AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析
第39卷第3期2009年5月
东南大学学报(自然科学版)
JOURNAL O F SOU THEAST UN I V ERS ITY(N atural Science Edition)
V ol139N o13
M ay2009
doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2009.03.027
A FRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析
涂永明1,2 张继文1 钱 洋3 陈 杰4
(1东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京210096)
(2华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州510640)
(3东南大学建筑设计研究院,南京210096)
(4南京市民用建筑设计研究院,南京210002)
摘要:进行了7根配置芳纶纤维(A FR P)筋或钢绞线的有粘结简支梁受弯承载能力试验,分析了构件的开裂荷载与极限承载能力,考察了平截面假定及A FR P筋灌浆效果.试验研究与理论分析
表明:有粘结A FR P筋梁的受载全过程可分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终
达到极限承载力这3个阶段;A FR P筋梁在破坏前的截面转角和变形很大,有明显预兆;A FR P筋梁在开裂前的力学性能与传统混凝土梁没有差别,但其第一类破坏形式(适筋破坏)的极限承载能力计算方法与传统混凝土梁不同.根据截面受力平衡条件和平截面假定推导了该破坏形式的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好.
关键词:A FR P筋;受弯承载能力;平截面假定;灌浆效果
中图分类号:TU37719 文献标志码:A 文章编号:1001-0505(2009)0320563206
Exper iment al and theoreti cal i n vesti gati ons of flexural load2carryi n g capac ity of concrete beam s re i n forced with AFRP tendons
Tu Yongm ing1,2 Zhang J i w en1 Q ian Yang3 C hen J ie4
(1Key L aboratory of C oncrete and Prestressed C oncrete S tructure of M inistry of Education,Southeast U niversity,N anjing210096,China) (2S tate Key L aboratory of Subtrop ical B uilding Science,South C hina U niversity of Technology,Guangzhou510640,China)
(3A rchitectural D esign and Research Institute,Southeast U niversity,N anjing210096,China)
(4N anjing M unici pal Institute of C ivil A rchitecture Co.L td.,N anjing210002,China) Abstract:Seven si m p le beam s reinforced w ith bonded A FR P(aram id fiber reinforced polym er)ten2 dons or steel strand are tested.The cracking load and ulti m ate load2carrying cap acity w ere analyzed.
The p lane2section assum p tion and the grouting effect of A FR P tendons w ere investigated.The results show that the w ho le loading p rocess of the beam s w ith A FR P tendons can be d ivided into three sta2 ges:loading to concrete cracking,y ielding of the tensile reinforcem en ts,and the u lti m ate failure state.The beam s have obvious failure om en w ith significant cross section rotating angle and flexu ral defor m ation w hen app roach ing the ulti m ate state.The m echanical perfor m ance of beam s w ith A FR P tendons before cracking is the sam e as that of traditional beam s w ith steel reinforcem ents.H ow ever,
the m ethod for calcu lating the u lti m ate load2carry ing capacities of beam s w ith A FR P tendons under the first failure m ode(ductile failure m ode)is different from that for the traditional beam s.In this w ork,an effective calcu lation m ethod w as derived from both the cross section equilibrium condition of forces and the p lane2section assum p tion.The calculated results agree w ith the test results very w ell.
Key words:A FR P(aram id fiber reinfo rced polym er)tendon;flexural load2carrying capacity;p lane2 section assum p tion;grouting effect
收稿日期:2008210213. 作者简介:涂永明(1978—),男,博士,副教授,tuyongm ing@https://www.wendangku.net/doc/3b9544532.html,.
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50238030)、国家自然科学基金资助项目(50178018,50808039)、江苏省自然科学基金资助项目(B K2008148)、教育部博士点基金新教师资助项目(20070286095)、华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室开放研究资助项目(2008KB24).
引文格式:涂永明,张继文,钱洋,等.A FRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析[J].东南大学学报:自然科学版,2009,39(3): 5632568.[doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2009.03.027]
传统混凝土结构(包括预应力混凝土结构)在侵蚀环境中,钢筋容易生锈,甚至可能由于耐久性
破坏而失效[122]
,如果采用适当的纤维增强塑料(FR P )筋作为传统钢筋的替代物,则可以避免腐蚀的问题.与传统钢筋相比,FR P 筋具有高强、轻质、耐腐蚀、抗疲劳及电磁绝缘性良好等优点,但这是一种线弹性材料,没有明显的屈服台阶,材料拉断时呈脆性破坏,且弹性模量较低,抗剪强度较小[328].本文对预应力A FR P 筋混凝土梁的受弯性能进行了试验研究.当试验梁中全部采用A FR P 筋时,构件的受力性能较差,耗能能力较弱,因此采用A FR P 筋与非预应力钢筋混合配筋的部分预应力混凝土方案.按照上述设计方案制作7根试验梁,通过试验研究和理论分析,提出了配置A FR P 筋的部分预应力混凝土梁的受弯承载力建议计算方法.
1 试验方案
111 材料力学性能
试验所用材料为混凝土、A FR P 筋和普通钢
筋,对其进行材性试验.混凝土抗压强度试件6个,测得抗压强度平均值为5415M Pa;混凝土弹性模量试件3个,测得平均弹性模量为3616G Pa .试验中的A FR P 筋为日本Fi B RA 筋,直径11mm ,有效
截面积85mm
2
,采用发辫式编织方式.Fi B RA 筋和
<10mm 带肋钢筋、<8mm 及<6mm 光圆钢筋的基本力学性能测试结果如表1所示.
表1 试验梁筋材实测力学性能
材料类型
屈服强度/M Pa
极限强度/M Pa
弹性模量/GPa
伸长率/%
Fi B RA 筋
132570.11.89<10mm 带肋钢筋397547198.031.00<8mm 光圆钢筋365455192.534.00<6mm 光圆钢筋
447
577
202.
32.
50
112 试验梁设计及测点布置
制作7根有粘结预应力混凝土梁(YAL 21～YAL 27),截面尺寸均为150mm ×250mm ,长218m ,净跨214m.其中,YAL 26采用公称直径1219mm 的钢绞线作为预应力筋,其余梁都采用Fi B RA 筋作为预应力筋,预应力筋采用塑料波纹管.这7根梁中,2根为直线形式布置预应力筋,预应力筋距离梁顶面180mm;另外5根为二次抛物线形式布置预应力筋,梁端处预应力筋距梁顶面80mm ,跨中处距梁顶面180mm.试验梁外形及配筋如图1所示.试验梁的截面参数和主要力学性能参数如表2及表3所示.
