《混凝土结构设计原理》综合性设计性实验指导书.docx

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《混凝土结构设计原理》综合性设计性实验指导书

《混凝土结构设计原理》

综合性设计性实验指导书

班级：

姓名：

学号：

教学试验的目的和要求

1.教学试验的目的

土木工程专业是一门实用性很强的学科，其发展遵循着“理论—实践—理论—实践”的路线而成熟发展，要掌握这门学科，除有理论知识的武装外，还必须加强实践环节。

只有加强了实践环节，才能更加深化理论知识的学习，也才能学得深、学的透，掌握的更牢固。

结构教学试验，只是土木工程实践环节的一个部分，但通过试验，应使同学们在经历了这部分实践环节后达到以下目的：

（1）通过试验，应是同学们了解和初步掌握结构试验的要求及试验全过程，加强同学们的实践动手能力。

（2）通过对试验过程中出现的各种现象的观察，对试验结果的分析和理论计算的比较，可使同学们对所学的结构理论知识与感性认识更好地结合起来，巩固和深化所学的理论知识。

（3）通过本指导书的学习，加上同学们的动手实践，可使同学们对结构试验所用仪器、仪表和试验设备有所了解，并初步掌握其使用原理，为今后从事土木工程专业的学习、科研、设计和施工打下坚实的基础。

