土木工程试验报告.docx
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土木工程试验报告.docx
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土木工程试验报告
实验报告
学生姓名:
学号:
班级:
指导教师:
一、实验室名称:
土木工程结构实验室
二、实验项目名称:
钢筋混凝土梁设计制作与加载量测实验
三、实验原理:
1.实验前根据相关参数确定混凝土的配合比,致使其达到预期设计强度,并计算钢筋的相关尺寸
2.实验时通过对压力机的相关参数的设定确定压力机的加载速度与大小,测定梁的挠度,观察裂缝发展情况,并让计算机自动记录相关数据作为分析与研究的对象
四、实验目的:
1.掌握制定混凝土结构构件试验方案的原则,设计钢筋混凝土简支梁的制作方案、受弯破坏的加荷方案和测试方案。
2.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
3.通过本试验,掌握钢筋混凝土基本构件的设计方法、施工方法及检测方法。
4.熟悉常用钢筋混凝土构件制作及测试系统的组成,能根据试验设计量程和精度要求正确选择试验设备和测量仪器。
5.初步掌握试验测量数据的整理和分析技术,能正确撰写试验报告。
6.深化所学知识,培养学生动手能力和创新能力,提高学生的科研兴趣
五、实验内容
1.量测不同形式荷载作用下试验梁的挠度。
2.估计试验梁的开裂荷载,观察裂缝的出现。
3.量测试验梁裂缝的宽度和间距,记录试验梁破坏时裂缝的分布情况。
4.估计试验梁的破坏荷载,观察试验梁的破坏形态,实测试验梁的破坏荷载。
六、实验器材(设备、元器件):
1.试件--钢筋混凝土梁3根、尺寸及配筋如图所示。
混凝土强度等级为C30,箍筋为HPB300,间距200,纵筋HRB335,4根
制作和养护特点:
常温制作与常温养护
250
1500mm
250
100
2.50t液压千斤顶,加载平台,反力架,支座及支墩,百分表,千分表,传感器
七、实验步骤:
1、搜集相关的知识材料,查找相关信息,制作初步设计计算书;计算书包括钢筋混凝土简支梁的制作方案(包括构件截面设计、采用的材料参数(配合比和材料用量)、配筋量等)、受弯破坏的加荷方案(包括荷载分级、加荷制度等)和测试方案(包括测点布置以及加载设备、试验数据采集系统的选用等)。
2、混凝土配合比设计
根据初步设计方案,进行混凝土配合比设计,确定水泥、石子、砂子的用量及水灰比。
混凝土配合比计算
(1)基本资料
1 设计要求混凝土强度C30,
强度保证率为95%,根据表5-29,取
;新拌混凝土坍落度为30~50mm。
2 所用原材料
水泥:
强度等级为42.5MPa的普通水泥。
富余系数为1.1(即实测强度为
),密度
。
粗骨料:
碎石,
表观密度
含水率
。
细骨料:
中砂,表观密度
,含水率
。
3 梁长
,宽
,高
,即体积
。
(本来是h=200mm,做实验的时候h=250mm)
(2)初步配合比的计算
混凝土施工配制强度计算由配置强度公式(5-24)有
初步确定水灰比(W/C)由强度公式(5-26)有
耐久性检验,查表5-22,水灰比最大允许值为0.65。
计算水灰比满足耐久性要求,故现取初步水灰比为0.54.
初步估计单位用水量(W)根据已知的坍落度
,
,查表5-11,可得:
初步估计砂率[S/(S+G)]根据碎石最大粒径
,水灰比
,查表5-13,有:
单位水泥用量(C)
耐久性检验,查表5-22,允许最小水泥用量为
,满足要求,故选用水泥用量为
计算粗,细骨料用量取
,故:
由
注意:
a.上式代入的砂密度
与碎石密度
均为干密度。
b.上述所查表格均源于《建筑材料》一书。
联立上两式得:
初步配合比为:
故一根梁所用各项材料为:
用水量:
W=185*0.0375=6.9kg
水泥:
C=343*0.0375=35.7kg
中砂:
S=661*0.0375=24.8kg
碎石:
G=1178*0.0375=44.2kg
3、钢筋下料
绘出所设计钢筋混凝土简支梁的详细钢筋下料图,结合采用的混凝土配合比,从整根钢筋中取部分进行加工,制作受力纵筋和箍筋。
4、制作钢筋混凝土构件
扎钢筋笼,支模。
找一干净空地,放上预先计算好的水泥量,围成一圆形后按比例加水,中砂,碎石搅拌。
将筋笼放入梁模板内,搅拌混凝土并浇筑试件,养护成型。
5、加载试验
1 28天龄期时,拆掉模板,并将钢筋混凝土搬运至相应地点
