《地下工程》課程作業之
地下工程考察報告
試驗一樑受剪qa3試驗報告
1. 試驗目的
通過試驗學習認識混凝土梁的受剪效能（剪壓破壞），掌握混凝土梁的受剪效能試驗的測試方法，進一步鞏固理論課上所學的知識。
2. 試件設計
2.1 材料選取
此試驗為適筋梁受剪試驗，按照所需材料，選取鋼筋和混凝土的型號，具體值會在下面引數裡面說明。
2.2 試件設計
（1）試件設計的依據
根據剪跨比和彎剪區箍筋配筋量的調整，將試件設計為剪壓破壞。進行試件設計時保證梁受彎極限荷載的預估值比剪極限荷載預估值大。
故根據混凝土梁受剪壓破壞要求，剪跨比1≦λ≦3，且配箍率適合。通過一系列的計算，並考慮混凝土不均勻等缺陷，製作出混凝土梁試件。
（2）試件的主要引數
、試件尺寸（矩形截面）：bⅹhⅹl=121×211×1550mm；
、混凝土強度等級c20;
、縱向鋼筋的種類：hrb335;
、箍筋的種類：hpb235;
、鋼筋保護層厚度：15mm。
配筋情況如下圖:
2.3 試件製作
（1）材料準備，鋼筋下料、製作鋼筋籠，其他材料準備；
（2）應變測點布置，應變片貼上、保護等；
（3）鋼筋綁紮，支模板，澆搗混凝土；
（4）養護。
3. 材性試驗
3.1 混凝土實測強度
（1）試塊留設時間：2023年 9 月 29 日
（2）試驗時間：2023年11月7日
（3）試塊養護條件：室內與試件同條件養護
注：軸心抗壓強度根據國家標準《普通混凝土力學效能試驗方法標準》gb/t 50081-2002評定；立方體抗壓強度、軸心抗拉強度、彈性模量根據國家標準《混凝土結構設計規範》gb 50010-2010推定。
3.2 鋼筋實測強度
鋼筋強度實測結果
4. 試驗過程
4.1 載入裝置
圖示為進行梁受彎效能試驗採用的載入裝置，載入裝置為千斤頂。採用兩點集中力載入，在跨中形成純彎段，由千斤頂及反力梁施加壓力，分配梁分配荷載，壓力感測器測定荷載值。
1—試驗梁；2—滾動鉸支座；3—固定鉸支座；4—支墩；5—分配梁滾動鉸支座；6—分配梁滾動鉸支座；7—集中力下的墊板；8—分配梁；9—反力梁及龍門架；10—千斤頂；
試驗裝置簡化圖
4.2 載入制度
單調分級載入機制
試件的載入簡圖和相應的彎矩、剪力圖見3.4.1和3.
4.2所示。梁受彎試驗採用單調分級載入，每次載入時間間隔為15分鐘。
在正式載入前，為檢查儀器儀表讀數是否正常，需要預載入，預載入所用的荷載是分級荷載的前2級。
①在載入到開裂試驗荷載計算值的90％以前，每級荷載不宜大於開裂荷載計算值的20％；②達到開裂試驗荷載計算值的90％以後，每級荷載值不宜大於其荷載值的5％；③當試件開裂後，每級荷載值取10％的承載力試驗荷載計算值（pu）的級距；④當載入達到縱向受拉鋼筋屈服後，按跨中位移控制載入，載入的級距為鋼筋屈服工況對應的跨中位移；⑤載入到臨近破壞前，拆除所有儀表，然後載入至破壞。
根據本試件的極限荷載，把本次載入分級為
（1）5 kn
（2）10 kn
（3）15 kn
（4）20 kn
（5）25 kn
（6）30 kn
………載入至破壞（分為十幾級，一級十幾分鐘）
4.3量測與觀測內容
4.3.1縱向鋼筋應變
在試件縱向受拉鋼筋中部貼上電阻應變片，以測量載入過程中鋼筋的應力變化，測點布置如下圖。
4.3.2箍筋鋼筋應變
箍筋應變片布置如下圖。
4.3.3撓度