2.试验注意事项及要求

为达预期目的，必须做好试验前的准备工作和试验后的分析，具体要求如下：

（1）预习有关的试验技术和结构设计理论，熟悉试验指导书内容，明确试验目的、要求、方法和步骤。

（2）对试验采用的仪表和设备的工作原理和安装调试方法都有一定的了解后才能使用。

（3）试验实践是培养学生动手能力的一个重要环节，因此，每个学生都必须亲自动手，分工协作，共同努力完成试验。

（4）试验过程中，要以科学的态度仔细观察和分析试验现象，如有异常现象，应及时报告指导老师。

（5）严格遵守实验室有关设备仪器使用的操作规程，按照使用要求使用试验用仪表及设备。

（6）及时整理试验数据，按时完成试验报告。

试验一钢筋混凝土简支梁的正截面破坏试验

一、试验目的及试验要求

试验目的：

1、直观认识混凝土梁的正截面破坏过程及最终的破坏特征。

2、明确判断混凝土梁的正截面破坏的三个标志。

3、掌握钢筋混凝土受弯构件的挠度及应变的测试方法。

4、通过试验，加深对理论知识的理解，为更好的掌握梁的正截面设计计算理论提供依据。

试验要求：

观察钢筋混凝土受弯构件在荷载作用下正截面的应变分布、裂缝出现及开展情况、挠度变化及破坏特征。

绘制实验梁的荷载—挠度图。

理解受弯构件正截面破坏特点。

二、试验观测项目

1、观测在各级荷载作用下，受压区混凝土的压应变变化情况。

2、观测在各级荷载作用下，受拉区纵向受力钢筋的应变变化情况。

3、观测在各级荷载作用下，沿梁截面高度方向上混凝土的纵向平均拉、压应变变化情况，以及中和轴的移动规律。

4、观测开裂荷载，裂缝的出现及开展变化发展情况。

5、观测支座位移及跨中挠度的变化情况。

6、观测梁的正截面破坏过程及最终的破坏特征。

三、试验方案

1、试件：

设计及加工钢筋混凝土梁一根

自主设计钢筋混凝土简支梁，在实验室提供的加载条件下能按照预定的破坏形态实现正截面破坏，参考下图施工。

将设计好的尺寸填入下表

几何尺寸

b×h×l（mm3）

砼等级

纵向钢筋

箍筋

架立筋

保护层厚度

（mm）

纯弯曲段

（mm）

2、支座形式：

采用简支，一端为固定铰支座，另一端为滚动铰支座。

3、测点布置及试验装置（参考下图）

四、试验设备，仪器及仪表

1、加载设备：

承载梁、静力台座、手动千斤顶

2、测力仪器：

荷载传感器，测力计

3、测试仪器：

YD—88应变仪

4、位移计：

百分表

5、裂缝：

放大镜、刻度放大镜

6、其他：

钢卷尺，红、蓝铅等。

五、试验过程

1、准备阶段：

（1）准备试验梁，涂刷大白浆，布置测点，粘贴应变片，试件安装就位，安装仪表、调试仪器等。

（2）作混凝土及钢筋的力学性能试验，确定各项指标。

（3）根据试件的原始资料，做理论计算，确定加荷方案。

2、试验阶段

（1）预加载：

按照预先确定好的加载方案先加1～2级，以观察试件各部分安装是否牢固，仪器、仪表是否正常工作，并及时排除故障，预载值不大于试件的开裂荷载值。

（2）分级加载：

按照预先确定好的加载方案逐级进行，每级间隔5～10分钟，并在加下一级荷载前读数。

注：

1、按标准荷载的20%分级算出加载值，自重、分配梁等作为初级荷载计入。

2、接近开裂荷载时，取标准荷载的5%为一级荷载，以找到开裂荷载值。

3、接近破坏时，加载也应适当加密，取标准荷载的10%为一级，直至破坏为止，并逐级记录数据。

六、整理、分析试验数据，完成试验报告

1、根据试件的设计原始数据，计算梁的抗弯极限承载力

2、绘制梁的裂缝展开图

裂缝开展图

3、根据试验数据，绘制沿梁截面高度方向混凝土平均拉压应变变化及中和轴移动规律。

4、绘制弯矩与压区混凝土应变（

）、受拉钢筋应变（

）的关系曲线。

5、根据试验数据，绘制弯矩与跨中挠度f的关系曲线。

6、描述梁的破坏过程及最终的破坏特征。

7、将理论计算值与梁的实际抗弯承载力作对比，分析产生差异的原因

钢筋混凝土简支梁的正截面破坏试验记录表

构件编号：

班级：

试验日期：

测点

编号

混凝土

应变测点1

混凝土

应变测点2

混凝土

应变测点3

混凝土

应变测点4

混凝土

应变测点5

钢筋

应变片1

钢筋

应变片2

梁挠度测点

表1

梁挠度测点

表2

梁挠度测点

表3

梁跨中

挠度

荷载值KN

读数

mm

应变值

με

读数

mm

应变值

με

读数

mm

应变值

με

读数

mm

应变值

με

读数

mm

应变值

με

读数

με

应变值

με

读数

με

应变值

με

读数

mm

沉降值

mm

读数

mm

沉降值

mm

读数

mm

沉降值

mm

挠度值

mm

试验数据整理说明：

1.混凝土应变测点使用基距L＝250mm的手持式应变仪测试，测得的读数为长度单位mm，不是应变值，需利用应变公式

计算出混凝土不同高度测点在每级荷载下所对应的应变值，式中

＝每级荷载所对应读数—初始荷载值0KN所对应的读数，

＝250mm。

以加载20KN时混凝土应变测点4为例：

应变

；而钢筋应变使用数显式应变仪测试，读取的读数直接显示应变值，无需除以

，仅每级荷载所对应读数—初始荷载值0KN所对应的读数即可。

2.梁挠度测点使用百分表测试，各级荷载下所对应的

。

试验二钢筋混凝土简支梁的斜截面破坏试验

一、试验目的及试验要求

试验目的：

1、直观认识混凝土梁的斜截面破坏过程及最终的破坏特征。

2、明确判断混凝土梁的斜截面破坏的三种形式。

