少筋斜拉试验报告

1 实验目的

观察混凝土梁斜压破坏形态；观察加载过程中裂缝发展情况，理解构件破坏机理；了解钢筋受力情况（应变、是否屈服等）。

2 实验内容

试验方案设计；试件设计；观察试件加载情况；数据处理分析。

3 加载装置

本试验加载设备为千斤顶。采用两点集中力加载，跨中为纯弯段，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。梁受剪试验取L=1800mm，a=100mm，b=150mm，c=1300 mm。

4 测量内容

1.纵筋应变

2.混凝土平均应变

3.箍筋应变

4.挠度

5.裂缝

5试验结果整理

5.1实验原始数据整理

试件代号：QC1

试验时间：2010年11月14日

构件设计

试件的主要参数：

试件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝120×200×1800mm；

混凝土强度等级：C20；

纵向受拉钢筋的种类：HRB335；

箍筋的种类：HPB235；

纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm；

试件的配筋情况见下图及下表。

word/media/image7_1.png

混凝土

混凝土立方体试块抗压强度

混凝土棱柱体试块轴心抗压强度

钢筋

5.2荷载与纵筋关系：

word/media/image13_1.png

荷载与纵筋关系

5.3荷载与箍筋

word/media/image14_1.png

5.4荷载与挠度关系：

word/media/image15_1.png

荷载与挠度关系

结论：荷载与挠度基本上呈线性关系，较梁的另外两种破坏形式，剪压破坏梁的挠度较大，梁具有较好的延性。

5.5荷载与曲率:

5.6加载过程裂缝图片

6 计算承载力

斜截面抗剪承载能力计算：

得

正截面承载能力计算：

该梁为超筋梁

得

试件最终受到斜拉破坏，斜截面的承载力为80.327KN，比预估的58.2KN要大。而正截面没有破坏，故无法得知其承载力。

7 结论

当剪跨比 λ 较大时（一般 λ ＞ 3 ，均布荷载下为跨高比 l/ h＞ 9 ），常为斜拉破坏。这种破坏现象是斜裂缝一出现就很快形成一条主要斜裂缝，并迅速向受压边缘发展，直至将整个截面裂通，使构件劈裂为两部分而破坏。其特点是整个破坏过程急速而突然，破坏荷载比斜裂缝形成时的荷载增加不多。斜拉破坏的原因是由于余留截面上混凝土剪应力的增长，使余留截面上的主拉应力超过了混凝土的抗拉强度。

适筋梁受扭试验报告

1试验目的

观察混凝土梁受扭破坏形态；观察加载过程中裂缝发展情况，理解构件破坏机理；了解钢筋受力情况（应变、是否屈服等）。

2试验内容

试验方案设计；试件设计；观察试件加载情况；数据处理分析。

3 加载装置

采用自行研发的混凝土梁受扭试验装置进行试验。此装置利用前述受弯和受剪装置的底部大梁，，在其两侧和两端防止了四个千斤顶。在单调受扭情况下，对焦的两个千斤顶同步施加相等的力，则可以认为在梁两端同时施加了相等的扭矩，梁中部端受纯扭。若也利用另外对角的千斤顶，可以实现循环受扭。

4 量测内容

4.1扭矩

由千斤顶施加力可读出施加的荷载，荷载乘以加载点至梁中线的距离，得到扭矩。

4.2转角

在试件上预埋钢筋，然后将木块黏在钢筋上，并将测角仪用小螺丝固定在木块上。连接好测角仪导线至相关仪器，可以得到实测转角。

4.3纵向钢筋和箍筋应变

在纵向钢筋和箍筋上布置应变片测试钢筋应变。应变片的黏贴位置见下图：

适筋受扭梁钢筋上应变测点布置图

4.4裂缝

试验前将梁两侧面用石灰浆刷白，并绘制50x50mm的网格。实验时借助放大镜和手电筒用肉眼查找裂缝。构件开裂后立即对裂缝的发生发展情况可进行详细观测，用读书放大镜及钢直尺等工具测量各级荷载作用下的裂缝宽度、长度及裂缝间距，并采用数码照相机拍摄后手工绘制裂缝展开图，对于才绘制裂缝的宽度应在结构构件的侧面相应于受拉主筋高度处量测；斜裂缝的宽度应在斜裂缝与箍筋交汇处测量。

