《混凝土结构设计原理》实验报告实验一钢筋混凝土受弯构件正截面试验土木工程专业10级3班姓名学号二零一二年十一月仲恺农业工程学院城市建设学院目录一、实验目的： (2)二、实验设备： (2)2.1试件2.2实验仪器设备三、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)3.1实验简图23.1.1实验简图3.1.2少筋破坏-配筋截面3.1.3适筋破坏-配筋截面3.14 超筋破坏-配筋截面3.2 少筋破坏： (3)3.2.1 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3.2.2 绘出试验梁p-f变形曲线3.2.3 绘制裂缝分布形态图3.2.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理3.3 适筋破坏： (6)3.231 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3.3.2 绘出试验梁p-f变形曲线3.3.3 绘制裂缝分布形态图3.3.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理3.3.5 简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响3.4 超筋破坏： (9)3.4.1 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3.4.2 绘出试验梁p-f变形曲线3.4.3 绘制裂缝分布形态图3.4.4 简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理四、实验结果讨论与实验小结。

(12)仲恺农业工程学院实验报告纸城市建设学院 （院、系） 土木工程 专业 103 班 11 组 混凝凝土结构设计原理 课实验一 钢筋混凝土受弯构件正截面试验1.实验目的：①. 了解受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。

②. 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。

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。

2.实验设备：试件特征（1）根据试验要求，试验梁的混凝土强度等级为C25(ck f =16.7N/mm 2，tkf =1.78N/mm 2，2/9.11mm N f c =, c E =2.8×104 N/mm 2），纵向受力钢筋强度等级HRB335级（极限抗 拉强度标准值为2/335mm N f yk =），箍筋与架立钢筋强度等级 HPB300级（屈服强度标准值为y f =300N/mm 2）（2）试件为b ×h=210×525 mm 2，纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为20mm 。

少筋、 适筋、超筋的箍筋分别为 Ф6@200、Ф6@200、Ф8@150，保证不发生斜截面破坏。

（3）梁的受压区配有两根Ф10的架立筋，通过箍筋与受力筋绑扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。

试验仪器设备：（1）静力试验台座、反力架、支座与支墩 （2）手动式液压千斤顶 （3）20T 荷重传感器（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3.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等。

实验简图少筋破坏-配筋截面： 加载：（注明开裂荷载值、纵向受拉钢筋达到设计强度fy 时的荷载值、破坏荷载值）加载：KN F 6.6cr = KN F 6.9u =适筋破坏-配筋截面 加载：（注明开裂荷载值、纵向受拉钢筋达到设计强度fy 时的荷载值、破坏荷载值）加载：KN F 9.7cr = KN F 3.52y = KNF 56u =超筋破坏-配筋截面 加载：（注明开裂荷载值、纵向受拉钢筋达到设计强度fy 时的荷载值、破坏荷载值）加载：KN F 4.13cr = KNF 8.110u =3.1 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。

开裂弯矩、荷载：mm 94431-2550==h 2s mm 571A = 跨度为 mm 4502a =tk s c f A bx f =1α)2(0cr xh A f M s tk -=mm b f f A x c tks 1118.02109.110.178.11571=⨯⨯⨯==αM KN M cr ⋅=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=138.021118.0-49415778.1破坏弯矩、荷载：mm b f a A f x c syk 04.212109.1111573351=⨯⨯⨯==M KN M u ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=43.25204.21-494157335 25.4310.382.45u u M F KN a === 通过分析对比，实验数据跟理论数据存在着误差，主要原因： 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）绘出试验梁p-f 变形曲线。

（计算挠度）KN a M F cr 056.045.2138.0cr ===注：在很小荷载的作用下，少筋梁即破坏，挠度无法计算（3）绘制裂缝分布形态图。

（计算裂缝）注：少筋梁在裂缝出现到破坏期间时间极短，裂缝难以计算。

（4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。

①在荷载为0.4KN时，梁处于弹性阶段。

②在荷载达到6.6KN时，混凝土开裂，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。

（5）简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。

配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大，最大裂缝宽度值越小，但配筋率的提高对减小挠度的效果不明显。

3.2 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：1tk 1486.5 1.78981.250.69891.011.92100.6989() 1.78981.25(486.5)0.8491220.84910.34662.45300981.25117.7971.011.9210o tk s c cr s o cr cr y s c y y s h f A x mm f b x M f A h KN mM F KNa f A x mmf b M f A αα=⨯===⨯⨯=-=⨯⨯-====⨯===⨯⨯=开裂时：开裂荷载：屈服时：1117.797()300981.25(486.5)125.87522125.87551.382.45335981.25131.541.011.9210131.54()335981.25(486.5)138.322138.3: 2.45o y y yk s c u yk s o u u x h KN mM F KNa f A x mmf b x M f A h KN mM F a α-=⨯⨯-====⨯===⨯⨯=-=⨯⨯-====屈服荷载：破坏时：破坏荷载56.5KN通过分析对比，实验数据跟理论数据存在着误差，主要原因：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）绘出试验梁p-f 变形曲线。

（计算挠度）0178.05252105.025.9810686.05.48621025.981108.21025.48625.9814500=⨯⨯===⨯⨯⨯⨯=∙===te s te s c s E s A A bh A E E h A ρρα当构件开裂时，M KN M k /8491.0=mmB l M s f mm N h A E B f A h M K E s s s sqte tks K sq 52.010519.57350108491.08510519.50686.062.02.015.15.48625.98110262.015.12.0044.20178.078.165.01.165.01.1044.225.9815.48687.0108491.0132620213252060=⨯⨯⨯⨯==⋅⨯=⨯++⨯⨯⨯⨯=++==⨯⨯-=-==⨯⨯⨯==ραψψσρψησ取负数，以此类推，在不同的荷载下，可以得到相关的数据：)mmf (mm)实验得出的荷载-挠度曲线:（3）绘制裂缝分布形态图。

（计算裂缝）()[]mm d c E a W mm N A h M mm d bh A a te eq s s sq cr s k sqte eq s te cr 46.05.140408.06269.11023339.09.108.09.19.03330178.078.165.01.1/33325.9815.48687.0103.1385.14040178.0250178.05252105.025.9815.09.15max 260=⨯++⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==⨯⨯-==⨯⨯⨯=====⨯⨯===ρσψψησρρ最大裂缝：（4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。

①当荷载在0.4KN 内，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0.4KN 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。

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。

③接着荷载只要增加少许，受拉区混凝土拉应变超过极限抗拉应变，部分薄弱地方的混凝土开始出现裂缝，此时荷载为7.9KN 。

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。