《混凝土结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING混凝土构件试验方案试验名称超筋梁受弯试验姓名学号手机号黄庆华所选试验课教师黄庆华所上试验课教师顾祥林基本原理课教师┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1.试验目的本试验目的是使同学们通过试验研究认识混凝土结构构件的破坏全过程，掌握测试混凝土受弯基本性能的试验方法。
其中具体包括：●检验试验试件的破坏形态、破坏机理是否与理论课一致。
●检验通过设计理论设计的试验试件的实际性能。
●了解和初步掌握混凝土基本构件试验及分析方法。
2.试件设计2.1材料和试件尺寸●试件尺寸（矩形截面）：1202001800b h l mm⨯⨯=⨯⨯;●混凝土强度等级：C20;●纵向受拉钢筋的种类：HRB335；●箍筋的种类：HPB300；●纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm；2.2试件设计（1）设计和计算过程；根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），HRB335钢筋受拉强度标准值2455yf N mm-=⋅，弹性模量522.010sE N mm-=⨯⋅。
查表可得，C20混凝土的受压强度标准值213.4cf N mm-=⋅所以计算可得界限受压区相对高度：0.80.47410.0033bysfEξ==+()21-计算最大配筋率：1max0.0139cbyffαρξ==()22-所以得最大纵筋面积：2max max334.7A bh mmρ==()23-取216φ（2402.1sA mm=），为使得试验效果更明显，所以最终取222φ（2760.3sA mm=）。
计算得此时受弯梁得极限承载力。
21.07uM kN m=⋅()24-则计算极限荷载：256.19uuMP kNa=⨯=()25-计算截面剪跨比：2.8743.0ahλ==≤()26-┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊由001.7521u svu t yvP AV f bh f hsλ==++，计算可得,min0.2830.106svsvAbsρ=>=。
考虑到不能让受剪段先于受弯段破坏，所以取8@50φ，肢数为2。
（2）设计结果（模板图、配筋图、必要的详图等）；试件的配筋情况见图1和表1。
表1梁受弯试件的配筋试件编号试件特征配筋情况①②③MLB 超筋梁222φ210φ8@50(2)φ图1梁受弯试验试件配筋2.3试件的制作根据试件设计尺寸制作模具，并布置好钢筋以及应变片。
配置好混凝土，在混凝土浇筑入模时取样。
取边长为150mm×150mm×300mm的棱柱体试件作为轴心抗压强度和静力受压弹性模量试验的标准试件。
之后将其在室内与试件同条件养护，按照标准试验方法测得的抗压强度再乘以0.95作为混凝土的立方体抗压强度，单位为2N mm-⋅（MPa）。
取同批次的钢筋做拉伸试验，测得钢筋的受拉屈服强度标准值和弹性模量。
3.加载装置和加载方式3.1加载装置图2为本试验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，由千斤顶及反力梁施加压力，分配梁分配荷载，压力传感器测定荷载值。
对于梁受弯性能试验，取L=1800mm，a=150mm，b=500mm，c=500mm。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图2梁受弯试验装置图3.2加载制度本次梁受弯试验采用单调分级加载机制，试件加载控制方式为力控制，每次加载时间间隔为15分钟。
在正式加载前，为检查仪器仪表读数是否正常，需要预加载，预加载所用的荷载是分级荷载的前2级。
对于超筋梁，①在加载到开裂试验荷载计算值的90％以前，每级荷载不宜大于开裂荷载计算值的20％；②达到开裂试验荷载计算值的90％以后，每级荷载值不宜大于其荷载值的5％；③当试件开裂后，每级荷载值取10％的承载力试验荷载计算值（uP）的级距；④在加载达到承载力试验荷载计算值的90％以后，每级荷载值不宜大于开裂试验荷载值的5％；⑤加载到临近破坏前，拆除所有仪表，然后加载至破坏。
根据本试件的极限荷载，在实际试验时，采用的试件加载制度为：0→9kN→18kN→27kN→30kN→33kN→73kN→113kN→破坏3.3材料性能试验在混凝土试件破坏后，马上进行材料性能试验。
1混凝土抗压强度试验国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定：混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准确定；立方体抗压强度标准值系指标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度。
因此立方体抗压强度标准值是《混凝土结构设计规范》[1]中混凝土各种力学指标的基本代表值，根据混凝土强度等级，可以查阅《混凝土结构设计规范》[1]的有关表格，以确定混凝土的轴心抗压、轴心抗拉强度标准值和设计值以及混凝土的弹性模量等。
国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081-2002）规定：以边长为150mm的立方体为标准试件，将标准立方体试件在203℃的温度和相对湿度90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度，单位为2N mm（MPa）。
➢混凝土立方体抗压强度试验步骤应按下列方法进行：（1）试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净；（2）将试件安放在试验机的下压板或垫板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。