4.5扭矩与转角关系

根据实测结果，将扭矩作为纵轴，转角作为横轴，可以绘制出扭矩—转角的关系曲线，根据该曲线可以观察得到开裂扭矩、极限扭矩以及对应的转角。

4.6梁受扭承载力分析

根据试件的几何、材料信息，采用有关规范及资料的有关公式，可以计算得到梁试件的受扭承载力。将计算值和试验值进行比较分析，并分析二者差异的原因。

5试验结果整理

5.1试验对象的考察与检查

试件代号：NC2

试验时间：2010年12月17日

试件尺寸（矩形截面）： 。

混凝土强度等级：

强度标准值: ，；设计值：，。

纵向受拉钢筋的种类及强度指标：。强度标准值为：，设计值为，。

箍筋的种类及强度指标：。强度标准值为：。

纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm。

试件的配筋情况见下图：

适筋梁受扭试件配筋图

上表为适筋梁配筋情况说明表

由于扭矩引起的剪应力在截面四周最大，并为满足扭矩变号的要求，抗扭钢筋应由抗扭纵筋和抗扭箍筋组成。抗扭纵筋应沿截面周边均匀对称布置，且截面四角处必须放置，其间距不应大于 200mm ，也不应大于截面宽度 b，抗扭纵筋的两端应按受拉钢筋锚固长度要求锚固在支座内。

抗扭箍筋必须采用封闭形式并沿截面周边布置。当采用复合箍筋时，位于截面内部的箍筋不应计入受扭所需的箍筋面积。每边都能承担拉力，故箍筋末端弯钩应大于 135 ° （采用绑扎骨架时），且弯钩端平直长度应大于 5 dsv （ dsv 为箍筋直径）和 50mm ，以使箍筋未端锚固于截面核心混凝土内。

5.2裂缝及破坏情况描述

在扭矩作用下，在其截面长边最薄弱处产生一条与构件纵轴呈45角的斜裂缝，并迅速向相邻两面以螺旋形延伸，形成三面开裂、一面受压的空间扭曲面，在外扭矩的作用下，纵筋和箍筋首先达到屈服强度，然后混凝土被压碎而破坏。这种破坏与受弯构件的适筋梁类似，属延性破坏，此类受扭构件为适筋构件。

5.3荷载—箍筋应变曲线

荷载——箍筋平均应变关系曲线

5.4荷载—纵筋应变关系曲线

荷载—纵筋平均应变关系曲线

5.5扭矩—转角关系曲线

扭矩—转角关系曲线

从图中可以看出，裂缝出现前，截面扭转角很小， T与 θ为直线，其斜率接近于弹性抗扭刚度。裂缝出现后，由于钢筋应变突然增大， T-θ曲线出现水平段，配筋率越小，钢筋应变增加值越大，水平段相对就越长。随后，扭转角随着扭矩增加近似地呈线性增大，但直线的斜率比开裂前要小得多，说明构件的扭转刚度大大降低，且配筋率越小，降低得就越多。试验表明，当配筋率很小时会出现扭矩增加很小甚至不再增大，而扭转角不断增加而导致构件破坏的现象。

6受扭承载力分析

少筋梁受扭承载力可由《混凝土结构设计规范》中的相关公式求得，具体计算步骤如下：

抗扭纵筋面积为:

抗扭箍筋面积为：

纵筋配筋率为：

所以 极限扭矩为：

所以 极限荷载为：

由以上分析可看出，理论上试件的极限扭矩小于实际加载中的极限扭矩，这是因为计算极限扭矩的公式中的一些参数也是有实验得到，并不能够与本试验完全符合，另外，理论计算偏于安全，故计算得到的极限承载力比实际构件的极限承载力要低。

7结论

配有适量纵筋和箍筋的矩形截面构件在扭矩作用下，裂缝出现前，钢筋应力很小，抗裂扭矩 Tcr 与同截面的素混凝土构件极限扭矩 Tu 几乎相等，配置的钢筋对抗裂扭矩 Tcr 的贡献很少。

裂缝出现后，由于钢筋的存在，这时构件并不立即破坏，而是随着外扭矩的增加，构件表面逐渐形成大体连续、近于 45 ° 方向呈螺旋式向前发展的斜裂缝，而且裂缝之间的距离从总体来看是比较均匀的。此时，原由混凝土承担的主拉力大部分由与斜裂缝相交的箍筋和抗扭纵筋承担，构件继续承受更大的扭矩。