表3中,σcon 为张拉应力控制值;P c r 为混凝土梁开裂时竖向荷载计算值;V u 为梁的受剪承载力
图1 试验梁外形及配筋(单位:mm )
表2 试验梁截面参数
试验梁编号
预应力筋非预应力筋
数量
线形
配筋率/%
下部纵筋数量
配筋率/%上部纵筋数量
箍筋数量YAL 211 11mm 曲线0.262<10mm 0.482<8mm <6mm @200mm YAL 221 1 直线 0.26 2<10mm 0.48 2<8mm <6mm @200mm 465东南大学学报(自然科学版) 第39卷 表3 试验梁的主要力学性能参数[9] 试验梁编号 σcon /M Pa P cr /kN V u /kN P u /kN 试验说明 YAL 2101911142177718不施加预应力 YAL 228243815149177718受弯参考基准梁,其余各梁与本梁对比 YAL 238243815149178913 非预应力钢筋配筋率与YAL 22不同 YAL 245883219147177718张拉控制应力与YAL 22不同YAL 25019111291611413预应力筋配筋率与YAL 22不同,且为直线线形,不施加预应力YAL 268243815156179819预应力筋为钢绞线YAL 27 824 3815 13616 7718预应力筋为直线线形 计算值;P u 为混凝土梁适筋破坏时竖向荷载计算 值.由于各梁的V u 值均大大超过P u 值,所以不会发生剪切破坏.由于A FR P 筋的力学特性与预应力钢筋有较大差异,根据文献[9]计算的A FR P 筋梁极限承载力仅作为试验研究的参考值.113 试验方法 试验加载装置及部分测试装置如图 2所示. 图2 试验加载装置及部分测试装置图(单位:mm ) 预应力筋张拉时主要测试预应力筋伸长值与 梁的反拱.试验梁加载时主要测试和观察开裂荷载、极限荷载、荷载2挠度关系、裂缝发生开展、预应力筋与普通钢筋应变等.综合考虑梁的开裂荷载与极限荷载计算值、试验装置精度及试验时间等因素,加载时以10kN 为一级,加载至梁破坏. 2 试验结果 211 试验概况 试验梁经历了混凝土浇筑、预应力筋张拉、灌浆及加载试验等几个过程,其中,试验梁加载过程可以分为3个阶段:①试验梁下边缘混凝土的预压应力逐渐减小至零,再受拉至开裂,试验梁在开裂之前荷载和挠度之间呈线弹性关系,此阶段受力状况与传统混凝土梁相同;②混凝土受拉区出现裂缝,荷载2挠度曲线出现第1次偏折,挠度增加随着荷载的增长较之前有所加快,梁不断出现新裂缝并且裂缝逐渐开展,预应力筋和非预应力筋的应力增量逐渐增大;③非预应力受拉钢筋屈服,梁的荷载2挠度曲线出现第2次偏折,在梁的纯弯段基本不出现新裂缝,已有裂缝不断向上延伸并加宽,此时荷载增长缓慢,A FR P 筋的应力增长较快,而梁顶混凝土压应变、梁跨中挠度迅速增大,最后梁顶混凝土达到极限压应变,梁因顶部混凝土压碎而破 坏.在卸载之后,梁的残余变形较小,裂缝尚可闭 合.212 开裂荷载和极限荷载 试验梁的开裂和极限荷载如表4所示,其中极限荷载考虑了构件自重和加载设备重量的影响.由于试验时难以获取梁的第1条裂缝出现时的精确荷载值,故表4仅给出实测的开裂荷载等级.很明显,未施加预应力的YAL 21和YAL 25的开裂荷载要小于其他梁,这说明施加预应力能有效提高构件开裂荷载.虽然YAL 24的张拉控制应力小于YAL 22,但由于其预应力的松弛损失也小于YAL 22,所以开裂荷载并不比YAL 22小太多.YAL 26的张拉控制力与YAL 22一样,但开裂荷载略高,说明采用低松弛钢绞线的预应力松弛损失要小于A FR P 筋. 表4 试验梁实测开裂荷载和极限荷载 kN 试验梁编号 开裂荷载上下限 极限荷载 YAL 2110,2072YAL 2230,4097YAL 2330,40118YAL 2430,4094YAL 2510,2098YAL 2640,50140YAL 27 30,40 110 YAL 21,YAL 22和YAL 24的截面参数相同而张拉控制应力不同,对比发现其极限荷载有明显差异,极限荷载随着预应力度增加而增加.这说明在一定范围内提高张拉控制应力可以增加A FR P 筋混凝土梁的极限承载能力,这与传统混凝土梁不同,与文献[9]中关于预应力构件极限承载能力的计算方法也不一致.213 平截面假定的验证 试验梁跨中截面平均应变测试值如图3所示,将各控制荷载下沿着YAL 21～YAL 27跨中截面高度的混凝土平均应变曲线绘制在一起(因为YAL 22的千分表支座跨过了一条主裂缝,所以未能获得该梁跨中截面平均应变数据).各梁在各级荷载下的混凝土应变沿梁的高度基本呈直线,因此平截面假定可以成立. 为检验A FR P 筋混凝土梁的灌浆效果及 5 65第3期涂永明,等:AFRP 筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析 图3 试验梁跨中截面平均应变 A FR P 筋材与水泥浆体的共同工作性能,在加载试 验结束后,从YAL 21的跨中和支座区域各取一小 段波纹管进行观察, 如图4所示. 图4 A FR P 筋的灌浆效果 采用塑料扁波纹管的A FR P 筋灌浆可以取得良好的效果.波纹管内水泥浆体密实、匀质;A FR P 筋与水泥浆体界面在加载试验后仍能保持紧密结合,可以有效传递剪力,保证了A FR P 筋与周围混凝土共同变形,发挥有粘结混凝土构件的优势. 3 正截面受弯承载力理论分析 与传统的钢筋混凝土梁相比,A FR P 筋混凝土 梁的正常使用和承载能力极限状态有较大差异,这主要是由A FR P 筋的短期力学特性引起的:①A FR P 筋的应力2应变大体呈线性关系,没有屈服点,是脆性材料;②A FR P 筋的弹性模量较小,约为钢筋的1/3. 本文从A FR P 筋的上述特性入手,利用钢筋混 凝土梁的正截面受弯计算理论及方法[9] ,对A FR P 筋混凝土梁的受弯性能作处初步研究,推导出与文献[9]形式一致的计算公式,并与试验结果进行比较.311 材料应力2应变关系 混凝土应力σc 与应变εc 关系[9] 为σc = f c 1-1- εc ε0 n εc ≤ε0 f c ε0<εc ≤εcu (1) 式中,f c 为混凝土强度设计值.本文混凝土材料参 数取n =2,ε0=01002,εcu =010033,见图5(a );非预应力钢筋采用理想弹塑性的应力2应变关系,见图5(b );非预应力筋屈服强度f y 和屈服应变εy 根据材料性质试验确定;A FR P 筋的应力 σaf 与应 变εaf 为正比例关系,即σaf =E af εaf ,E af 为A FR P 筋弹性模量,见图5(c ). 图5 材料应力2应变关系 312 开裂弯矩 A FR P 筋混凝土梁开裂时,A FR P 筋的应力增 量很小,此时梁的受力性能与钢筋混凝土构件几乎 相同,开裂弯矩[9] 为 M c r =(σp c +γf tk )W 0=M p 0+γf tk W 0(2)式中,M p 0=σp c W 0= N p e A n +N p e e p n I n y m ax,n W 0.根据M c r 可以得到试验梁受弯开裂的竖向荷 载计算值,与实测值较接近,如图6所示.开裂荷载的上、下限值同表4,计算值基本都落在该上、下限值之间,这说明采用式(2)计算开裂弯矩可行. 图6 试验梁开裂荷载实测值与计算值 正截面承载能力满足以下基本假设:①有粘 结A FR P 筋混凝土梁的截面应变基本保持平面(见图3);②混凝土、非预应力钢筋和A FR P 筋应力2 665东南大学学报(自然科学版) 第39卷 应变关系根据图5确定;③不考虑混凝土的抗拉强度;④由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失根据文献[9]计算;⑤由A FR P筋松弛引起的预应力损失根据文献[10]计算. 313 破坏状态 1)第一类破坏 非预应力钢筋屈服后截面转角过大,使受压区混凝土达到变形极限而导致梁破坏.当A FR P筋的有效预应力和配筋率在一个合适的范围内时,构件发生这种破坏.破坏时非预应力钢筋已屈服,A FR P筋产生较大伸长,但没有达到变形极限,称为适筋破坏,这是合理的破坏形式. 2)第二类破坏 A FR P筋先于受压区混凝土达到变形极限而导致梁破坏.当A FR P筋的配筋率小于一定值或其有效预应力过大时,构件可能会发生这种破坏.破坏时非预应力钢筋已经屈服,受压区混凝土未达到变形极限.