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钢筋混凝土适筋梁四点弯曲加载实验的受力研究

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辛思远

摘要：钢筋混凝土适筋梁在我国的应用极为广泛，一方面由于其延性破坏的特点明显优于超筋梁和少筋梁的没有征兆的脆性破坏，另外一方面在破坏的时候梁上部混凝土被压碎而下部钢筋受拉屈服，因而材料得以充分发挥。本文将以适筋梁的实验为基础，对其承载力和变形性能进行研究，探究混凝土适筋梁的力学特性。

关键词：钢筋混凝土适筋梁；变形性能；应变值；平截面假定的验证

1引言

实验目的：（1）了解适筋梁的受力过程和破坏特征

（2）验证钢筋混凝土正截面承载力计算理论和计算公式

（3）掌握钢筋混凝土受弯构件的试验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术和有关仪器的使用方法。

实验方法：为了探究钢筋混凝土适筋梁的受力性能，采取贴应变片的方法获得在持续加载过程中梁内钢筋（应变片预埋进去）的应变和梁的各个表面的应变情况，即可得到相应的受力曲线。

2实验材料

2.1HRB400级的钢筋，；纵筋2根直径为20的钢筋，=628

2.2C30的混凝土；b=150，h=300

2.3150试块，用以确定混凝土的强度。

2.4300长的HRB400钢筋，用以确定钢筋的屈服强度、极限强度和延伸率的大小。

3试验装置

试验梁放置于静力试验台座上，通过加荷架用千斤顶施加荷载。加荷装置见图1所示。每根梁布置百分表5块，以测定跨中挠度。用电阻应变仪量测钢筋和混凝土在各级荷载作用下的应变（见图2）。

4试验步骤及实验现象：

4.1量测实际尺寸，熟悉仪表操作

加载前所需要的准备工作是测量试验梁的长、宽、高、电阻应变片位置以及支座和加荷载位置的实际尺寸并做记录。

4.2加荷方法

（1）本实验为适筋梁，开裂所对应的千斤顶的荷载30kN左右，取其1/15，在开裂前荷级差为2kN。（2）极限弯矩所对应的千斤顶的荷载为150kN，在开裂后的荷级差取为20kN，加荷至快要达到破坏时适当减小级差。（3）分级加载，从0逐渐增加到试验梁破坏为之。每次加载后静止2—5min，待试验梁变形趋于稳定后由指定同学读取和记录相关数据，核对无误后进入下一加载环节。

4.3测试内容

（1）测试每级荷载下跨中正截面混凝土和钢筋的应变、以及混凝土开裂时的极限拉应变和破坏时的极限压应变。（2）测试每级荷载下的百分表读数，以确定跨中挠度和曲率。（3）记录初裂荷载。（4）用放大镜观察裂缝，用铅笔标志裂缝出现和开展过程，在裂缝顶端划一道短横线注明相应的荷载值，并按出现的先后顺序将裂缝编号，用裂缝标准对比卡片比定裂缝宽度并标示出来裂缝宽度。（5）测定破坏荷载并记录试验梁的破坏特征。（6）绘制裂缝分布图。（7）整理实验数据。

实验现象分析：此适筋梁的开裂荷载为38kN，梁的跨中下部位置首先出现裂缝并且其宽度为0.05mm。随着荷载的增加，裂缝的条数不断增加，加荷载至60kN时已出现8条明显的裂缝，到了荷载加到80kN的时候裂缝的数目为13条。再加载到100kN的时候大量斜裂缝出现在靠近支座的位置。此后裂缝则主要纵深发展，裂缝变宽变长，如图a，b所示，整体梁破坏裂缝如图c所示：

5数据分析

5.1挠度数据f记录表格

開裂前中和轴位于截面形心位置，通过此图会发现开裂前应各变片的应变基本上是成比例的，这就说明梁发生变形后的截面上各点应变与该点到中和轴的距离成正比，即验证了平截面的假定。

5.4与实验结果的对比

对于本适筋梁实验理论计算所得的==156.6kN，而实际实验所得的结果为160kN，可以说实验误差是相当小的。

6实验结论

6.1适筋梁的破坏为延性破坏，梁加载至开裂后到钢筋屈服、梁上部混凝土被压碎是一个缓慢的过程，并具有明显的破坏前的征兆。

6.2开裂前的应变片的应变值与其到中和轴的距离始终成正比，验证平截面假定成立。

6.3极限弯矩所对应的极限荷载的计算值与试验值是非常接近的（相对误差只有0.02%），可以说实验与理论假设十分吻合，再一次验证了相关理论的正确性。

参考文献

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卷宗2018年23期

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