3、掌握钢筋混凝土受弯构件的挠度及应变的测试方法。

4、通过试验，加深对理论知识的理解，为更好的掌握梁的斜截面强度验算依据。

试验要求：

观察钢筋混凝土受弯构件在荷载作用下斜截面的应变分布、裂缝出现及开展情况、挠度变化及破坏特征。

绘制实验梁的荷载—挠度图。

理解受弯构件斜截面破坏特点。

二、试验观测项目

1、观测在各级荷载作用下，受压区混凝土的压应变变化情况。

2、观测在各级荷载作用下，受拉区纵向受力钢筋的应变变化情况。

3、观测在各级荷载作用下，沿梁截面高度方向上混凝土的纵向平均拉、压应变变化情况，以及中和轴的移动规律。

4、观测开裂荷载，裂缝的出现及开展变化发展情况。

5、观测支座位移及跨中挠度的变化情况。

6、观测梁的斜截面破坏过程及最终的破坏特征。

三、试验方案

1、试件：

设计及加工钢筋混凝土梁一根

自主设计钢筋混凝土简支梁，在实验室提供的加载条件下能按照预定的破坏形态实现斜截面破坏的一种（斜压、剪压或斜拉），参考下图施工。

将设计好的尺寸填入下表

几何尺寸

b×h×l（mm3）

砼等级

纵向钢筋

箍筋

架立筋

保护层厚度

（mm）

纯弯曲段

（mm）

2、支座形式：

采用简支，一端为固定铰支座，另一端为滚动铰支座。

3、测点布置及试验装置（参考下图）

四、试验设备，仪器及仪表

1、加载设备：

承载梁、静力台座、手动千斤顶

2、测力仪器：

荷载传感器，测力计

3、测试仪器：

YD—88应变仪

4、位移计：

百分表

5、裂缝：

放大镜、刻度放大镜

6、其他：

钢卷尺，红、蓝铅等。

五、试验过程

1、准备阶段：

（1）准备试验梁，涂刷大白浆，布置测点，粘贴应变片，试件安装就位，安装仪表、调试仪器等。

（2）作混凝土及钢筋的力学性能试验，确定各项指标。

（3）根据试件的原始资料，做理论计算，确定加荷方案。

2、试验阶段

（1）预加载：

按照预先确定好的加载方案先加1～2级，以观察试件各部分安装是否牢固，仪器、仪表是否正常工作，并及时排除故障，预载值不大于试件的开裂荷载值。

（2）分级加载：

按照预先确定好的加载方案逐级进行，每级间隔5～10分钟，并在加下一级荷载前读数。

注：

1、按标准荷载的20%分级算出加载值，自重、分配梁等作为初级荷载计入。

2、接近开裂荷载时，取标准荷载的5%为一级荷载，以找到开裂荷载值。

3、接近破坏时，加载也应适当加密，取标准荷载的10%为一级，直至破坏为止，并逐级记录数据。

六、整理、分析试验数据，完成试验报告

1、根据试件的设计原始数据，计算梁的抗剪承载力

2、绘制梁的裂缝展开图

裂缝开展图

3、根据试验数据，绘制沿梁截面高度方向混凝土平均拉压应变变化及中和轴移动规律。

4、绘制弯矩与压区混凝土应变（

）、受拉钢筋应变（

）的关系曲线。

5、根据试验数据，绘制弯矩与跨中挠度f的关系曲线。

6、描述梁的破坏过程及最终的破坏特征。

7、将理论计算值与梁的实际抗剪承载力做对比，分析产生差异的原因。

钢筋混凝土简支梁的斜截面破坏试验记录表

构件编号：

班级：

试验日期：

测点

编号

混凝土

应变测点1

混凝土

应变测点2

混凝土

应变测点3

混凝土

应变测点4

混凝土

应变测点5

钢筋

应变片1

钢筋

应变片2

梁挠度测点

表1

梁挠度测点

表2

梁挠度测点

表3

梁跨中

挠度

荷载值KN

读数

mm

应变值

με

读数

mm

应变值

με

读数

mm

应变值

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读数

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应变值

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读数

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应变值

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读数

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应变值

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读数

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应变值

με

读数

mm

沉降值

mm

读数

mm

沉降值

mm

读数

mm

沉降值

mm

挠度值

mm

试验数据整理说明：

1.混凝土应变测点使用基距L＝250mm的手持式应变仪测试，测得的读数为长度单位mm，不是应变值，需利用应变公式

计算出混凝土不同高度测点在每级荷载下所对应的应变值，式中

＝每级荷载所对应读数—初始荷载值0KN所对应的读数，

＝250mm。

以加载20KN时混凝土应变测点4为例：

应变

；而钢筋应变使用数显式应变仪测试，读取的读数直接显示应变值，无需除以

，仅每级荷载所对应读数—初始荷载值0KN所对应的读数即可。

2.梁挠度测点使用百分表测试，各级荷载下所对应的

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此处忽略！

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