趙軍楚留聲編
一、 試驗名稱：鋼筋混凝土梁正截面受彎效能試驗
（一）試驗目的
1.了解適筋梁、超筋梁和少筋梁的受力過程和破壞特徵以及配筋率對破壞特徵的影響。
2.驗證鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算理論和計算公式。
3.掌握鋼筋混凝土受彎構件的試驗方法及荷載、應變、撓度、裂縫寬度等資料的測試技術和有關儀器的使用方法。
4.培養學生對鋼筋混凝土構件試驗分析的初步能力。
（二） 試驗構件和儀器布置
1.試驗梁分三種，即、、，其幾何尺寸及配筋見圖1。
試驗梁製作時每根梁（或每盤混凝土）取150×150×150mm試塊三個，以確定混凝土強度。每種直徑和鋼筋取300mm長試件三根，以測定鋼筋的屈服強度、極限強度和延伸率。
2.加荷裝置和儀表布置
試驗梁放置於靜力試驗台座上，通過加荷架用千斤頂施加荷載。加荷裝置見圖2所示。每根梁布置百分表5塊，以測定跨中撓度。用電阻應變儀量測鋼筋和混凝土在各級荷載作用下的應變。
（三） 試驗準備工作
認真學習有關專業知識，了解鋼筋混凝土梁的正截面破壞形態。
（四） 試驗前在材料試驗機上對鋼筋試件和混凝土試塊進行試驗，以確定
鋼筋的屈服強度和極限強度、延伸率以及混凝土的立方體抗壓。根據測定的求出混凝土稜柱體抗壓強度、抗拉強度及彈性模量的試驗值。
圖1圖 2
（五） 估算開裂荷載
圖3為試驗梁加荷時的計算簡圖。純彎段cd的彎矩為
圖 3開裂彎矩按下式計算
mcr=0.292(1+2.5a1)ftbh2
式中b、h分別為試驗梁的寬度和高度。 。為鋼筋的截面積。，為鋼筋的彈性模量，取值2.1× mpa,為砼彈性模量。則開裂荷載為
（六） 估算破壞荷載
1.計算
max=ξα1fc/fy
min=0.45ft/fy
本試驗單排鋼筋a=35mm。
2.計算破壞彎矩
若≤ 表示試驗梁為少筋梁
則= 若 ＜≤ 表示試驗梁為適筋梁
則 x= fy as/(α1fcb
mu=α1fcbx(h0-0.5x
若＞ 表示試驗梁為超筋梁
則由 α1fcbx=σsas
解出x按下式計算破壞彎矩：
mu= σsas(h0-0.5x
3.計算破壞荷載
（七）試驗步驟
1．量測實際尺寸，熟悉儀表操作。
加荷載前，仔細量測試驗梁的長、寬、高、電阻應變片位置以及支座和加荷點位置的實際尺寸並作記錄。熟悉電阻應變儀、千斤頂、百分表和刻度放大鏡等儀表操作。
2.加荷方法
（1）確定加荷級差，每級載入值約為破壞荷載的10-15%，臨近開裂和破壞時應適當減少級差。
（2） 試加荷1-2級，檢查儀表反應是否正常。
（3）分級加荷，從0逐級增加到試驗梁破壞為止。每次載入後靜止2-5分鐘，待試驗梁變形趨於穩定後再量測各種資料，校核無誤後方可進行下一級載入。
（4）載入過程中應隨時注意觀察試驗裝置儀表工作是否正常，如有過大偏差應糾正後才能繼續載入。在試驗梁接近破壞時，應在梁下加安全支撐，當超過80%的破壞荷載後，應將易損儀表拆除，防止測試人員受傷及儀表遭受不必要的損失。
3.測試內容
（1）測定每級荷載下跨中正截面混凝土和鋼筋的應變、以及混凝土開裂時的極限拉應變和破壞時的極限壓應變。
（2）測定每級荷載下百分表的讀數，以確定跨中撓度和曲率。
（3）測定初裂荷載。
（4）用肉眼借助放大鏡觀察裂縫，用鉛筆標誌裂縫出現和開展過程，在裂縫頂端劃一短橫線註明相應的荷載值，並按出現的先後順序將裂縫編號，用刻度放大鏡量測指定位置的裂縫寬度。
（5）測定破壞荷載並記錄試驗梁的破壞特徵。
（6）用方格紙繪製裂縫分布圖。
（7）試驗結束後整理試驗資料，寫試驗報告。
（八）試驗報告
1.整理試驗結果並繪圖
（1）整理原始資料，剔除經判斷是錯誤的資料。
（2）根據百分表的讀數，消除支座沉降後繪製荷載（f）—撓度（f）曲線以及不消除沉降繪製沿梁長的撓度分布圖。
（3）根據鋼筋應變值繪製荷載（f）—鋼筋應力（）曲線
當≤時當≥時
（4）根據混凝土應變值繪出跨中截面應變圖，並標明破壞時測得的混凝土極限壓應變的值。
（5）繪製裂縫形態圖
（6）有餘力的同學可在教師指導下繪製彎矩（m）-曲率（φ）圖
2.試驗報告的主要內容及格式
（1）試驗報告封面內容
專業、班級、姓名、報告日期、指導教師