2 在教师指导下由学生安装试验梁,按拟定的剪跨比调整试验梁上加载点的位置,布置仪表。
3 记录试验梁编号、尺寸和有关数据及指标。
4 检查仪表,调整仪表初读数。
5 利用计算机程序控制压力机加载。
6 注意观察试验梁上是否出现斜裂缝。
并在第一条斜裂缝出现后继续注意观察斜裂缝的出现和开展情况。
7 加载至试验梁破坏,记录千分表读数。
8 卸载。
记录试验梁破坏时的裂缝分布情况及承载力情况。
6、试验数据分析,完成试验报告
试验报告内容包括:
1)试件实际尺寸(宽b、高h),制作及养护条件,试件外观特征;
2)试验记录表格.,试件裂缝分布图等;
3)根据试验记录整理出的试验曲线,包括荷载-混凝土应变关系曲线,荷载-跨中挠度曲线,荷载-曲率曲线等
4)试验结果分析讨论,包括试验现象及试件受力情况分析、预测偏差出现的原因,以及整个试验的体会与心得,要求图文并茂。
八、实验数据及分析结果
加载实验相关数据如下表
试件
截面尺寸(宽*高)
受荷载形式
最大承载力
最大位移
时间(S)
1
250*100
集中力三点受荷
29.8
70.176
234.885
2
100*250
集中力三点受荷
75.7
36.675
289.938
3
100*250
梁中部均匀受荷
67.7
18.929
369.122
1.在平放梁中点处作用集中载荷受压结果如图1所示,刚开始线弹性阶段没有裂缝,挠度很小。
后来有裂缝,但挠度还不明显。
最后钢筋屈服,裂缝宽,挠度大,直到荷载到达最大值,上部混凝土压碎,钢筋完全屈服,梁承载能力降低。
本过程出现的最大承载能力为29.8kN,出现最大荷载的时间在130s,最大挠度70mm。
梁在平放条件下受到集中荷载,破坏时间较短,近似于脆性破坏,在工程实际应用情况中应该避免采用类似结构,以免出现突发的破坏状况,危害公众安全。
1
图1
2.在竖放的;梁中点处施加集中荷载受压结果如图2所示。
荷载连续增大,裂缝比较集中,形成一条主裂缝并且发展可快速,在270s左右达到最大荷载承载力75.7kN,之后承载力急剧下降,在290s左右混凝土完全压碎,钢筋屈服,构件彻底破坏。
与平放的梁相比,刚度提升明显,承载力提升3倍左右,梁所能承受载荷时间大大加长,在实际工程应该推广应用,有利于结构出现问题的及时发现与解决,并延长构件工作时间,在突发情况发生时更容易撤离。
图2
3.在竖着放的梁中段施加均布荷载受压结果如图3所示,可见在梁的中端均匀分布有三条明显裂缝,梁上斜向裂缝较少,在短暂出现一个峰值之后,在340s左右出现最大承载力67.7kN,最大位移19mm,再加压直至混凝土压碎退出工作。
这种加载方式最贴近实际梁的受力方式,可以适应大多数建筑构造要求,同时在荷载作用下破坏所用时间最长,有利于人们在突发情况下的有准备的的撤离,保障公众安全。
图3
九、实验结论:
1.不同载荷加载方式和梁的受力方式对梁受力破坏结果有明显不同的影响。
均布荷载对梁的承载能力要求较低,应充分利用这一点,在建筑中分散集中力加大构件承载能力。
2.梁在相同截面尺寸下,竖着放比平着放承载力要大很多且破坏所需时间更长,有利于结构的安全性,刚度更大,平放不易于观察结构的破坏,发生危险的可能性增大。
3.梁受剪力与弯矩共同作用而破坏。
随着荷载的增大,梁的剪弯区内陆续出现几条裂缝,其中一条为主裂缝,主裂缝出现后,梁承受的荷载继续增加,而主裂缝延伸至混凝土顶端时,顶端被压碎,混凝土完全破坏。
十、总结及心得体会:
通过此次实验,我比较清楚的了解了钢筋混凝土破坏的过程及其特征,加深了对书本理论知识的理解,掌握了常规实验仪器的选择和使用操作方法,学会了压力机及其操作软件的使用方法极其工作原理,提高了自己的动手能力与实践能力。
学会实验数据的整理与分析,提高了自己分析与处理数据的能力。
十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议:
1.本次试验目的明确,对动手能力有较好的锻炼,但是同学们的参与度有待提高,不能满足每个同学都得到锻炼的效果。
2.此次试验以完全手工搬运为主,手套数量不足,容易受伤且耗费劳动力,应该把实验室的拖车加以利用,降低风险系数并提高工作效率。
3.本次试验的试件规格尺寸不大符合实验要求,表面非平整光滑,导致数据结果出现误差,以后实验应注意模板的安装工作及混凝土表面的整平。
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- 土木工程 试验报告