钢筋混凝土简支梁破坏试验
一、试验目的
1.掌握钢筋混凝土简支梁的强度及抗裂度的测定方法。
2.学习常用仪器仪表的选用原则和使用方法。
3.掌握实验量测数据的整理、分析方法。
4.掌握适筋梁三个受力阶段的受力特征和破坏特征。加深对所学知识的理解,培养学生实验研究的能力。
二、试验对象及仪器设备
1、试件为一普通钢筋混凝土简支梁。梁低受力钢筋为HRB400级,其它为HPB300级。
2、承重反力架及分配梁、20吨级油压千斤顶。
3、测量仪器:电阻应变片及静态电阻应变仪;百分表及表架;力传感器及测力显示器;钢卷尺及其他常用工具等。
1-反力架;2-测力显示器;3-压力传感器;4-千斤顶;5-分配梁;6-百分表;
7-试件;8-电阻应变片
图1 试验加载装置和测点布置图(单位:mm)
三、试验方案
为研究钢筋混凝土梁的受力性能,主要测定其承载力、抗裂度及各级荷载下的挠度和裂缝开展情况,测试纯弯段应变沿截面高度的分布规律。
实验采用两点加载,由分配梁实现,实验加载装置如图所示。
跨中纯弯段混凝土表面布置电阻应变片8个,梁内受拉主筋上布置电阻应变片2个,挠度测点5个。
正式实验前,根据实测截面尺寸和材料力学性能,得到梁的计算开裂荷载Pcr和计算极限荷载Pu,作为加载的控制荷载。
裂缝的发生和发展用内眼和放大镜观察,裂缝宽度用读数显微镜测量,每级荷载下的裂缝发展情况应在构件上绘出,并注明荷载级别和相应的裂缝宽度值。当试件接近破坏时,注意观察试件的破坏特征并确定出破坏荷载值。
试件的实际开裂荷载和破坏荷载应包括试件自重、千斤顶、分配梁等加荷设备重量。
四、试验步骤
1.按照图示的实验加载装置和测点布置图:贴好应变片,作好防潮防水处理;安装好加载装置;引出导线接应变仪;装好百分表;并检查有无初始干缩裂缝等。
2.用卷尺测量实验梁的实际尺寸,测量钢筋和混凝土的实际材料力学性能,用钢筋扫描仪测试钢筋的保护层厚度,并计入实验报告的表1和表2中。
3.进行预加载实验,预载值必须小于构件的开裂荷载值,测取读数,观察实验加载装置和仪表是否正常并及时排除故障。之后卸载到零,仪表重新读取初读数或调零。
4.正式实验。荷载从零分级加载直计算开裂荷载Pcr,如仍未开裂,再稍加荷载,直到裂缝出现,记下实际开裂荷载值Pcr,自重及分配梁等应作为第一级荷载值,每加一级荷载,持荷五分钟后读数。读数计入原始记录表中。
5.实验梁开裂后分级加载至计算破坏荷载Pu,试件接近破坏前,拆除百分表。如加在至Pu时试件仍不破坏,再酌量加载至破坏。当裂缝宽度达到1.5mm时,钢筋应变达到屈服点或受压混凝土压碎,构件达到破坏状态,破坏时仔细观察梁的破坏特征,观察时应特别注意安全,并记下实际破坏荷载Pu。
五、试验结果的整理、分析和试验报告
1.测出如下数据
试件的工作情况:梁的实际计算跨度l、宽度b、高度h、保护层厚度c,箍筋间距及配筋率情况等。
试件材料的力学性能:钢筋和混凝土的实测强度fy、fu、fcu、fc和ft,钢筋和混凝土的弹性模量Es和Ec。
试件的制作和养护特点及龄期和外观特征等。
2.计算出如下数据
根据实测截面尺寸和材料力学性能得到梁的开裂荷载计算值Pcr和极限荷载计算值Pu。
3.绘制下列实验曲线
①荷载和梁底部(1号点)混凝土应变、荷载与梁顶部(2号点)混凝土应变的关系曲线(P-ε关系曲线)。
②荷载与受拉根据平均应变的关系曲线(P-ε关系曲线)。
③跨中平均混凝土应变沿截面高度的分布曲线(弹性阶段、屈服阶段)。
④荷载与跨中挠度的关系曲线(P-f关系曲线)。
⑤绘制简支梁各级荷载的挠度变形曲线。
4.绘制实验荷载下的裂缝展开图。
5.实验结果分析
①将实测的开裂荷载Pcr,破坏荷载Pu与计算值进行比较,并分析其差异的原因。
②对梁的破坏形态和破坏特征作出评述。