一旦发生破坏,A FR P 筋不再承受荷载,构件立即失效,称为少筋破坏,相对于适筋破坏,这种破坏形式较为危险,在设计中应予避免.如果截面上边缘混凝土达到极限压应变ε cu 的同时,A FR P筋达到变形极限而破坏,这类似于普通钢筋混凝土梁的界限破坏,发生这种破坏的条件是A FR P筋的有效预应力及其配筋率恰为某一组值. 3)第三类破坏 非预应力钢筋配筋率过高,受压区混凝土在钢筋屈服前变形达到极限而破坏,称为超筋破坏,在设计中应予避免. 314 正截面承载力 构件发生第一类破坏时,须满足控制条件,即A FR P筋应变εaf小于其极限拉应变εafu,且非预应 力受拉钢筋应变ε s 大于其屈服应变ε y .因此,根据平截面假定,其正截面受弯承载力计算简图见图7 . 图7 A FR P筋混凝土梁发生第一类破坏时正截面受弯承载力计算简图 根据截面受力平衡条件可得 M u=f y A s h s - x 2 +σaf A af h af - x 2 (3) f c bx=f y A s+σaf A af(4) 根据平截面假定可得 x β 1 h af = ε cu ε cu +(εaf-εp0) = ε cu ε cu +(σaf-σp0)/E af (5) 同时,为满足控制条件,须使 ε af <εafu(6) ε s = β 1 h s-x x ε cu >εy(7) 式(3)～(7)中,M u 为极限弯矩;A s 为全部非 预应力受拉钢筋截面面积;A af 为全部A FR P筋截 面面积;x为混凝土等效矩形应力图形的受压区高 度;b为梁截面宽度;β 1 为系数,当混凝土等级不超 过C50时,取β 1 =018;σp0与εp0为当A FR P筋材 合力点处混凝土预压应力为零时A FR P筋的应力 与应变. 联立式(3)～(7)可得 σ af = -Y+Y2-4XZ 2X (8) x= f y A s+σaf A af f c b (9) 式中 X=A af(10) Y=f y A s+A af E afεcu-A afσp0(11) Z=f y A s(E afεcu-σp0)-β1f c bh af E afε cu (12) 根据上述计算方法所得的计算值与实测值如 图8所示,二者相对误差不大,且计算值通常比实 测值小,可见该方法是可靠的. 图8 试验梁极限荷载实测值与计算值 若要确定A FR P筋混凝土梁适筋破坏的控制 条件,需要先分析其界限破坏的情况,如图9所示, 截面发生界限破坏时,受压区高度为x cb ,则 765 第3期涂永明,等:AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析 图9 A FR P 筋混凝土梁发生界限破坏时截面受弯承载力计算简图 x cb h af = εcu εcu +(f afu -σp 0)/E af (13) 界限破坏时截面相对受压区高度为 ξb =x b h 0=h af h 0β1εcu εcu +(f afu -σp 0)/E af (14)令A 为构件截面面积,则A =bh 0;A FR P 筋配 筋率ρaf =A af /A;非预应力钢筋配筋率ρs =A s /A;将式(9)代入式(14),得到界限破坏表达式为 f y f c ρs +f afu f c ρaf =h af h 0β1εcu εcu +(f afu -σp 0)/E af (15)则截面发生适筋破坏时应满足 σafu ρaf >h af h 0β1εcu f c εcu +(f afu -σp 0)/E af -f y ρs (16) 4 结论 1)有粘结A FR P 筋混凝土梁的受载全过程可 分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服, 最终达到极限承载力这3个阶段.由于A FR P 筋弹性模量较低,只有钢筋的1/3左右,所以在梁的受载后期,当A FR P 筋发挥主要作用时,梁的截面转角很大,在破坏前有显著变形和预兆. 2)混合配筋的试验梁均为第一类破坏(适筋破坏),A FR P 筋应变可按平截面假定计算,且A FR P 筋的良好灌浆效果也为其与周围材料的共同工作提供了保证. 3)A FR P 筋混凝土梁在开裂前的力学性能与传统钢筋混凝土梁没有差别,其开裂荷载可按文献[9]计算,而其极限承载能力计算方法与钢筋混凝土梁不同;根据截面受力平衡条件和平截面假定推导出第一类破坏的极限承载力计算方法,其计算值与试验值吻合较好. 本文研究得到了导师吕志涛院士的大力帮助和支持,在此表示深深的感谢和敬意! 参考文献(References) [1]涂永明,吕志涛.应力状态下混凝土的碳化试验研究 [J ].东南大学学报:自然科学版,2003,33(5):5732 576. Tu Yongm ing,L üZhitao .Experi m ent and research of p resteressed concrete structure in carbonation corro 2 sive environm ents [J ].J ourna l of Southeast U niversity:N a tura l Science Edition,2003,33(5):5732576. (in C hinese ) [2]Tu Yongm ing,L üZhitao .D urability design of p res 2 tressed concrete structures [J ].J ourna l of Southeast U niversity:English Edition,2005,21(1):73277. [3]Toutanji H,Saafi M. Perfor m ance of concrete beam s p restressed w ith aram id fiber 2reinforced polym er tendons [J ].C omposite S tructures,1999,44(1):63270.[4]R ashid M A ,M ansur M A ,Param asivam P .B ehavior of aram id fiber 2reinforced polym er reinforced high strength concrete beam s under bending [J ].J ourna l of C omposites for C onstruction,2005,9(2):1172127.[5]孟履祥,陶学康,关建光,等.芳纶纤维筋有粘结部分 预应力混凝土梁受弯性能研究[J ].土木工程学报,2006,39(3):10218.M eng L üxiang,Tao Xuekang,G uan J ianguang,et al .Experi m ental study on flexural behavior of partially p res 2 tressed concrete beam s w ith bonded A FR P tendons [J ].C hina C ivil Engineering J ourna l,2006,39(3):10218.(in C hinese ) [6]R afi M M ,N adjai A ,A li F,et al .A spects of behav 2 iour of C FR P reinforced concrete beam s in bending [J ].C onstruction and B uilding M a teria ls,2008,22(3): 2772285. [7]欧进萍,王勃,何政.C FR P 加筋混凝土梁的力学性能 试验与分析[J ].土木工程学报,2005,38(12):8231. O u J inp ing,W ang B o,H e Zheng .M echanical behavior of concrete beam s reinforced w ith C FR P bars [J ].C hina C ivil Engineering J ourna l,2005,38(12):8231.