试件的中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡；┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊（3）在试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级<C30时，加荷速度取每秒0.3～0.5MPa；混凝土强度等级≥C30且<C60时，取每秒0.5～0.8MPa；混凝土强度等级≥C60时，取每秒0.8～1.0MPa；（4）当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏。
然后记录破坏荷载。
➢混凝土立方体抗压强度试验结果计算及确定按下列方法进行：（1）混凝土立方体抗压强度应按下式计算：ccFfA=()31-式中，ccf为混凝土立方体试件抗压强度（MPa）；F为试件破坏荷载（N）；A为试件承压面积（2mm）。
（2）强度值的确定应符合下列规定：①以三个试件为一组，每组试件所用的拌合物应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样；②三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值（计算应精确至0.1MPa）；③三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15％时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；④如最大值或最小值与中间值的差值均超过中间值的15％，则该组试件的试验结果无效。
⑤混凝土强度等级<C60时，用非标准试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，其值为对200mm×200mm×200mm试件为1.05；对100mm×100mm×100mm试件为0.95。
当混凝土强度等级≥C60，宜采用标准试件。
2混凝土轴心抗压强度试验国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定：边长为150mm×150mm×300mm 的棱柱体试件是轴心抗压强度和静力受压弹性模量试验的标准试件。
轴心抗压强度和抗压强度的试验方法相同。
而对于非标准试件的数据处理有如下规定：混凝土强度等级<C60时，用非标准试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，其值为对200mm×200mm×400mm试件为 1.05；对100mm×100mm×300mm试件为0.95。
当混凝土强度等级≥C60，宜采用标准试件。
3钢筋单调加载拉伸试验（1）试件尺寸钢筋试样采用不经切削加工原截面钢筋。
根据各类钢筋标准所规定的伸长率标准和试验机上、下夹头的最小距离，夹头高度等因素决定其试件长度，基本长度2L L h=+，其中L为5d（d为钢筋直径）；h为夹头长度，通常取100mm左右。
对于圆形截面钢筋的直径应在标距L的两端和中间测量，应在每处的两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，选用三处中的最小直径计算横截面面积。
对于热轧带肋钢筋，按其公称直径计算横截面面积。
（2）试验条件钢筋试样在弹性范围内，试验机的加载速率应在3～30MPa/s范围内，并保持试验机控制器固定于这一速率位置上，直至获得屈服点和上屈服点；测定下屈服点时，应变速率在0.00025~0.0025/s范围内，并保持恒定。
屈服段过后，试验机两夹头在力作用下的分离速率不超过0.5mincL（cL为两夹头的钢筋试样净长）。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.量测与观测4.1混凝土平均应变在梁跨中一侧面布置4个位移计，位移计间距如图3所示，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3。
图3梁受弯试验混凝土平均应变测点布置4.2纵向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4。
图4纵筋应变片布置4.3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5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。
试验时在每级荷载下，应在规定的荷载持续试件结束时量测构件的变形。
结构构件各部位测点的测度程序在整个试验过程中宜保持一致，各测点间读数时间间隔不宜过长。
图5梁受弯试验挠度测点布置4.4裂缝试验前将梁两侧面用石灰浆刷白，并绘制50mm×50mm的网格。
试验时借助放大镜用肉眼查找裂缝。
构件开裂后立即对裂缝的发生发展情况进行详细观测，用读数放大镜及钢直尺等工具量测各级荷载(0.4uP~0.7uP)作用下的裂缝宽度、长度及裂缝间距，并采用数码相机拍摄后手工绘┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊制裂缝展开图，裂缝宽度的测量位置为构件的侧面相应于受拉主筋高度处。
最大裂缝宽度应在使用状态短期试验荷载值持续15min结束时进行量测。
5.试验结果预测5.1开裂弯矩的估算由7.843sEcEEα==，20.497E sAAbhαα==。
所以计算开裂弯矩得：21119.9021E scrE sAhbhx mmAbhαα+=⋅=+()51-所以开裂弯矩为：()2++2 1.93233cr cr crcr t cr E t sh x x xM f b h x f A h kN mα-⎛⎫⎛⎫=--=⋅⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()52-用简化公式：()20.2921+2.5 4.84cr A tkM f bh kN mα==⋅()53-5.2极限弯矩的估算对于超筋梁：()2100.80.6330.8yk sck b yk sf Af bh f Aξαξ==-+，所以得钢筋应力：20.8233.080.8ykbf N mmξσξ--==⋅-。