目录一、实验目的： (1)二、实验设备： (1)三、实验成果与分析，包括原始数据、实验结果数据与曲线、根据实验数据绘制曲线 (1)3.1实验简图 (1)3.2少筋破坏： (2)3.3超筋破坏： (3)3.4适筋破坏： (4)四、实验结果讨论与实验小结。
(6)仲恺农业工程学院实验报告纸（院、系）专业班组课学号姓名实验日期教师评定实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验一、实验目的：1、了解受弯构件正截面的承载力大小、挠度变化及裂缝出现和发展过程；2、观察了解受弯构件受力和变形过程的三个工作阶段及适筋梁的破坏特征；3、测定或计算受弯构件正截面的开裂荷载和极限承载力，验证正截面承载力计算方法。
二、实验设备：1、试件特征1）梁的混凝土强度等级为C30（=14.3N/mm2，=1.43N/mm2，=3.0×104N/mm2，f tk=2.01N/mm2），纵向受力钢筋强度等级HRB335级(=300N/mm2，=2.0×105N/mm2)，箍筋与架立筋强度等级HPB235级(=210N/mm2，=2.1×105N/mm2)。
2）纵向钢筋的混凝土保护层厚度为25mm，试件尺寸及配筋如下图所示。
3）少筋、适筋、超筋的箍筋分别为φ8@200、φ10@200、φ10@100，保证不发生斜截面破坏。
4）梁的受压区配有两根架立筋，通过箍筋与受力钢筋扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。
2、实验仪器设备1）静力试验台座、反力架、支座及支墩2）20T手动式液压千斤顶3）20T荷载传感器4）YD-21型动态电阻应变仪5）X-Y函数记录仪6）YJ-26型静态电阻应变仪及平衡箱7）读数显微镜及放大镜8）位移计（百分表）及磁性表座9）电阻应变片、导线等三、实验成果与分析，包括原始数据、实验结果数据与曲线、根据实验数据绘制曲线3.1实验简图少筋破坏-配筋截面：加载：=13.3kN=16.8kN适筋破坏-配筋截面加载：=15.3kN=91.7kN =99.6kN超筋破坏-配筋截面加载：=35.5kN=224.9kN 3.2少筋破坏：（1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因理论计算：=440－30=410mm =0.0033=0.0033×3.00×=99.00N/mm x===4.348mm =x(－0.5x)=1.0×14.3×250×4.348×(410－0.5×4.348)=6.339kN·m开裂荷载:F cr ===5.283kNx===13.17mm =x(－0.5x)=1.0×14.3×250×13.17×(410－0.5×13.17)=18.99kN·m屈服荷载:F u ===15.83kN破坏荷载:F 破=1.5F u =1.5×15.83=23.75kN混凝土自重：F 自==6.188kN模拟实验的数据为开裂荷载为:F cr =13.3kN破坏荷载：F 破=16.8kN本次实验数据对比，误差存在，产生误差的主要原因有三点：1实验时没有考虑梁的自重，而计算理论值时会把自重考虑进去；2.计算的阶段值都是现象发生前一刻的荷载，但是实验给出的却是现象发生后一刻的荷载；3.破坏荷载与屈服荷载的大小相差很小，1.5倍不能准确的计算破坏荷载；4.整个计算过程都假设中和轴在受弯截面的中间。
（2）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
①在荷载为13.3KN是，梁处于弹性阶段，在荷载增加少许，梁由弹性到开裂，一旦开裂，受拉钢立即达到屈服强度。
②在开裂截面，内力重新分布，开裂的混凝土一下子把原来承担的绝大部分拉力交给受拉钢筋，是钢筋应力突然增加很多，故裂缝一出现就有一定的宽度。
此时受压混凝土也开始表现出一定的塑性，应力图形开始呈现平缓的曲线。
③又因为配筋率少于最小配筋率，故一旦原来由混凝土承担的拉力有钢筋承担后，钢筋迅速达到的屈服。
受压区高度会迅速降低，以增大内力臂来提高抗弯能力。
同时，所提高的抗弯能力等于降低后的荷载引起的弯矩，受压区高度才能稳定下来。
在挠度-荷载曲线上就表现为荷载有一个突然地下降。
然后受压区高度进一步下降，钢筋历尽屈服台阶达到硬化阶段，荷载又有一定上升。
此时受压区混凝土仍未被压碎，即梁尚未丧失承载能力，但这是裂缝开展很大，梁已经严重下垂，也被视为以破坏。
3.3超筋破坏：（1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。
理论计算：=440－81=359mm=0.0033=0.0033×3.00×=99.00N/mmx===102.3mm=x(－0.5x)=1.0×14.3×250×102.3×(359－0.5×102.3)=112.6kN·m开裂荷载:F cr=93.83kNx===310.1mm=x(－0.5x)=1.0×14.3×250×310.1×(359－0.5×310.1)=226.1kN·m理论屈服荷载：===188.4kN=1.5×188.4=282.6kN破坏荷载:F破=1.5F u混凝土自重：F==6.188kN自模拟实验的数据为开裂荷载为:=35.5kN破坏荷载：224.9kN本次实验数据对比，误差存在，产生误差的主要原因有三点：1实验时没有考虑梁的自重，而计算理论值时会把自重考虑进去；2.计算的阶段值都是现象发生前一刻的荷载，但是实验给出的却是现象发生后一刻的荷载；3.破坏荷载与理论的屈服荷载的大小相差很小，1.5倍不能准确的计算破坏荷载；4.整个计算过程都假设中和轴在受弯截面的中间。
