。截面

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尺寸影响系数h可取h8002000mm时，取h2000mm。

h14，当h小于800mm时，取h800mm；当h≥

根据本次试验情况，公式转化为VVucsAsv1.75：f ftbh0h0yv1.0s =1时，取1.5： VVucsVu=2时，取2：VcsAsv1.751.75Asv=0.70 Vfbhffbhhfhcst0yvt00yv1.01.0ssAsv1.751.75Asv=0.58 Vfbhffbhhfht0yvt00yv1.0cs1.0ssVu=3时，取3：VcsVu=4时，取3：VcsAsv1.751.75Asv=0.44 Vfbhffbhhfht0yvt00yv1.0cs1.0ssAsv1.751.75Asv=0.44 Vfbhffbhhfhcst0yvt00yv1.01.0ss则估算破坏荷载：FuVu。

（五） 试验步骤和试验报告同正截面受弯试验

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三、试验名称：钢筋混凝土柱正截面受压性能试验

（一）试验目的

1.了解钢筋混凝土柱受拉破坏（大偏心受压破坏）和受压破坏（小偏心受压破坏）以及轴力偏心距e0对破坏特征的影响。

2.验证钢筋混凝土受压构件正截面承载力计算理论和计算公式。

3.掌握钢筋混凝土受压构件的试验方法及荷载、应变、变形、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构件试验分析的初步能力。 （二）试验构件：

试验柱编号为Z1-Z6，其截面及配筋如图5所示。偏心距分别为15mm、30mm、60mm、90mm、120mm和150mm。试验柱制作时每根柱（或每盘混凝土）取150×150×150mm试块三个，以确定混凝土强度。每种直径和钢筋取300mm长试件三根，以测定钢筋的屈服强度、极限强度和延伸率。

图5

（三）加荷装置和仪表布置

百分表布置、砼电阻片位置及加荷简图如图所示：偏心距分别为15mm、30mm、

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60mm、90mm、120mm和150mm。

图 6 （四）估算试验柱承载力Nu及计算破坏荷载：

分别取6组试验中构件偏心距e0不同尺寸，初步判断构件的大、小偏压情况。本部分内容参考《混凝土基本原理》受压构件承载力部分。以大偏压为例。

基本内力图形：

（a） （b） 图 大偏心受压极限状态应力图

由沿构件纵轴方向的内外力平衡，可得

N1fcbxfy'AS'fyAs

由截面上内、外力对受拉钢筋合力点的力矩平衡，可得

x Ne1fcbx(h0)fy'Ash0as'

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可先利用图中大偏心受压应力状态图对纵向压力N作用点取矩的平衡条件得

1fcbx(esasx/2) AsfyeAsfyes式中es´—轴向压力作用点至纵向受压钢筋合力点之间的距离，es´=ei-h/2+as

´，当N作用于As及As'以外时es´为正值； 当N作用于As及As'之间时es´为负值。

求得x（）值后可能有几种情况：

① 如b，为大偏心受压构件，将代入到大偏心受压构件基本计算公式（2）即可求出轴力设计值N。

② 如＞b，为小偏心受压构件，此时应式中的fy用

s

代替，由小偏心受

压基本公式重新联立求解x（），并应类似于第一种情况判断的范围，根据x（）值范围分别求出轴力设计值N。

则估算破坏荷载：FuVu。

改变e0不同尺寸，重复上述计算过程，则可得六组试柱估算荷载。 （五）试验步骤和试验报告同正截面受弯试验

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