综合性实验指导书

实验名称：钢筋混凝土梁、板的静力实验

实验项目性质：综合性、设计性实验

所涉及课程：建筑结构试验

计划学时：2学时

一、实验目的

1．了解静态电阻应变仪的基本工作原理，掌握静态电阻应变仪的使用方法、步骤。

2．通过试验，掌握小型钢筋混凝土梁构件的一般静载试验方法、步骤，试验结果的整理分析及表达方法。

3．掌握有关仪器的使用方法。

二、实验内容

通过模型设计，测试钢筋混凝土模型梁、板纵筋应变、混凝土应变及挠度等，使学生进一步掌握钢筋混凝土构件破坏机理，巩固学生掌握结构试验常用的静态电阻应变仪和机械式仪表的使用方法和试验技术。

三、实验（设计）仪器设备和材料清单

1．百分表及其表座5套。

2．放大镜2只。

3．读数显微镜2个。

4．静态电阻应变仪2套。

5．荷重传感器1套。

6．加载装置：千斤顶、油泵、支座、支墩、分配梁、安全托架等。

四、实验要求

1．试件及加载装置

配筋图：

实测尺寸：高h=  mm，宽 b=   mm，

钢筋保护层厚度c=  mm，A_s=   mm

图2-1 配筋及仪器布置图

图2-2 加载装置

2．计算简图

3．开裂荷载计算

当弯曲正应力达到受拉区砼抗拉强度时，砼开始开裂，则有

式中：——开裂弯矩；

——构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩，

——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，；

——混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数，矩形截面取1.55。

——混凝土轴心抗拉强度标准值。

4．使用状态短期试验荷载计算

式中：f_y——钢筋实测屈服强度。

5．承载力极限荷载计算

式中：f_u——钢筋实测极限强度。

6．测试内容

（1）各级荷载下梁指定测点的挠度。

（2）梁的开裂荷载及各级荷载下裂缝宽度和开展情况。

（3）各级荷载下主钢筋的应变。

（4）各级荷载下梁跨中截面混凝土的应变变化。

（5）梁的破坏荷载。

（6）梁的破坏情况与特征。

五、实验步骤及结果测试

1．人员分工

（1）加载1人。

（2）百分表测读2人（一读一记）。

（3）钢筋应变仪测读2人（一读一记）。

（4）裂缝观测1到2人。

（5）混凝土应变测读2 （一读一记）。

（6）钢筋应变测读1人。

2．试件的考察：试件的跨度、截面、钢筋位置、保护层厚度等实际尺寸及初始挠曲、变形、裂缝和其他缺陷，作详细量测和书面记录、绘详图。钢筋位置与保护层厚度可先用保护层探测仪测定，再于试验结束后敲开试件保护层实测校对。

3．试件表面用白色涂料扫白一道，再用铅笔画出10×10cm方格网。

4．计算试件的开裂荷载、使用状态短期试验荷载、承载力试验荷载和各级试验加载值，绘出加载程序图。

5．试件安装就位后，检查支墩、支座和分配梁支座等是否符合要求。

6．检查安装的仪表是否符合要求并调零。

7．预载试验：分2～3级进行。每级荷载值不大于计算使用状态短期试验荷载值的20%。应注意预载总值不应超过计算开裂荷载的70%。每级荷载持续时间不小于10min后测读、记录，观察仪表的工作是否正常，人员分工是否协调。如不正常应及时调整解决，然后卸载。

8．使用状态短期荷载试检和承载力试验

（1）荷载取值

使用状态短期荷载之前，每级取不大于使用状态短期荷载的20％，试件自重及仪器调零前放到试件上的加载设备重量等，应计入第一级荷载中。

加载到达计算开裂荷载的90%以后，每级宜减为不大于使用状态短期荷载的 5%；裂缝出现以后再恢复按20%使用荷载分级施加，直到使用状态试验荷载；

到达使用状态试验荷载值后，每级宜减为不大于使用荷载值的10%施加；

到达计算承载力极限荷载值的90%以后，每级宜减为不大于使用状态荷载值的 5％施加；若采用液压加载，此时可不必要持载10min。每级加载后观测、记录后即开始下一级加载，直至试件出现破坏标志。