(in C hinese ) [8]S aikia B ,Kum ar P,Thom as J,et al .S trength and ser 2 viceability perfor m ance of beam s reinforced w ith G FR P bars in flexure [J ].C onstruction and B uilding M a teri 2a ls,2007,21(8):170921719. [9]中华人民共和国建设部.GB 50010—2002混凝土结 构设计规范[S ].北京:中国建筑工业出版社,2002. [10]G ao J,Shi B ,Zhang W ,et al .M onitoring the stress of the post 2tensioning cable using fiber op tic distributed strain sensor [J ].M easurem ent,2006,39(5):4202 428. 865东南大学学报(自然科学版) 第39卷 钢筋混凝土简支梁的正截面破坏实验报告 一、试验目的及要求 1、学习钢弦传感器，荷载传感器和百分表的使用。 2、通过试验理解适筋梁、少筋梁及超筋梁的破坏过程及破坏特征。 3、观察适筋梁纯弯段在使用阶段的裂缝宽度及裂缝间距。 4、学习如何确定开裂荷载、梁的挠度及极限荷载。 5、掌握试验数据处理的方法并绘制曲线。 二、试验仪器及设备 JMZX-215型钢弦传感器、JMZX-212型钢弦传感器、JMZX-200X综合测试仪、MS-50位移传感器，磁性表座，千斤顶。 三、试验内容及步骤 1、将钢弦传感器的底座黏贴在画好的黏贴的位置，再将钢弦传感器安装在底座上，固定好传感器，调整初始读数，并记录初始读数。 2、将百分表安放好，记录钢弦传感器和百分表的初始读数。 3、加载，并记录每级荷载下的钢弦传感器的读数，每一级荷载下观察裂缝的宽度变化。 四、试验报告 1、计算钢筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载。 开裂荷载计算： 极限荷载计算： 2、简述钢弦传感器的使用步骤，数显百分表的使用方法。 钢弦传感器的使用步骤：1、首先确定测试位置，并画出定位线。2、用标准杆将钢弦底座固定在定位线上。3、将标准杆拆下，并将传感器固定在底座上，并记录初始读数。4、分级加载，记录读数。 数显百分表的使用步骤：1、将数显百分表固定在磁性表座上。2、将磁性表座安放在固定支墩上，调整磁性表座到合适位置，使百分表垂直于被测构件的表面。3、记录初始读数，分级加载，记录读数。 3、实验数据记录（荷载、混凝土应变、跨中位移计读数）。 见试验数据记录表 4、根据实验数据绘制荷载荷载-挠度曲线，荷载-应变曲线，沿截面高度砼应变变化曲线。 5、观察裂缝的发展趋势，并解释原因。 在跨中纯弯段，最先出现裂缝并沿着梁高方向发展，裂缝大致与梁长方向垂直；在支座附近弯剪区域，裂缝大致与梁长方向呈45度角出现并发展延伸。 其原因是：在跨中纯弯段，因为混凝土只承受弯曲应力，混凝土承受的主应力方向与梁长方向平行，故此区域的混凝土因主应力而出现的裂缝方向与主应力方向垂直，沿梁高方向出现并发展；在支座附近弯剪区域，因为混凝土同时承受弯曲应力和剪切应力，混凝土承受的主应力方向与梁长方向呈45度，故此区域的混凝土因主应力而出现的裂缝方向与主应力方向垂直，沿梁长方向呈45度角出现并发展延伸。 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊《混凝土结构基本原理》试验课程作业 L ENGINEERING 少筋梁受弯试验报告 试验名称少筋梁受弯 试验课教师林峰 姓名 学号 手机号 理论课教师顾祥林 日期2012年10月28日 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊ ┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 1. 试验目的 本实验通过试验研究认识钢筋混凝土少筋受弯梁的破坏过程，掌握少筋梁受弯测试基本性能的试验方法。 （1）通过参加实验以及之后实验报告的整理，可以让我理解和掌握钢筋混凝土构件的试验方法和试验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 （2）写出实验报告，在写报告的过程中加深对混凝土结构基本构件受力性能的理解（3）观察既有破坏构件，掌握裂缝观察与统计方法 2. 试件设计 2.1 材料选取 ①混凝土强度等级：C20； ②少筋梁纵向受拉钢筋的种类：HPB235； ③箍筋种类：HPB235； ④纵向受拉钢筋混凝土保护层厚度：15mm； 2.2 试件设计 （1）试件设计依据 根据梁的正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度ξb的比值判断的出受弯梁的类型：当ξ<ξb时为适筋梁或少筋梁，反之为超筋梁。受弯梁设计时采用的 y f、 s E分别为《混凝土结构设计规范》规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量。 由于是少筋梁，在设计配筋时还需要控制受拉钢筋的配筋率ρ，要求ρ不大于适筋构件的最小配筋率，其中: ; ; （2）试件的主要参数 ①试件尺寸（矩形截面）：1500 202 121? ? = ? ?l h b； ②试件配筋情况见图； 预应力砼连续箱梁施工工艺 第一章总则 1、为了保证工程安全质量，使项目管理达到效益最大化、规范标准化施工、避免不必要的重复工作，根据所建的项目和所接触的项目，编写本工艺。 2、本工艺为预应力砼连续箱梁施工工艺，主要包括：普通挂蓝悬浇施工工艺、箱梁节段预制施工工艺和步履式吊架悬拼施工工艺。 3、本工艺的编制按照项目工程施工的顺序：先墩顶箱梁块段（即0#块段）施工，接着在箱梁0#块段桥面上拼装挂蓝悬浇箱梁块段或拼装步履式吊架悬拼箱梁预制块段，并同时进行支架现浇段施工，最后灌注合拢段砼，经体系数转换后成桥。 4、预应力箱梁连续梁悬臂灌注或悬臂拼装法施工，在公路和铁路桥梁建设中得到广泛应用和较快发展，对原胶管制孔和预应力钢丝材料等本工艺只提到，未详细规定，如果需要可查找有关国家标准。 5、本工艺编写时，荷载及有关规定遵照《公路桥涵施工技术规范》并参照《铁路桥涵施工规范》和《铁路砼及砌体工程施工及验收规范》以及其他有关国家标准、部颁标准等条款。 6、本工艺编写时尽可能吸收现代科技的发展和创新成果，但由于视野所限，仍有不少缺憾之处。在确保制梁质量的前提下，应积极开展技术革新和科学试验活动，积极引进应用先进成熟的新技术、新工艺、新设备，以缩短施工工期，提高劳动生产率和经济效益。 第二章材料 第一节模板 1、模板必须保证必要的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中的各种荷载，保证箱梁各部分形状、尺寸，符合设计要求。 2、模板分块后结构合理、装拆方便，并充分考虑模板的适应性和周转率。 3、模板可采用符合设计要求的材料制作。钢材可采用现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）中的标准，钢材模板的设计可按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025）的有关规定执行。 4、箱梁外模应采用定型钢模或大块高强度覆膜竹胶合模板，模板表面应光洁、无变形，接缝严密不漏浆，在同一结构中并应采用同一类别的脱模剂，脱模剂不得用废机柴油，也不得使用易粘在砼上或使砼变色的油料。 5、内模宜采用木模、钢模、钢木组合模，内模定位应准确、牢固，不得有错位、上浮、涨模等情况。 6、模板的浇度。外模不应超过模板两支点距离1/400，内模不得超过模板两支点距离1/250。 7、钢模板的面板变形应不超过1.5㎜。 适筋梁受弯破坏试验设计方案 一、 试验目的： （1） 通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 （2） 加深对混凝土基本构建受力性能的理解。 （3） 更直观的了解适筋梁受弯破坏形态及裂缝发展情况。 （4） 验证适筋梁破坏过程中的平截面假定。 （5） 对比实验值与计算理论值，从而更好地掌握设计的原理。 二、 试件设计： （1）试件设计的依据 根据梁正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度b ξ的比较可以判断出受弯构件的类型：当b ξξ≤时，为适筋梁；当b ξξ>时，为超筋梁。