撓度觀測點應該布置在構件撓度最大的部位介面上，如下圖所示。每級載入下，應在規定的荷載持續時間結束是量測構件的變形。各測點間讀書時間間隔不宜太長。
4.3.4裂縫
裂縫的測試包括，裂縫的發生、位置、走向和發展，測量裂縫寬度，記錄裂縫發展過程。
實驗前，將梁外表刷白，並繪製50mm×50mm的網格。實驗時，借助放大鏡用肉眼查詢裂縫。構件開裂後立即對裂縫的發展情況進行詳細觀察，用裂縫觀測儀、讀數放大鏡及鋼直尺等工具量測各級荷載作用下的裂縫寬度、長度，並繪製裂縫開展圖。
對應於正常使用極限狀態的最大裂縫寬度，可在梁側面相應於縱向受拉鋼筋中心的高度處測量。
4.4 裂縫發展及破壞形態
裂縫發展過程：
載入前，試件梁上既有很多細小的初始裂縫，可能部分還只是表面的裂紋。載入後，在兩個載入點的純彎區段，先出現一條截面豎向裂縫，然後在支座與載入點之間的彎剪共同作用的區段出現斜裂縫，之後跨中純彎區段的裂縫基本不變，載入點處的斜裂縫分別向載入點與支座方向發展，幾條斜裂縫中貫通形成一條主斜裂縫，裂縫越來越寬，直到試件在載入點附近破壞。
5. 試驗資料處理與分析
5.1荷載―側向撓度關係曲線
5.2荷載―縱向鋼筋應變關係曲線
5.3荷載―箍筋應變關係曲線
5.4試驗結果的進一步分析
（1）採用《混凝土結構基本原理（第二版）》（顧祥林主編）第五章第五節中的方法計算不同荷載作用下試驗梁正截面的彎矩－曲率（m- ）關係，並和試驗結果進行比較，分析兩者差異產生的原因。
答: 本次實驗在不同荷載作用下，試驗梁正截面的彎矩和曲率沒有明顯的比例關係，原因可能是實際的構件材料效能，幾何尺寸以及製作工藝存在不定性，所以實際和理論在效能上會有比較大的差異，所以造成本實驗兩者的比例關係不顯著。
（2）採用《混凝土結構基本原理（第二版）》（顧祥林主編）第五章第六節中的簡化方法計算梁試件正截面的承載力，並和試驗結果進行比較，分析兩者差異產生的原因。
答：由材性實驗和實際測量得：
材料尺寸
又故梁的計算承載力為：
我們知道在試驗室做實驗得到的最大剪力達到139kn，理論計算得到的是100.7kn，而設計的最大剪力為63kn。顯然試驗實際的承載力大於計算值，更大於設計值。
其原因可能有以下幾點：
材料的實際尺寸比設計尺寸大;
製作出來的試件實際強度比理論強度高：
理論計算模型偏於保守以及實驗裝置有缺陷。
（4）採用《混凝土結構基本原理（第二版）》（顧祥林主編）第十一章中的方法估計不同荷載作用下試驗樑中垂直裂縫的間距和寬度，並和試驗結果進行比較，分析兩者差異產生的原因。
答：理論上的最小裂縫間距為，最大裂縫間距為，平均裂縫間距為。
實際上隨著荷載的繼續增大，裂縫將不斷出現，鋼筋與混凝土的應力、應變以及粘結應力的變化重複以上規律，直到裂縫的間距處於穩定狀態。故而，沿構件縱向，鋼筋和混凝土的應變都是不均勻的。
（5）採用《混凝土結構基本原理（第二版）》（顧祥林主編）第十一章中的方法估計不同荷載作用下試驗梁的撓度，並和試驗結果進行比較，分析兩者差異產生的原因。
答：梁的最大撓度計算公式：
實際的最大撓度為9.51mm，實際構件的撓度大於理論計算值。
其原因可能是梁的製作工藝，施工質量，荷載載入速度，實驗裝置等。
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