准确记下最大荷载值。液压加载应注意始终保持荷载指示值稳定不变。

（2）每级荷载持续时间

一般不小于10min，并要求每级相等；

在使用状态短期试验荷载下，应不小于30min。

（3）观测与记录

每级荷载持续时间到达后均应测读和记录，并对试件的变化情况加以描述；记录应边记边整理，发现到达控制特征值或数据异常，应及时通报。

荷载到达计算开裂荷载值的90%以后，应用放大镜随时观察寻找裂缝出现；开裂后用铅笔在裂缝近旁跟踪描画，直至读数时划上荷载级标示横线段，注上荷载级别。

裂缝宽度量测：在试件两侧面于受拉主钢筋底边等高处，选择三条目估最大的裂缝，用读数显微镜量测，记下三条中最大值为最大裂缝宽度。

（4）受弯承载力极限标志：

①受拉主钢筋为有明显流限的，其应力达到屈服强度，且拉应变达到0.01；受拉主钢筋为无明显流限的，拉应变达到0.01；

②受拉主钢筋拉断；

③受拉主钢筋处最大裂缝宽度达1.5mm；

④试件挠度达到跨度的1/50；

⑤受压区混凝土压坏。

（5）试验到达承载力极限标志出现后，卸下仪表，按方格坐标在四面展开图上描下四面的破坏情况，记录破坏特征。也可以在裂缝观察时，边观测边把裂缝描在图上。

（6）各项记录、数据应经指导老师签审后带走，并妥善保管，以备整理数据和编写试验报告使用。使用后与试验报告一并缴交，供批改试验报告时查对。

9．试验成果计算

（1）长期挠度值

短期效应组合弯矩值计算M_s

长期效应组合弯矩值计算M_l

式中：g_k——构件自重（包括梁重+设备重）；

Q_k——扣除结构自重后的实际加载值（使用状态短期试验荷载）；

l₀——构件的计算跨度；

γ_q——准永久值系数，可取0.5。

使用状态短期试验荷载下挠度实测值

=使用状态短期试验荷载下挠度试验值+构件自重产生的挠度值。

长期效应组合挠度增大系数

长期挠度值      

（2）抗裂检测系数计算

开裂（荷载Q_cr）内力实测值

按荷载短期效应组合的设计值S_s计算

按荷载长期效应组合的设计值S_l计算

在荷载短期效应组合下的抗裂检验系数实测值

在荷载长期效应组合下的抗裂检验系数实测值

（3）承载力检验系数计算

承载力极限荷载实测值

荷载效应组合的设计值S 计算

承载力检验系数        

六、考核形式

1．实验考核办法

一般课程实验考核，采用日常考核、操作技能考核和评阅实验报告等多种形式。

日常考核的主要内容：预习情况、实验原始记录、数据分析与处理能力和出勤率。

操作考核的主要内容：实验原理、实验理论、实验技术和实验方法，实验仪器设备的操作技能、实验常见问题的分析与处理。

2．实验成绩评定

（1）课程实验成绩按教学大纲要求按比例归入课程总成绩。

（2）课程实验旷到一次者，成绩以不及格论。课程实验成绩不合格者，不得参加该门课程的考试。

（3）考核成绩，可按优、良、中、及格、不及格五级记分制进行评定，但在计算成绩时，需按以下办法转换成百分制。

优秀：90～100分；良好：80～89分；中等：70～79分；及格：60～69分；不及格60分以下。

（4）课程实验成绩不及格者必须重修，重修学生所发生的耗材等费用自理。

（5）在评阅实验报告时指导教师若发现有抄袭作弊现象，上报院教学指导小组，学院对当事人按学籍管理办法处理，实验成绩以不及格论处。

七、实验报告要求

试验报告应包括：试验名称、试验目的、仪器设备名称、规格、量程，试验记录及结果等。

八、思考题

1．根据应变片测得值，能否反映出梁的平截面假定原理？

2．为什么要采用分配梁加载，用两个作动器代替分配梁是否可行？