界限受压区相对高度 b ξ可按下式计算： b y s 0.8 10.0033f E ξ= + 在设计时，如果考虑配筋率，则需要确保1αρρξ≤=c b b y f f 其中在进行受弯试件梁设计时， y f 、s E 分别取《混凝土结构设计规范》规定的 钢筋受拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时，y f 、s E 分别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。 同时，为了防止出现少筋破坏，需要控制梁受拉钢筋配筋率ρ大于适筋构件的最小配筋率min ρ，其中min ρ可按下式计算： t min y 0.45 f f ρ= （2）试件的主要参数 ①试件尺寸（矩形截面）：b ×h ×l ＝180×250×2200mm ； ②混凝土强度等级：C35； ③纵向受拉钢筋的种类：HRB400； ④箍筋的种类：HPB300（纯弯段无箍筋）； ⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：25mm ； 综上所述，试件的配筋情况见图3和表1： 图3 梁受弯实验试件配筋 表1 试件 编号 试件特征 配筋情况 预估荷载P (kN) ① ② ③ P cr P y P u MLA 适筋梁 416 2φ10 φ8@50( 2) 32.729 147.266 163.629 说明：预估荷载按照《混凝土结构设计规范》给定的材料强度标准值计算，未计试件梁和分配梁的自重。 三、 试验装置： 图1为本方案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，以便于在跨中形成纯弯段。并且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。 梁受弯性能试验中，采用三分点加载方案，取2200L mm =，100a mm =，700b mm =，600c mm =。 图2.a 为加载简图，此时千斤顶加力为P ，经过分配梁后，可视为两个大小为/2P 的集中荷载分别作用于图示位置。 图2.b 为荷载作用下的弯矩图。由此图可知，纯弯段的弯矩最大，0.35M P =. 图2.c 为荷载作用下的剪力图。 1—试验梁；2—滚动铰支座；3—固定铰支座；4—支墩；5—分配梁滚动铰支座； 6—分配梁滚动铰支座；7—集中力下的垫板；8—分配梁；9—反力梁及龙门架；10—千斤顶； 图1 梁受弯试验装置图 箱梁拼宽技术分析报告 公路、市政道路桥梁以混凝土梁式桥为主，拓宽普遍采用的做法是在旧桥的一侧或两侧建造新桥，然后将新旧桥在横向上连接，此法称为整体式断面拓宽法。采用此种拓宽方法的工程（不包括只在新旧桥桥面铺装层连续的情形）在设计思路上与新建工程不同，应意识到其特殊性，并采取恰当的技术措施。 设计的前期准备 桥梁拓宽是建立在旧桥基础之上的，一般而言，旧桥已建成通车多年。拓宽工程设计前，应对旧桥现状进行全面调查，包括桥梁检测、荷载试验和分析计算，对旧桥的承载能力与可靠度进行全面的评价。 确定旧桥存在安全隐患的，必须加固改造；工程质量不符合规定要求的，必须拆除重建。对桥梁拆除与否应慎重，对综合评定等级过低的桥梁应以检测为依据。对不得不拆的，应坚决拆除，避免安全隐患。 综上所述，对旧桥的检测评定是扩宽工程设计的第一步。 设计注意事项 新旧桥形成整体结构后，两桥的力学性能均与独立的桥梁不同，因此拓宽工程设计有其特殊之处，应注意以下四个方面。 1）应尽可能改善旧桥受力状态 以连续箱梁为例，新旧箱梁之间的荷载横向分布可通过合理设计新箱梁的截面形式来调整。温庆杰认为，当新旧箱梁之间的连接板与旧箱梁的刚度为定值时，新旧箱梁的刚度比值越大，分配到旧梁上的荷载就越小；新旧箱梁的刚度比值小于2时对两者之间的荷载横向分布影响较大，而刚度比值大于4后影响则较小。因此在旧箱梁截面尺寸为确定值的情况下，通过设计新箱梁合理的截面形式，可以减小旧箱梁承受车辆荷载的大小。 2）应保证上部结构拼接顺利施工 拼接施工受两桥上部结构平面位置与高程的影响，新桥主梁往往使用充足预应力，由于混凝土的徐变作用，拼接前会出现随着时间延长逐渐增大的上拱，如果上拱过大，势必导致其纵向线形和旧桥主梁无法匹配，影响拼装施工。 一般而言，徐变上拱度在预应力张拉后的2～3年内随着时间的进展而增长，在2～3 年后基本趋于稳定，初期增长很快，后期逐渐减慢。 新旧上部结构的拼接时机往往处于初期阶段，因此，为了防止上拱过大，新桥主梁设计时可采用调整预应力水平和钢筋布置的措施。实际施工中，一旦出现上拱过大，宜及早进行部分桥面铺装层的施工，或采取压重措施，压重对主梁最大上拱截面产生的弯矩可控制在设计上二期恒载产生的弯矩值附近。 3）拼接后两桥受力变形的相互影响 新旧桥拼接时，旧桥主梁混凝土收缩徐变和基础沉降已基本发生，而新桥的还在发展之中，这种随时间变化的差异会改变整体结构的力学行为，设计时需分析研究两桥共同受力的相互影响。 4）应重视拼接部位的受力分析 拼接部位是整体结构中最脆弱的部位，开裂后还会造成其上桥面铺装的反射裂缝，影响行车效果；同时，其作为新、旧桥梁之间的重要连接传力构件，为使其能够安全可靠地工作，需要对其进行承载能力极限状态和正常使用极限状态结构验算。 除新旧桥混凝土收缩徐变和基础沉降差异作用外，拼接部位还承受局部轮载作用。 相应设计措施 拓宽工程设计应注意的地方实质上也是工程中面临的技术难题。上文所述的4个方面之 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 《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 所选试验课教师黄庆华 所上试验课教师黄庆华 基本原理课教师顾祥林 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 2455y f N mm -=?，弹性模量522.010s E N mm -=??。查表可得，C20混凝土的受压强度标准 值2 13.4c f N mm -=? 所以计算可得界限受压区相对高度： 0.80.47410.0033b y s f E ξ= =+ ()21- 计算最大配筋率： 1max 0.0139c b y f f αρξ== ()22- 所以得最大纵筋面积： 2max max 334.7A bh mm ρ== ()23- 取216φ（2402.1s A mm =），为使得试验效果更明显，所以最终取222φ（2 760.3s A mm =）。 计算得此时受弯梁得极限承载力。 21.07u M kN m =? ()24- 则计算极限荷载： 256.19u u M P kN a = ?= ()25- 计算截面剪跨比： 预制预应力混凝土箱梁施工方案 预制场建设5月10日开始，第一片梁板预制时间6月1日，预制工期为3个月。箱梁施工时，为验证施工工艺方案的合理性，检验施工机械性能、施工技术水平及质量保证体系运转情况，指导后续施工，防止批量生产中产生质量问题，先进行首件施工，以保证后续工程不低于作为示范的首件工程的标准。 1.预制场建设 预制场设在*****段路基上，长度300米，*****大桥、**分离立交箱梁共计30m预制箱梁**片，**小桥10m空心板**片及板涵盖板，在此预制，预制梁场主要分为制梁区、存梁区。预制场设30m预制箱梁底座12个，10m空心板底模8个，选用跨梁龙门作为场地内的吊运工具。 场内采用20cm厚C20凝土厚硬化作为预制场，排水遵循中间高四周低的原则预设2%的排水坡度，四周设砖砌排水沟。 2.台座和底模 预制箱梁台座具有足够的强度和刚度，将台座与底模制作成一整体，底模两端考虑梁张拉后受力集中，采用加强地基处理，下面采用几何尺寸为长1.5M宽1.5M深1.0M的C30钢筋混凝土处理。用C30砼作为预制梁台座基础。第一步先施工100mm厚垫层，宽度同顶板宽。台座两端距端部1.5m、宽度大于设计梁底20cm范围内挖深20cm以加固底模，同垫层同时浇筑，砼标号采用C30。振捣密实，刮平压实，覆盖浇水养护。垫层在后期用同标号砼连接浇筑， 最薄处为60~80mm，以利排水。 第二步施工砼底模（底模厚300mm）。底模预留孔采用硬质PVC 管，间距1.5m，孔直径为Φ40，孔中心距砼顶面距离与梁外模下底对拉螺栓位置对应。底模采用钢模支设，钢模上钻孔留出PVC管中心位置。底模模板宽度为设计梁底宽减5mm，接缝严密，上下用钢筋卡子固定、木方斜撑支设牢固。浇筑C30砼，振捣密实，刮平压实。