混凝土短柱破坏试验及试验报告

浙江工业大学建筑工程学院浙江工业大学建筑工程学院 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 自主实验报告自主实验报告 实验名称钢筋混凝土短柱破坏试验实验名称钢筋混凝土短柱破坏试验 实验小组实验小组XXXX，，XXXX，，XXXX 组组长长XXXXXX 指导教师李沛豪指导教师李沛豪 2011.62011.6 钢筋混凝土短柱破坏试验钢筋混凝土短柱破坏试验 一．试验目的一．试验目的 １．通过试验初步掌握钢筋混凝土偏心受压柱静载试验的一般程序和试 验方法。 ２．通过试验了解钢筋混凝土偏心受压柱的破坏过程及其特征，加深对 大、小偏心受压构件不同破坏过程和特征的理解。 ３．通过试验理解纵向弯曲对钢筋混凝土偏心受压构件的影响。 二．试验内容和要求二．试验内容和要求 １．量测各级荷载作用下试验柱中部截面应变。 ２．观察裂缝的出现，描绘裂缝的大体位置。 ３．观察试验柱的破坏形态，测定试验柱的 破坏荷载。 三．试件、试验材料及试验设备三．试件、试验材料及试验设备 １．试件试件尺寸及配筋如图一所示； 图一 ２．试验材料水泥，细石，砂子，钢筋，铁丝； 模具根据所设计的短柱加工的木制模具； 另提供立方体模具若干； 加载设备长柱压力试验机（最大荷载为200kN） 、电阻应变仪、 导线等； ３．试验装置及测点布置如图二所示； 图二 ４．试验前用稀石灰刷白试件，并在试件上画出必要的网格，并标出 各截面中心线，偏心荷载着力点等等． 四．钢筋混凝土构件制作过程四．钢筋混凝土构件制作过程 在经过设计后，我们开始了试验的实际制作过程。 首 先是钢筋骨架的制作。我们根据设计尺寸进行了钢筋裁剪。由于没有 切割机，我们采取的是用钢筋钳进行钢筋截断，此次实验我们选取的 是直径为１０ mm 的二级钢筋作为纵向钢筋，4mm 的一级钢筋为箍筋， 在完成切割后，我们利用固定台进行了所需钢筋形状的弯制，制作了 如图三的钢筋构件，由于实验条件和自身制作水平的限制，在弯制钢 筋的过程中，部分构件的形状和设计有了一些差异。在构件制作完成 后，我们用扎丝钩进行了钢筋的梆扎，顺利完成了钢筋骨架的制作。 接下来我们进行混凝土的浇注，我们设计配制的是 C25 的混凝土， 根据配合比的计算，我们选用了 32kg 的水泥、10.6L 的水、98kg 的碎 石、50kg 的中砂，经过混凝土搅拌机的搅拌，我们测得其坍落度为 45mm，符合和易性要求，制作了 3 个混凝土立方体抗压强度的试块， 接着将混凝土倒入已放入钢筋骨架的木模当中，用铁棒进行了反复的 人工插捣，最后用水泥铲将构件表面抹平，完成了钢筋混凝土的制作。 之后便是混凝土的养护，在浇注完混凝土的第二天，为了防止混 凝土在凝结过快，使构件表面出现细裂缝，我们对混凝土用水浇灌， 并在表面覆盖上尼龙，防止水分蒸发过快，使得混凝土保持在一个湿 度较高的环境中。一个星期后，我们进行了拆模，坚持每天都对构件 浇水养护直至 28 天后进行试验。 在拆模后，我们发现在混凝土构件一侧牛腿处的局部出现蜂窝， 经过分析是人工振捣的不够完全，可能会对试验的结果产生影响。 五．试验步骤五．试验步骤 １．对制作的混凝土抗压强度试块进行试验，测定混凝土抗压强度 １）主要仪器设备 压力试验机实验机的精度不低于2，量程应能使试件的预期 破坏荷载值不小于全程量的 20， 也不大于全程量的 80。 ２）试验过程 ａ．试件自养护室取出，随即擦干水分并量出尺寸（精确至 1mm） ， 计算试件的受压面积 A（mm2） 。 ｂ．将试件安放在压力机的下承压板上，开动试验机，当上压板与 试件接近时，调整球座，使接触均衡。 ｃ．加压时，加荷速度为 0.30.5MPa/s。 ３）试验结果计算 按下式计算试件的立方体抗压强度（精确到 0.1Mpa） f cu  P / A 测得第一个试件的抗压强度为30N / mm2， 第二个试件的抗压强度为 28N / mm2，第三个试件的抗压强度为27.5N / mm2。以三个试件的 算术平均值作为试件的抗压强度值。得到混凝土的抗压强度f cu 为 28.5Mpa。 ２．钢筋抗拉强度测定 １）试验仪器 a．万能试验机 b．游标卡尺 c．标点分割器 ２）试验材料钢筋 ３）试验步骤 a先定第一点（第一点与端点间的距离约一掌距的长度） ，接着以 第一 点为准，量标点长度定中点。接着依中点各往左右两定标点长度 与夹距长度，接着以标点分割器坐标定，再以立可白标示夹距点 处。 b接着将钢筋以万能试验机测试其所承受之荷重。 ４）试验结果 当加载到 27.4KN 时，钢筋屈服。由于试验机管道漏油，加载无法 继续，试验结束。根据f y  P / A得抗拉强度为349N / mm2。 ３．钢筋混凝土短柱破坏试验 １）试验设备 长柱压力试验机、应变仪、粉笔、石灰等 ２）试验步骤 a．在构件一侧设计位置贴上五片电阻应变片 b．将试件安装到试验机上，并接好应变仪 c．加载开始，控制试验机进行分级加载。并观察裂缝开展情况。 ３）试验结果 当加载到７８ＫＮ时，试件破坏，破坏如图四 图四 六．数据的处六．数据的处 理及相关计算理及相关计算 经过试验得f cu  28.5N / mm2, f ck 19.1N / mm2,f y 349N /mm2   30mma s  a s  1  0.5f ck A N  2 1.0 1 l 0 950 11  1.01.0 1.02  12e i  170 170 14001400 h 140h 0 1 e i  e 0 170mm 22 h e e i a s 2 170 1.0217030 2  228mm  N u  1 f ckbx x   N ue   1 f ckbx h 0   f y A s h 0 a s 2  x   19.1140228x 19.1140 x140 34915714030 2  解得 x  22.7mm  x  0.162  b  0.55 h 0 为大偏心受压； N u 19.114022.7  60.7kN tN u  N u  78kN，理论值小于实测值。 七．试验结果分析讨论七．试验结果分析讨论 由加载结果可知，构件所承受的实际荷载大于设计值，说明钢筋混凝 土短柱的制作良好，可以达到要求；构件的破坏是典型的大偏心受压破坏， 在靠近轴向力作用的一侧受压，另一侧受拉，随着荷载的增加，首先在受 拉区产生横向裂缝，荷载再增加，受来去的裂缝随之不断开展，在破坏前 主裂缝逐渐明显，受拉钢筋的盈利达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉区 变形的发展大于受压区，中和轴上升，使混凝土压区高度迅速减小，最后 压区边缘混凝土达到极限压应变，出现纵向裂缝而混凝土被压碎，这种破 坏属于延性破坏，破坏时，压区的纵向钢筋也达到受压屈服强度。 在进行应变记录时，发现靠近构件受拉区的三片应变片在加载至 78KN 时就断裂，从而没能有效观测到应变的变化，