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 0.3~0.5MPa/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 7~8KN 时就断裂，从而没能有效观测到应变的变化，