專業：土木工程
年級： 200x級
課程：《建築結構試驗》
學號： 000000000
組號：第一組
姓名：建築
指導老師：
建築學生聯盟
完成時間： 2007.
鋼筋混凝土超筋梁的試驗研究
1、試驗目的
超筋梁在沒有明顯預兆的情況下由於受壓區混凝土被壓碎而突然破壞，故屬於脆性破壞的型別；超筋梁雖配置了過多的受拉鋼筋，但由於梁破壞時其應力低於屈服強度，不能充分發揮作用，造成鋼材的浪費。本文通過一根超筋梁的試驗，研究了超筋梁破壞的機理和特徵以及沿截面高度的平截面假定，分析了試件的荷載——位移曲線，**了影響試驗定量分析的誤差所在，並驗證了受彎構件承載力計算式的精度。
2、試驗概述
2.1 試件的設計與製作
試件由混凝土和鋼筋兩種主要材料構成，混凝土經回彈修正後的強度為27.3mpa，鋼筋為兩根直徑為22mm的二級鋼；超筋梁試件的截面形式為矩形，其尺寸為235mm×125mm，長度為1500mm。
2.2 試驗裝置和儀表布置
本試驗的試驗裝置主要由千斤頂、傳力梁及簡支支座組成，儀器型號見表1，其布置如圖1所示；試驗中用應變片測量純彎段混凝土沿截面高度的應變值，用百分表量側跨中撓度位移值，用液壓載入儀記錄荷載值，其儀表布置如圖2所示：
圖1 實驗裝置圖2
儀表布置
表1試驗中載入及量測裝置型號：
2.3 試件的安裝與就位
試件為簡支梁，為消除剪力對正截面受力的影響，採用兩點對稱載入方式，使兩個對稱集中力之間的截面，在忽略自重的情況下，只受純彎矩而無剪力，在長度為l/3的純彎段，沿側面自下而上依次貼上1——5號應變片，以觀察載入後梁的受力全過程。另外，在跨中安裝百分表以量測跨中的豎向撓度。
2.4 載入制度
本試驗屬於單調載入的靜力試驗，荷載是逐級施加的，由零開始直至梁的斜截面受剪破壞，每級荷載差約為10kn，當出現裂縫後，開始連續載入到試件最終破壞。
3、試驗過程
3.1 試驗現象的描述
隨著荷載的逐漸加大，混凝土底部出現短小微見始豎向裂縫；接著在集中荷載作用點處出現裂縫並沿斜下方向發展，而且裂縫變寬；然後混凝土受壓區邊緣有部分被壓碎，而縱向受拉鋼筋尚未屈服卻發生了斜截面的受剪破壞，在此之前沒有出現非常明顯的預兆，在純彎段試件沒有明顯破壞現象。 破壞特徵如圖3、圖4 所示。
圖3 裂縫的出現及發展圖4
試件的破壞
4、試驗資料的整理和分析
試驗的荷載——位移及相應的混凝土應變值見表2：
表2 試驗資料
4.1 試件的平截面假定
隨著荷載的不斷增大，受壓區混凝土壓應變與受拉區拉應變的實測值都逐漸增大，由試驗的應變值可知，當荷載達到90kn（即開裂荷載）時，各應變值絕對值達到最大，然後應變片損壞。根據不同的荷載級別下應變值的相對大小可以看出，當應變的量測跨越幾條裂縫時，測得的應變沿截面高度的變化規律仍符合平截面假定。
4.2 試件的荷載——位移曲線分析
試件的荷載——位移曲線見右圖5，由圖可知：
試件的破壞屬於脆性破壞，荷載——位移曲線中沒有明顯的屈服階段。由表2知試件的開裂荷載為90kn，由圖5知試件的極限荷載為90kn，即試件出現初始裂縫後，混凝土受壓區很快被壓碎發生斜截面受剪破壞而達到極限承載力，破壞過程在瞬間完成。整個試驗可以分兩個階段。
第一階段：荷載位移曲線基本呈直線發展，隨著荷載的增大，受壓區混凝土被壓碎，位移不斷增大直至出現第一條裂縫，荷載隨即達到峰值。
第二階段：達到極限承載力後，試件不能再承受更大的作用力而使荷載逐漸減小，但位移隨著荷載的減小仍繼續增大，最終達到極限位移試件破壞。
4.3 試件的受彎承載力計算
單筋矩形截面適筋梁的最大受彎承載力：
（1-1）
由公式（1-1）計算可知：
適筋梁的最大受彎承載力遠遠大於試驗中同樣截面尺寸的超筋梁試件，故設計中應通過界限配筋率的控制來防止發生超筋破壞。
5、試驗誤差分析
(1) 千斤頂的荷載噸位太大，使荷載載入值不能精確施加和讀取；
(2) 傳力梁下用鋼管簡支，造成集中荷載作用點面積太大。
(3) 量測儀器自身存在誤差及試驗人員的讀數誤差。
6、安全措施
由於實驗條件所限，本試驗採取了一系列的安全措施，如在試件下放置方木以防試件破壞後壓壞百分表；為保證試驗人員的安全，用吊鉤掛住試驗所用千斤頂，見圖1、圖4。
7、結語
通過試驗觀察了超筋梁的破壞特徵，對試驗資料進行了定性的分析，包括平截面假定、荷載位移曲線和受彎承載力。不足：沒有檢驗超筋梁的理論承載力與試驗中所測得的承載力之間的精度。
1.程文瀼、王鐵成等.混凝土結構設計原理.北京：中國建築工業出版社，2004
2.姚振綱、劉祖華
建築結構試驗上海：同濟大學出版社
1996
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