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《工程结构综合试验》

实验报告

姓    名                  

学    号                  

实验分组                  

专业班级                  

系    别                  

指导老师                  

试验日期                  

盐城工学院土木工程学院

第一部分 试验基础知识

1、结构试验的任务

2、建筑结构试验的作用

3、建筑结构试验的分类

4、结构静力试验分哪两种？各自的作用又是什么？

5、结构动力试验的作用？目前有哪些结构动力试验的方法？

6、真型试验、模型试验的概念？二者的优缺点？

7、电阻应变片的结构层及其作用？

8、简述试件试件时如何确定试件数量？

9、在进行结构动力模型试验试件设计时，相似条件有哪些？

10、常见的结构静力试验有哪些？

第二部分 试验

实验一、常用仪器设备的认识

一、试验目的

1、了解建筑结构常用试验方法及其特点；

  2、了解加载仪器设备的基本原理；

3、掌握常用仪器设备的使用方法。

二、结构实验室现有各种仪器设备的性能和用途

1、500t长柱压力机：压板间最大净高4米，加荷500t以内，液压伺服系统控制，电脑自动数据采集。可以做4米以下长度，500t以内吨位的各类长短柱的静压试验；配上特制的加载大梁，可以做各类受弯构件的静载试验。

   2、20t千斤顶加载反力架：可以可以做各类受弯构件的静载试验和2米以下、20t以内各类柱的轴压试验。

3、20t电液伺服加载反力架：可以可以做各类受弯构件的静载试验和2米以下、20t以内各类柱的轴压试验，以及20t以内的轴向拉伸试验。

4、WYC-300万能试验机：可以做300t以内的混凝土试块、砂浆试块的抗压试验。

5、WYC-60万能试验机：可以做60t以内的拉伸、压缩试验。

6、应变仪：DT515、DH3818、DH3816，作用：测量混凝土应变、钢筋应变，配位移计测位移。

三、画出常用拟静力试验装置

加载设备：双向千斤顶；反力墙；试验台座；荷载架等；如图示：

加载系统

 

四、问题讨论（题目自拟）

实验二、钢筋混凝土梁斜截面抗剪破坏试验

一、实验目的和要求

1．熟悉常用静力加载仪器、设备的操作方法和步骤；

2. 熟悉简支梁斜截面抗剪破坏试验的各个环节；

2. 掌握制定结构构件试验方案的原则，设计简支梁斜截面抗剪破坏试验的加荷方案和测试方案，并根据试验的设计要求选择试验测量仪器仪表；

 3．观察简支梁斜截面抗剪破坏试验试件从开裂、裂缝发展到主斜裂缝形成及试件破坏这几个阶段的受力与破坏全过程，掌握梁剪压破坏受各个临界状态截面应力应变图形的特点；

4．根据规范理论计算公式和试验结果，对试件极限承载力进行分析、评价。

二、试验仪器及设备

1．静力试验台座及反力架

2．加载用液压千斤顶 

3．荷重传感器及显示仪器

4．DH3818型静态电阻应变仪

5．读数显微镜及放大镜 

6．荷载分配梁、支座及支墩 

7．导线、钢板尺等其它仪器

三、试件特征及试验方法

1．试件特征 

梁截面为矩形200mm×300mm，梁长为2000mm。梁的主筋采用3Φ22（HRB335），箍筋采用Φ6 @200，混凝土强度C30

图2-1 梁的截面尺寸及配筋

2.试验准备

（1）按照加荷方案配备加荷设备，安装试件，固定加荷系统；

（2）用石灰水给试件的正反两个观测面刷白；

（3）用墨线弹出一定尺寸的方格网（方便观察裂缝发展）。

（4）按照观测方案，安装、调试测试仪器及仪表。

（5）将各测点进行编号，并记录试件初始缺陷或裂缝等。

3．试验装置

利用静载反力试验台上液压设备和荷载分配梁系统，对梁跨三分点处施加集中荷载，以便在跨中形成纯弯段。载荷装置如图2-2所示。

图2-2 加载装置及测点布置

1－百分表；2－混凝土电阻应变片

4．加载方法

荷载分级原则上是以正常使用阶段荷载标准值的20%为一级，开裂荷载附近加载量应适当减少，不宜大于正常使用阶段荷载标准值的5%。超过正常使用极限状态以后，每级加载量减少至荷载标准值的10%，接近极限承载能力时，每级荷载不宜大于5%。

四、测试内容（画出测点布置图）

在梁的剪跨段粘贴混凝土应变片，粘贴位置如图2-2，应变片的型号为Sz120-60AA, 电阻值、灵敏系数分别为199±0.2％Ω、2.086±0.20％，栅长×栅宽为5×60。

为了防止梁两端支座处的位移造成测量数据的误差，在梁两端支座中心处各布置一个百分表，测量支座的位移；梁纯弯段相对支座变形较大，布置三个百分表，测定梁对应位置的挠度，具体测点布置如图2-2。

五、试验结果整理

1、试件破坏过程

试验过程中，在弯剪段的受拉区边缘首先出现沿梁截面宽度方向的垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，斜向上延伸形成一些斜裂缝，裂缝出现时的荷载约为90kN。当荷载增加到约200kN时，产生一条较宽且贯穿的主斜裂缝，而且主斜裂缝迅速向加载点延伸；同时，混凝土应变片的应变值迅速增大，最后混凝土应变片的应变值发生溢出并被拉断；荷载达到约245kN时，构件发生剪切破坏。

2、裂缝图

                                                                                       

                                                                                     