（2）試驗名稱
（3）試驗目的
（4）試驗構件、加荷裝置、儀表布置
包括試驗梁編號、尺寸、實測混凝土立方體強度及鋼筋屈服強度、極限強度、延伸率。畫出加荷裝置圖，說明載入方法及程式。
（5）試驗現象的描述
描述試驗梁從載入到破壞的過程中，鋼筋和混凝土的應力、應變及撓度變化的情況，裂縫的出現、發展情況，最終的破壞形態，可以結合應力應變曲線，荷載撓度曲線及裂縫圖說明。
（6）繪出全部試驗曲線（f-f、f-，截面應力圖）和裂縫圖。
（7）試驗結果與理論計算值比較。
按照試驗梁的實際尺寸以及混凝土、鋼筋的實際強度分別計算開裂荷載、破壞荷載的理論計算值，並與試驗結果進行比較，如二者相差較遠，應分析原因。
（8）對其他自己感興趣的問題的說明。
（9）結論。
二、試驗名稱：無腹筋梁斜截面受剪效能試驗
（一）試驗目的
1.了解斜拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞對應的的受力過程和破壞特徵以及剪跨比對破壞特徵的影響。
2．驗證斜截面受剪承載力的計算公式。
3．其他同正截面受彎效能試驗。
（二）試驗構件：
試驗梁編號為，其截面及配筋同梁，但不配箍筋。
（三）加荷裝置和儀表布置
加荷裝和百分表布置同受彎效能試驗。
砼電阻片位置及加荷簡圖如圖所示：a=500mm
圖 4（四）估算梁斜截面承載力及計算破壞荷載：
如圖4所示，剪跨比：，……
分別取=1,2,3,4，並計算斜截面承載力
其中係數反映剪跨比的影響，係數反映縱筋配筋率的影響，係數反映截面尺寸的影響。對於集中荷載作用下的獨立梁，αc=1.75/(λ+1.
0)，當剪跨比時，取；當時，取。縱筋配筋率影響係數可取，當％時，取％；當％時，取。截面尺寸影響係數可取，當小於800mm時，取；當≥2000mm時，取2000mm。
根據本次試驗情況，公式轉化為：
=1時，取1.5： =0.70
=2時，取2： =0.58
=3時，取3： =0.44
=4時，取3： =0.44
則估算破壞荷載：。
（五） 試驗步驟和試驗報告同正截面受彎試驗
三、試驗名稱：鋼筋混凝土柱正截面受壓效能試驗
（一）試驗目的
1.了解鋼筋混凝土柱受拉破壞（大偏心受壓破壞）和受壓破壞（小偏心受壓破壞）以及軸力偏心距e0對破壞特徵的影響。
2.驗證鋼筋混凝土受壓構件正截面承載力計算理論和計算公式。
3.掌握鋼筋混凝土受壓構件的試驗方法及荷載、應變、變形、裂縫寬度等資料的測試技術和有關儀器的使用方法。
4.培養學生對鋼筋混凝土構件試驗分析的初步能力。
（二）試驗構件：
試驗柱編號為z1-z6，其截面及配筋如圖5所示。偏心距分別為15mm、30mm、60mm、90mm、120mm和150mm。試驗柱製作時每根柱（或每盤混凝土）取150×150×150mm試塊三個，以確定混凝土強度。
每種直徑和鋼筋取300mm長試件三根，以測定鋼筋的屈服強度、極限強度和延伸率。
圖5（三）加荷裝置和儀表布置
百分表布置、砼電阻片位置及加荷簡圖如圖所示：偏心距分別為15mm、30mm、60mm、90mm、120mm和150mm。
圖 6（4）估算試驗柱承載力及計算破壞荷載：
分別取6組試驗中構件偏心距e0不同尺寸，初步判斷構件的大、小偏壓情況。本部分內容參考《混凝土基本原理》受壓構件承載力部分。以大偏壓為例。
基本內力圖形：
（ab）
圖大偏心受壓極限狀態應力圖
由沿構件縱軸方向的內外力平衡，可得
由截面上內、外力對受拉鋼筋合力點的力矩平衡，可得
可先利用圖中大偏心受壓應力狀態圖對縱向壓力作用點取矩的平衡條件得
式中es—軸向壓力作用點至縱向受壓鋼筋合力點之間的距離，es=ei-h/2+as，當n作用於及以外時es為正值； 當作用於及之間時es為負值。
求得x（）值後可能有幾種情況：
① 如，為大偏心受壓構件，將代入到大偏心受壓構件基本計算公式（2）即可求出軸力設計值n。
② 如，為小偏心受壓構件，此時應式中的fy用σs代替，由小偏心受壓基本公式重新聯立求解x（），並應類似於第一種情況判斷的範圍，根據x（）值範圍分別求出軸力設計值n。
則估算破壞荷載：。
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