砼顶面按设计要求由跨中向下起抛物线形反拱。砼顶面沿长向两面预埋63×100×6mm铁件，间距为0.4m，铁件顶面与砼表面平齐。覆盖浇水养护不少于7天。 敷设10mm铁板。铁板采用热处理A3钢，用剪板机轧制成宽度为设计梁底宽减5mm，宽度偏差不得大于2mm。注意保护边角，防止弯折，轧制部位（上面）用角磨机打磨成坡口。 铁板与角钢预埋件接触部位的中心位置用电钻打双排Φ8孔，按底模长度（梁长加每端预留400mm）由底模中心（做好标记）排布铁板，铁板接缝不大于2mm。接缝及打孔处先点焊，宽度及标高符合要求后进行满焊。施焊部位一次完成，防止夹渣。注意电流不可过大，防止施焊部位起拱。 剔除药皮，将铁板表面及接缝部位打磨平滑。均匀涂刷薄层隔离剂（柴油：机油=2：1），铺塑料布覆盖。 3.预制梁板侧模 箱梁模板采用定型整体钢模，自行设计，使用冷板。模板应有足够的强度、刚度和稳定性，尺寸规范、表面平整光洁、接缝紧密（接 L ENGINEERING 《混凝土结构基本原理》试验课程作业 适筋梁受弯破坏试验设计方案 试验课教师黄庆华 姓名 学号 手机号 任课教师顾祥林 合作者 适筋梁受弯破坏试验设计方案 一、 试验目的： （1） 通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 （2） 加深对混凝土基本构建受力性能的理解。 （3） 更直观的了解适筋梁受弯破坏形态及裂缝发展情况。 （4） 验证适筋梁破坏过程中的平截面假定。 （5） 对比实验值与计算理论值，从而更好地掌握设计的原理。 二、 试件设计： （1）试件设计的依据 根据梁正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度b ξ的比较可以判断出受弯构件的类型：当b ξξ≤时，为适筋梁；当b ξξ>时，为超筋梁。界限受压区相对高度 b ξ可按下式计算： b y s 0.8 10.0033f E ξ= + 在设计时，如果考虑配筋率，则需要确保1αρρξ≤=c b b y f f 其中在进行受弯试件梁设计时， y f 、s E 分别取《混凝土结构设计规范》规定的 钢筋受拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时，y f 、s E 分别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。 同时，为了防止出现少筋破坏，需要控制梁受拉钢筋配筋率ρ大于适筋构件的最小配筋率min ρ，其中min ρ可按下式计算： t min y 0.45 f f ρ= （2）试件的主要参数 ①试件尺寸（矩形截面）：b ×h ×l ＝180×250×2200mm ； ②混凝土强度等级：C35； ③纵向受拉钢筋的种类：HRB400； ④箍筋的种类：HPB300（纯弯段无箍筋）； ⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度：25mm ； 综上所述，试件的配筋情况见图3和表1： 《结构设计原理》试验指导书 及试验报告 班级 姓名 学号 淮阴工学院建筑工程学院结构试验室 二O一五年九月 试验一矩形截面受弯构件正截面承载力试验 一、试验目的 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、试件、试验仪器设备 1、试件特征 (1)根据试验要求，试验梁的混凝土强度等级为C25，纵向受力钢筋为HRB335。 (2)试件尺寸及配筋如图1所示，纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为20mm。 图1 试件尺寸及配筋图 (3)梁的中间500mm区段内无腹筋，在支座到加载点区段配有足够的箍筋，以保证梁不发生斜截面破坏。 (4)梁的受压区配有两根架立筋，通过箍筋与受力筋绑扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。 2、试验仪器设备 (1)静力试验台座、反力架、支座 (2)30T手动式液压千斤顶 (3)30T荷载传感器 (4)静态电阻应变仪 (5)位移计（百分表）及磁性表座 (9)电阻应变片、导线等 三、试验装置及测点布置 1、试验装置见图2（支座到加载点的距离根据实际情况标出） (1)在加荷架中，用千斤顶通过梁进行两点对称加载，使简支梁跨中形成长500mm的纯弯曲段（忽略梁的自重）； (2)构件两端支座构造应保证试件端部转动及其中一端水平位移不受约束，基本符合铰支承的要求。 2、测点布置 (1)在纵向受力钢筋中部预埋电阻应变片，用导线引出，并做好防水处理，设ε1、ε2为跨中受 拉主筋应变测点； (2)纯弯区段内选一控制截面，侧面沿截面高度布置四个应变测点，用来测量控制截面的应变分布。 千斤顶 压力传感器 分配梁 2 f 500 2000 图2正截面试验装置图 四、试验步骤 1．加载方法 (1)采用分级加载，每级加载量为10kN； (2)试验准备就绪后，首先预加一级荷载，观察所有仪器是否工作正常； (3)每次加载后持荷时间为不少于10分钟，使试件变形趋于稳定后，再仔细测读仪表读数，待校核无误，方可进行下一级加荷。 2．测试内容 (1)试件就位后，按照试验装置要求安装好所有仪器仪表，正式试验之前，应变仪各测点依次调平衡，并记录位移计初值，然后进行正式加载； (2)测定每级荷载下纯弯区段控制截面混凝土和受拉主筋的应变值ε1和ε2，以及混凝土开裂时的极限拉应变εcr与破坏时的极限压应变εcu； (3)测定每级荷载下试验梁跨中挠度，并记录于表中； (4)仔细观察裂缝的出现部位，并在裂缝旁边用铅笔绘出裂缝的延伸高度，在顶端划一水平线注明相应的荷载级别，试件破坏后，绘出裂缝分布图； (5)测定简支梁开裂荷载、正截面极限承载力，详细记录试件的破坏特征； (6)绘制M-f变形曲线。 五、注意事项 务必明确这次试验的目的、要求，熟悉每一步骤及有关注意事项，如有不清楚的地方可以进行研究、讨论或询问指导人员，对与本次试验无关的仪器设备不要随便乱动。 在试验时一定要听从指导人员的指挥，特别是试件破坏时要注意安全。 混凝土结构基本原理实验报告书 学号: 姓名： 任课老师： 实验老师：林峰 实验组别： A6 梁斜拉QC1实验报告 一、试验原始资料的整理 1、试验对象的考察与检查 件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝119×202×1800mm； 构件净跨度：1500mm; 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； 试件表面刷白，绘制50mm*50mm的网格。 2、材料的力学性能试验结果 混凝土抗压强度试验数据 试验内容：混凝土立方体试块抗压强度 试件编号 试件尺寸 （mm）试件破坏荷载 （kN） 试件承压面积 （mm2） 强度评定 （MPa） 1100×99×100184990018.586 2100×99×100194990019.596 3100×99×100188990018.990 平均19.057试验内容：混凝土棱柱体试块轴心抗压强度 试件编号 试件尺寸 （mm）试件破坏荷载 （kN） 试件承压面积 （mm2） 强度评定 （MPa） 199×100×298124990012.525 299×100×298132990013.333 399×100×313108990010.909 平均12.256 =18.1MPa= 11.6MPa 钢筋拉伸试验数据 钢筋Φ4Φ6Φ8Φ10Φ12Φ14Φ18Φ22 (M Pa)316.94 6 302.2449 222.4077 466.1718 398.4823 422.1161 408.3805 492.927 (M Pa)372.21 2 474.8413 170.7887 677.7483 557.2487 656.7253 614.0465 676.213 3、试验计划与方案及实施过程中的一切变动情况记录 3.1梁受弯性能概述 根据梁正截面受弯破坏过程及破坏形态，可将梁分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型。下面以纯弯段内只配置纵向受拉钢筋的截面为例，说明这三种破坏模式[7]。 