3、荷载-位移特性

荷载-挠度曲线

4、荷载-混凝土应变特性

测点1                                           测点2

测点3                                          测点4

5、承载力分析

我国《混凝土结构设计规范》所建议的计算公式是采用理论与经验相结合的方法[46]，通过对大量的试验数据的统计分析得出：对集中荷载作用下的矩形、T形和I形截面的独立简支梁（包括作用有多种荷载，且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75％以上的情况），当仅配箍筋时，斜截面受剪承载力的计算为

                                           (2-1)

式中：—构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；

—计算截面的剪跨比；

—混凝土轴心抗拉强度设计值；

—矩形截面的宽度，T形截面或I形截面的腹板宽度；

—截面的有效高度；

—箍筋抗拉强度设计值

—配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；

—沿构件长度方向的箍筋间距。

用公式(2-1)对试件进行受剪承载力计算并与实测值进行比较分析。试验构件受剪承载力的实测值及计算结果见下表：

由表可知：试验构件的计算值较保守，计算值与试验值的差异较大，主要是因为规范建议的公式较保守，这具有它的合理性，因为钢筋混凝土梁的剪切破坏是脆性的，需要较大的强度储备。

六、讨论题

1．通过实测荷载-挠度和荷载-应变关系曲线，受弯构件斜截面破坏具有什么特征。

2．对试验中的某一现象进行讨论（题目自定）

实验三、钢筋混凝土简支梁受弯破坏试验

一、实验目的和要求

1．熟悉常用静力加载仪器、设备的操作方法和步骤；

2. 熟悉简支梁斜正截面抗弯破坏试验的各个环节；

2. 掌握制定结构构件试验方案的原则，设计简支梁正截面抗弯破坏试验的加荷方案和测试方案，并根据试验的设计要求选择试验测量仪器仪表；

 3．观察钢筋混凝土受弯试件从开裂、受拉钢筋屈服、直至受压区混凝土被压碎这三个阶段的受力与破坏全过程，掌握适筋梁受弯破坏各个临界状态截面应力应变图形的特点；

4．根据规范理论计算公式和试验结果，对试件极限承载力进行分析、评价。

二、试验仪器及设备

1．静力试验台座及反力架

2．加载用液压千斤顶 

3．荷重传感器及显示仪器

4．DH3818型静态电阻应变仪

5．读数显微镜及放大镜 

6．荷载分配梁、支座及支墩 

7．导线、钢板尺等其它仪器

三、试件特征及试验方法

1．试件特征 

梁截面为矩形120mm×180mm，梁长为2000mm。梁的主筋采用2Φ20（HRB335），箍筋采用Φ6 @150，混凝土强度C30。

图3-1 梁的截面尺寸及配筋

2.试验准备

  1、按照加荷方案配备加荷设备，安装试件，固定加荷系统；

2、用石灰水给试件的正反两个观测面刷白；

3、用墨线弹出一定尺寸的方格网（方便观察裂缝发展）。

4、按照观测方案，安装、调试测试仪器及仪表。

5、将各测点进行编号，并记录试件初始缺陷或裂缝等。

3．试验装置

利用静载反力试验台上液压设备和荷载分配梁系统，对梁跨三分点处施加集中荷载，以便在跨中形成纯弯段。载荷装置如图3-2所示。

图3-2 加载装置及测点布置

1－百分表；2－混凝土电阻应变片

4．加载方法

荷载分级原则上是以正常使用阶段荷载标准值的20%为一级，开裂荷载附近加载量应适当减少，不宜大于正常使用阶段荷载标准值的5%。超过正常使用极限状态以后，每级加载量减少至荷载标准值的10%，接近极限承载能力时，每级荷载不宜大于5%。

四、测试内容（画出测点布置图）

在梁的跨中按一定标距粘贴混凝土应变片，粘贴位置如图3-2，应变片的型号为Sz120-60AA, 电阻值、灵敏系数分别为199±0.2％Ω、2.086±0.20％，栅长×栅宽为5×60。

为了防止梁两端支座处的位移造成测量数据的误差，在梁两端支座中心处各布置一个百分表，测量支座的位移；梁纯弯段相对支座变形较大，布置三个百分表，测定梁对应位置的挠度，具体测点布置如图3-2。

五、试验结果整理

1、试件破坏过程

加载初期随着荷载的增加，混凝土的应变线性增加；当荷载达到开裂荷载时，在梁的纯弯段跨中截面下侧出现细而短的裂缝，并与梁轴线垂直相交，裂缝较细不易观察到；但是，混凝土应变片的读数和百分表的读数均有突变现象。随着荷载的进一步增大，梁截面上的弯矩也逐渐增大，裂缝宽度不断增大并向上扩展延伸；同时，在纯弯段间隔一定距离相继出现新的裂缝，在剪跨区开始出现裂缝。当荷载增加到一定值时，跨中纯弯段的竖向裂缝的宽度不断增大，并进一步向上延伸，形成几条竖向主裂缝；由于受压区混凝土面积不断减小，混凝土的压应力迅速增大。继续增加荷载，跨中附近的主裂缝突然增大并向截面上侧发展，受压区混凝土达到极限压应变，最后受压区混凝压碎而停止加载。

2、裂缝图

                                                                                       

                                                                                     

 3、荷载-位移特性

荷载-挠度曲线

4、荷载-混凝土应变特性

5、平截面假定验证

             

              

5、承载力分析

采用规范规定公式对试件受弯承载力进行计算得到极限承载力计算值，再与试验值进行比较，结果如下：

六、讨论题

1．通过实测荷载-挠度和荷载-应变关系曲线，受弯构件正截面破坏具有什么特征。

2．对试验中的某一现象进行讨论（题目自定）