（2）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
①受拉区混凝土呈现塑性到开裂阶段此阶段初受拉区混凝土进入塑性阶段，混凝土的受拉应力应变曲线开始呈现明显的曲线性，并且曲线的切线斜率不断减少，表现为在受拉区压应变增大过程中，受拉区混凝土合拉力的增长不断减少，而此时受压区混凝土和受拉钢筋仍工作在弹性范围内，呈直线增长，于是受压区高度降低，以保证截面内力平衡（若受压区高度不变或增大，则截面合压力增长大于合拉力增长，内力将会不平衡）。
当内力增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土达到其实际的抗拉强度和极限拉应变，截面处于开裂前的临界状态。
②开裂至受压区混凝土达到峰值应力阶段梁体开裂后钢筋的应力应变突然增加很多，曲率急剧增大，受压区高度也急剧下降，在挠度——荷载曲线上表现为有一个表示挠度突然增大的转折。
内力重分布完成后，荷载继续增加时，钢筋承担了绝大部分拉应力，应变增量与荷载增量成一定的线性关系，表现为梁的抗弯刚度与开裂一瞬间相比又有所上升，挠度与荷载曲线成一定的线性关系。
随着荷载的增加，混凝土的应力应变不断增大，直至受压区边缘应变接近0.002，而钢筋由于配筋率相对较大，此时并未屈服。
③破坏阶段此阶段随着荷载的增加，混凝土的受压区边缘应变达到0.002，边缘压应力达到峰值应力。
因为混凝土受压应力应变曲线已表现出明显的塑性，而受拉钢筋并未达到屈服强度，拉应力仍随着应变呈线性增长。
为了保持截面内力平衡必须增大受压区面积，所以截面中和轴下降，受压区高度增加。
因为一直到破坏时钢筋也未屈服，我们可以看到，在超筋梁中，自开裂后截面中和轴位置一直是下降的。
最后受压区混凝土达到极限压应变而破坏。
3.4适筋破坏：（1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。
理论计算：=440－34=406mm =0.0033=0.0033×3.00×=99.00N/mm x===28.16mm =x(－0.5x)=1.0×14.3×250×28.16×(406－0.5×28.16)=39.46kN·m开裂荷载:F cr ====32.88kNx===85.34mm =x(－0.5x)=1.0×14.3×250×85.34×(406－0.5×85.34)=110.8kN·m屈服荷载:F u ===92.33kN破坏荷载:F 破=1.5F u =1.5×92.33=138.5kN混凝土自重：F 自==6.188kN模拟实验的数据为开裂荷载为:=15.3kN屈服荷载:F u =91.7kN破坏荷载：99.6kN 本次实验数据对比，误差存在，产生误差的主要原因有三点：1实验时没有考虑梁的自重，而计算理论值时会把自重考虑进去；2.计算的阶段值都是现象发生前一刻的荷载，但是实验给出的却是现象发生后一刻的荷载；3.破坏荷载与屈服荷载的大小相差很小，1.5倍不能准确的计算破坏荷载；4.整个计算过程都假设中和轴在受弯截面的中间。
（2）计算裂缝和挠度第一级加载：0.8kN.ρ==×=0.067===0.018>0.01，取=0.018==23.34N/mm 2ψ=1.1－0.65=1.1－0.65×－2.010<0.2,ψ=0.2==40.30×N f=S=2.634mm=ψ(1.9c+0.08)=2.1×0.2××(1.9×25+0.08×)=0.006mmW lim=0.3mmF(kN)0.815.343.460.591.799.6M k(KN·m)8.38625.7959.5180.02117.5126.9 (N/mm2)23.3471.79165.7222.8327.1353.3ψ0.200.200.660.770.880.89B s×101240.3040.3024.6322.5420.7720.62 f(mm) 2.6348.09930.5844.9371.6077.89 (mm)0.0060.0190.0440.0590.0880.095（3）绘出试验梁p-f变形曲线和裂缝分布形态图理论计算图：模拟实验图：裂缝形态分布图：（4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
①当荷载在0.3-5.9KN，梁属于弹性阶段，没有达到屈服更没有受到破坏。
②当荷载在5.9KN的基础上分级加载，受拉区混凝土进入塑性阶段，手拉应变曲线开始呈现较明显的曲线性，并且曲线的切线斜率不断减小，表现为在受压区压应变增大的过程中，合拉力的增长不断减小，而此时受压区混凝土和受拉钢筋仍工作在弹性范围，呈直线增长，于是受压区高度降低，以保证斜截面内力平衡。