a)适筋梁的受弯破坏过程 b)超筋梁的受弯破坏过程 c)少筋梁的受弯破坏过程 3.2试验目的和要求 a)参加并完成规定的实验项目内容，理解和掌握钢筋混凝土适筋梁受弯实验的实验方 法和实验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 b)写出实验报告。在此过程中，加深对混凝土适筋梁受弯性能的理解。 3.3试件设计和制作 （1）试件设计的依据 根据剪跨比 和弯剪区箍筋配筋量的调整，可将试件设计为剪压、斜压和斜拉破坏。 进行试件设计时，应保证梁受弯极限荷载的预估值比剪极限荷载预估值大。 （2）试件的主要参数 件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝120×200×1800mm； 构件净跨度：1500mm; 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； 试件的配筋情况见表3.3.1和图3.3.1； 试件 编号试件特征配筋情况 加载位置 b（mm） 预估受剪 极限荷载 预估受弯 极限荷载 钢筋混凝土箱梁施工工艺 ①基础处理：箱梁施工前，首先将桥跨处场地推平、碾压，压实度达到95%以上，个别软弱地基填以灰或砂砾，分层夯实，确保地基承载能力200KN/平方米。然后根据支架设计间距放出支架基础位置，上铺5厘米细砂，在细砂上沿横桥向铺设钢板桩，钢板桩口朝上，做为支架条形基础。 ②箱梁模板支架采用碗扣式满堂支架，支架在纵向每隔1.2米布设一道，横桥向在底板处间距1.3米，腹板下0.3米，翼缘板处1.5米。支架下部为螺旋调整底杆，顶端为螺旋调整顶托，长度分别为50厘米。碗扣支架搭设后，均有纵横向连杆，保证支架结构稳定。支架顶端用50型轻轨做为横梁。 ③箱梁底模采用钢柜架式大型底模，上镶4厘米木板，木板上铺2毫米厚钢板，在支架搭设好后，根据桥轴线对支架进行调整，然后安装箱梁底模，并进行轴线和标高调整，均满足要求后再安装箱梁侧模板，侧模板从梁一端顺序安装，要求接缝严密，相邻模板接缝平整。箱梁侧模板采用柜架上镶高强防水胶合板，以确保箱梁外观质量，箱梁内模均采用木支架，组合钢模板和木模板拼装。 ④支架、模板预压：用相当于浇筑段箱梁重量的80%对支架模板进行预压，以消除支架体系的非弹性压缩。待此非弹性压缩稳定后即撤除预压。 ⑤钢筋由钢筋班下料成型，先绑扎底板钢筋，再绑扎横隔板和腹板钢筋，绑扎定位牢固后，支内腹板模板和堵头模板，经驻地监理工程师中间检查合格后，方可浇筑砼。 ⑥第一次浇注砼至腹板与翼缘板接合处，是指底板、腹板和横隔板的砼，砼在浇注中，采用拌合楼集中拌制、6立方米罐车运输，砼泵车输送入模，插入式振捣器振捣，在浇注腹板时，要掌握好浇注厚度，浇注顺序由一端向另一端斜坡式浇注，振捣时要控制好时间，不要振坏模板。和翼缘板接合处要抹平，使二次浇注接头整齐美观。浇注后应及时养生。 ⑦拆除内腹板模板，安装箱顶板底模，结构体系为钢（木）支撑组合钢模，在顺桥向每箱室零弯距点外顶板上予开一天窗，以便拆除和取出箱体顶板底模。 ⑧绑扎顶板钢筋，设置控制砼面顶面标高点，经驻地监理工程师检查合格后，浇注第二次砼。浇注顶板砼时在顶板钢筋上布设行夯轨道，控制顶板标高，顶板表面一定要进行二次收浆抹面，拉毛，及时养生，防止大面积裂缝。 ⑨在箱梁砼达到80%设计强度以后，拆除内外模板支架体系。最后对于天窗采用吊模板，焊接钢筋网，用砼封死天窗口。 适筋梁受弯性能试验 【试验目的】 1、通过观察混凝土适筋梁受弯破坏的全过程，研究认识混凝土适筋梁的受弯性能。 2、理解和掌握钢筋混凝土适筋梁受弯构件的实验方法和实验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 3、通过撰写实验报告的过程，加深对混凝土结构适筋梁构件受弯性能的理解。 【试件设计】 试件的主要参数： 试件长度：L=2000mm； 试件尺寸（矩形截面）：b×h＝200mm×300mm； 混凝土强度等级：C30； 纵向受拉钢筋的种类：HRB400； 箍筋的种类：HPB235（纯弯段无箍筋）； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：25mm； 试件的配筋情况见图1和表1； 231 图1 适筋梁受弯试验试件配筋 表1 适筋梁受弯试件的配筋 说明：预估荷载按照《混凝土结构设计规范》给定的材料强度标准值计算，未计试件梁和分配梁的自重。 【试验装置和加载方式】 1、试验装置 图2为进行适筋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。适筋梁受弯性能试验，取L=2000mm，a=150mm，b=600mm，c=500 mm。 专业文档供参考，如有帮助请下 载。． —分6—支墩；45—分配梁滚动铰支座；1—试验梁；2—滚动铰支座；3—固定铰支座；—千斤顶；9—反力梁及龙门架；10配梁滚动铰支座；7—集中力下的垫板；8—分配梁；适筋梁受弯试验装置图图2 ），mm（a）加载简图（kN kNm）（b）弯矩图（ kN）（c）剪力图（适筋梁受弯试验加载和内力简图图3 、加载方式2）单调分级加载机制（1 梁受弯试验采用单调分级加载，3所示。剪力图见图试件的加载简图和相应的弯矩、2和需要预 土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业：土木工程周淼 编 班级：姓 名：学号： 河南理工大学 2018 年9 月 实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征； 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式； 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、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基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：第一阶段——弹性阶段（I阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段（II阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段（III阶段）：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩M u称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。 三、试验装置 《混凝土结构基本原理》试验课程作业 混凝土受弯构件适筋梁破坏试验方案 试验名称 混凝土受弯构件适筋梁破坏试验 试验课教师 姓名 学号 手 机 号 任课教师 日 期 L ENGINEERING 1. 试验目的 通过观察混凝土适筋梁受弯破坏的全过程，认识混凝土适筋梁的受弯性能；理解和掌握钢筋混凝土适筋梁受弯构件的试验方法和实验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 通过试验加深对混凝土机构基本构件的受力性能的理解。 2. 试件设计 2.1 材料和试件尺寸 试件尺寸：b ×h ×l=100×150×1400； 混凝土强度等级：C25 f c =11.9MPa ；f t =1.27MPa ； 纵向受拉钢筋种类：HRB335； 箍筋的种类：HPB235（纯弯段无箍筋）； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm ； 2.2 试件设计 2.2.1试件设计的基本原理及依据 根据梁正截面受压区相对高度ε和界限受压区相对高度εb 的比较可以判断出受弯构件的类型，当ε≤εb 时，为适筋梁；当ε≥εb 时为超筋梁。界限受压区相对高度εb 按下式计算： Es f y 0033.018 .0b + = ε 其中在进行受弯试件梁设计的时候，f y 、Es 分别取《混凝土结构设计规范》规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量；进行受弯试件梁加载设计时，f y 、Es 分别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。 为满足发生适筋破坏，应有以下配筋率的要求： min b ρρρ<< 其中，min 0.45 t y f f ρ=，1t b b y f f αρε=。 同时，为保证承剪段不发生受剪破坏，有受剪承载力要求： max 001.75 1sv u cs t yv A V V V f bh f h s λ≤== ++ 按《混凝土结构基本原理（第二版）》第五章第七节相关知识，有以下正截面承载力相关公式： 现浇预应力砼连续箱梁施工方案 一、工程概况 XXXXXXX跨越联江路，主桥采用35+48.5+35m预应力砼连续箱梁，斜交正做。引桥采用跨度20m左右先张法预应力砼空心板结构。桥梁起始桩号K5+127.900终止桩号K5+497.160，桥长369.24m。设计采用等截面箱梁，梁高2.3m，单箱单室断面， 因 均采用 30cm， 箱室内模板由箱室内侧模板和箱室顶模组成，箱室内顶板模安装待箱室内侧模板拆除后方能开始施工，内侧模板用组合钢模板和特制木模配套使用，组合钢模板 采用8×10cm木枋，与梁侧模通过Φ16 螺杆穿心对拉。箱室内模板采用钢管固定。顶板模板采用门架及8×10cm木枋支撑。为了能拆除箱室内支架及模板，在每个箱室顶板上距支座1/4跨度处预留1m×1m洞口，四周预留钢筋，待拆除箱室内模后，再将顶板钢筋焊接好，用同强度等级微膨 胀砼补浇洞口。 ④、支架预压 支架应有足够的强度、刚度和稳定性，并采取措施消除压缩变形，纵、横、斜向构造结合紧密整体性好，能承受施工过程中可能产生的各种荷载。支架搭设后需加以相当于箱梁重力的堆载进行不间断预压，预压荷载全联一次加载，并观测其变形和沉降，待24小内累计沉降不超过1.5mm方可卸载，施工期间必须加强梁体及支架变 形的检测和控制. 时，小于10d(506）。 ⑥、预应力钢束与普通钢筋位置冲突时，普通钢筋可适当移位，纵向钢束与横向钢束、箱梁顶板钢筋位置冲突时,横向钢束可适当移位,预应力锚固槽口处钢筋施工过程中可切断，但需留足够长度，待预应力钢束张拉完毕后，采用同直径的钢筋焊 接恢复。 4、波绞管安装、钢绞线制安 按设计要求，纵向预应力管道采用塑料波绞管，摩擦系数为0.14，采用PZ真空辅助压浆技术。横向预应力及横梁钢束用金属波纹管。波纹管应严格按设计坐标进行安 1、现浇箱梁施工工艺 现浇箱梁采用满堂支架法现浇。主要施工步骤：地基处理→支架搭设→箱梁底模安装→支架预压→安装侧模→绑底板钢筋、腹板钢筋及预应力管道安装→浇筑底腹板混凝土→混凝土养生→上内模、内支架、及顶模→绑顶板钢筋→浇筑顶板混凝土→养生、穿钢束→张拉钢束→压浆、封锚→拆底模→拆支架→桥面系。 现浇箱梁施工工艺见下图： 2、地基处理： 详见《预应力混凝土现浇箱梁满堂支架专项施工方案》。 3、支架立杆位置放样： 详见《预应力混凝土现浇箱梁满堂支架专项施工方案》。 4、满堂支架搭设： 详见《预应力混凝土现浇箱梁满堂支架专项施工方案》。 5、支架预压： 为消除支架及模板的非弹性变形和基础的沉降，同时为验证支架的安全和预拱 度值的准确性，底模板安装完毕后需进行支架预压。预压材料采用袋装粘土或 河砂或碎石，预压荷载为箱梁自重及各种施工荷载之和，加载前每5m设置一个沉降观测断面，每断面设左、右两个观测点。具体预压荷载见下表： 支架预压观测：完成观测点布设后，预压前对观测点全面进行一次观测，完成 加载后的前两天，每天对支架沉降量观测不少于两次，以后每天观测一次。 预压稳定判断：预压周期为7d~14d，每天对观测点的观测结果进行计算，当连 续两天的观测累计降沉小于1mm时，可判断为支架预压已达到稳定状态。 其他详见《预应力混凝土现浇箱梁满堂支架专项施工方案》。 6、支撑系统强度与刚度计算: 详见《预应力混凝土现浇箱梁满堂支架专项施工方案》。 7、支座安装: 支座安装前将墩、台支座位置处的混凝土表面清理干净，用干硬性水泥砂浆抹平，使顶面四角高差不得大于2mm以保证全部面积上压力均匀。对支座进行全 面检查，检查支座零部件是否有丢失和损坏，并对支座进行全面清洗，在安装 前保持清洁。 支座安装时，将支座中心线位置标在垫石上，支座准确的安放在垫石上，要求 支座中心线与垫石中心线相重合，预留孔内采用环氧砂浆灌缝。支座组装时， 预埋钢垫板必须埋置密实，与支座间平整密贴。支座上、下各部件纵、横向必须对中，当安装温度与设计温度不同时，活动支座上下各部件错开的距离必须 与计算值相等；安装纵向活动支座时，其上、下座板的导向挡块必须保持平行，交叉角不得大于5′。支座顺桥中心线必须与主梁中心线重合或平行，支座与上、下部构造的连接可用地脚螺栓锚固。用地脚螺栓连接时，支座下座板与地 脚螺栓应按设计要求做好，再浇上混凝土。支座上板与墩台的连接则预留地脚 螺栓孔，孔的尺寸大于地脚螺栓直径，深度稍大于地脚螺栓的长度，孔中浇筑 环氧树脂砂浆，于初凝前插进地脚螺栓并带好螺母，其外螺母顶面的高度不得 大于螺母的厚度，待砂浆完全凝固后，再拧紧螺母。 8、模板安装 ①支架搭设：预压完毕后，测量人员测出底模标高，根据观测的沉降情况 计算出各点的预留沉降量，与设计要求的各跨预拱度进行叠加，然后进行标高 调整。通过调整天托高度调整底模，达到预控标高（跨中向上预留2.5cm预拱度，按二次抛物线设置），然后进行底模铺设。（标高调整方案将在支架预压 完成后上报监理工程师） 混凝土矩形梁正截面破坏试验心得 一开始，我们接触混凝土工程的时候，学起来觉得相当的困难，好多东西真的不知道讲 什么，真的有种晕晕的感觉。但是，听到老师说我们要做实验，那时的心情就相当激动，因为我们一直以来都对实验十分感兴趣。 接下来，我们就根据老师的要求，开始设计我们的混凝土矩形梁。矩形梁的设计过程中，由于我们经验的不足，我们进行了一次又一次的修改，力求做到更符合经济质量的综合要求。在这修改的过程，我们对学习到的理论知识进行了巩固以及加深了理解，更深入地体会理论 与实际操作的之间联系与差距。 接下来，我们绑钢筋，装模，最后浇捣，经过28天标准条件下的养护，我们就进入最 重要的环节一一钢筋混凝土矩形梁正截面的破坏试验。在整个实验过程中，我们分工合作，历经半个多小时的钢筋混凝土矩形梁正截面的破坏试验终于完成了。 通过对钢筋混凝土矩形梁正截面的破坏试验，我们更加清楚地了解梁的构造、正截面计 算的基本内容、受弯构件的工作阶段、破坏特征。我们进一步巩固本专业基础课程的知识。 结合本课程的专业内容，使我们能够系统性的掌握从钢筋、混凝土材料性能，设计和计算分析方法,提高了我们综合知识的水平，了解在纯弯曲段内正截面的受力状态和变形规律，从而加深对所学理论知识的理解，培养了我们试验研究的能力。 混凝土矩形梁正截面破坏试验心得 ，经过几个星期的折腾，混凝土矩形梁正截面破坏实验终于把实验做完了。 首先要感谢小组各个同学之间的配合，让我们懂得了团队的合作，这个实验如果没有我们八个人的齐心协力是不可能完成的，只有真正去实践的时候才知道我们学到的书本知识 和实践是由区别的，通过合作让我们解决了一个个的难题，但是在尊敬的老师和几位实验助 理员不厌其烦的指导下，我们一波三折的完成了一次次的实验，体会到了什么是苦尽甘来。 把理论基础搞扎实，平时多听课，实践少犯错，是我这次实验的另外个体会。同时非常期待下一次理论与实践相结合的机会。 混凝土矩形梁正截面破坏试验心得 本次实验从设计到浇筑，再到测量实验数据都是全组齐心合作，共同完成的，虽然本次实验还有一些不足，但我认为本次实验的效果已经收到了。全过程参与实验的相关工作以及亲身操作使得我们将课本上的理论知识转化为实际性的试验结果，这二者的转变既加深了 我对理论知识的理解，又学会了如何将理论应用于实际，这次实验的意义极大。当然，面对 实验过程中出现的不足，我将继续加强学习，尽早的完善自己的理论体系，多动手操作。我 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 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。 图1 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 M cr=0.292(1+2.5a1)f t bh2 式中b、h分别为试验梁的宽度和高度。。为钢筋的截面积。 ，为钢筋的弹性模量，取值2.1×Mpa,为砼弹性模量。则开裂荷载为 （六）估算破坏荷载 1.计算 ρmax=ξα1f c/f y ρmin=0.45f t/f y 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混凝土梁正截面试验报告(全)
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