一、 实验性质

钢筋混凝土梁正截面强度试验是综合性试验，要求学生在教师的指导下独立完成。通过综合性实验，使学生进一步巩固和加强钢筋混凝土基本理论的掌握和训练，拓宽学生的知识面，培养学生综合运用钢筋混凝土的基本原理去解决实际问题的能力、查阅文献的能力、操作和使用现代仪器设备的能力和深入处理实验数据的能力，使学生的实验素质达到一个更高的层次，为从事科学研究打下良好的基础。

二、 实验目的

1、掌握混凝土的配合比的设计，及施工配合比的确定。

2、理解一般钢筋混凝土结构施工的过程和注意事项。

3、学习钢弦传感器，荷载传感器和百分表的使用。

4、通过试验理解适筋梁、少筋梁及超筋梁的破坏过程及破坏特征。

5、观察适筋梁纯弯段在使用阶段的裂缝宽度及裂缝间距。

6、学习如何确定实测材料强度、梁的挠度及极限荷载。

7、掌握试验数据处理的方法并绘制曲线。

三、 实验原理

根据钢筋混凝土梁正截面承载力计算的方法，在教师的指导下进行钢筋混凝土的少筋梁、适筋梁和超筋梁的设计，并且保证在梁发生正截面破坏前斜截面不发生破坏，以便观察正截面的各种破坏形态。

一般受弯构件正截面受力的三个阶段，由M/Mu～f曲线来表示

其受力主要有三个阶段。钢筋混凝土少筋梁、适筋梁和超筋梁的破坏。

试验表明，钢筋混凝土受弯构件的破坏形态主要与配筋率ρ有关，还和钢筋及混凝土

的强度等级有关，对于常用的钢筋和混凝土等级来说，受弯构件的破坏形态取决于配筋率ρ主要有适筋梁破坏、超筋梁破坏和少筋梁破坏三种形态。

1．适筋梁破坏

纵向受拉钢筋配筋率适中(ρmin≤ρ≤ρb)的梁称为适筋梁。适筋梁发生正截面破坏时，其破坏特征是：破坏首先从受拉区开始，受拉钢筋先发生屈服，直到受压区边缘混凝土达到极限压应变εcu, 受压区混凝土被压碎而告终。从钢筋开始屈服到受压区混凝土达到极限压应变这一过程中，受拉区混凝土的裂缝逐渐扩展、延伸，梁的挠度明显加大，受拉钢筋和受压区混凝土都呈现出明显的塑性性质，破坏常给人们以明显预兆。这种破坏属于“延性破坏”。

2．超筋梁破坏

受拉钢筋的配筋率超过最大配筋率ρb的梁，称为超筋梁。这种梁由于受拉钢筋配置过多，在外荷载作用下，受拉钢筋尚未屈服时，受压区混凝土即被压碎而破坏。破坏时，受拉区钢筋还处于弹性阶段，裂缝宽度小，梁的挠度小，破坏突然，没有明显的预兆，该种破坏属于“脆性破坏”。这种梁一旦破坏会给人们带来突然性的危害，又浪费钢材，所以《规范》不允许将受弯构件设计成超筋梁。

3．少筋梁破坏

受拉钢筋的配筋率少于最小配筋率ρmin的梁，称为少筋梁。这种梁，当受拉区混凝土一旦开裂，裂缝截面的全部拉力转由钢筋承担，而钢筋又配置过少，其拉应力很快超过屈服强度并进入流幅阶段，造成整个构件迅速被撕裂，甚至钢筋被拉断而破坏，即“一裂即坏”。破坏突然，没有明显预兆，属于 “脆性破坏”。这种梁破坏时，受压区混凝土的强度得不到充分发挥，破坏造成的危害严重，故《规范》也不允许将受弯构件设计成少筋梁。

单筋矩形截面梁承载力计算公式，由于两个基本公式是根据适筋破坏推得，因此要使公式成立必须满足下列适用条件：

①为防止发生超筋破坏，应满足：

ξ≤ξb (或 ρ≤ρb，或x≤ξbh0)

②为防止发生少筋破坏，应满足： 式中：ρmin—纵向受力钢筋最小配筋率，《规范》规定，对于受弯构件、偏心受拉和轴心受拉构件的纵向受力钢筋最小配筋率ρmin不应小于0.2%和45ft/fy中的较大值；

在设计中应保证钢筋混凝土梁斜截面不发生破坏。按照“强剪弱弯”的原则进行设计。

受弯构件斜截面受剪承载力计算公式，是以剪压破坏为依据建立的半理论半经验公式。

当截面仅配箍筋时，对于矩形、T形和I字形截面的一般受弯构件：

此外，为了保证构件在剪力作用下能可靠工作，《规范》对箍筋的最大间距，以及箍筋的最小直径，也做出了规定。

四、 试件设计及制作

1、试件设计

设计的混凝土强度为C20或C25（学生自行设计混凝土配合比），纵向受力钢筋为Ⅰ级钢（HPB235）（可选钢筋：Ф6、Ф8、Ф10）。

经计算，选配钢筋和混凝土等级如下： 混凝土等级：

                  砂      石     水泥      水      （kg/m3）

混凝土配比：

注：钢筋保护层厚度20mm。

2、试件制作

试件采用钢模制作，平板插捣方法振捣，常温下养护，制作试件的同时预留混凝土100×100×100mm立方体试块以测得混凝土的实际强度。

五、 加载装置

采用两点对称加载，梁中部为纯弯段，加载采用油压千斤顶，加载方式、测试仪表布置如图5所示。试验数据采用外置钢弦传感器采集应变数据。千斤顶、分配梁应与试件在同一平面并对中。机电百分表，fA、fB用来测定支座沉降值，fc测量跨中挠度。六、安全注意事项

1、试验区域要整洁；

2、加载系统稳定可靠；

3、仪表安装应轻拿轻放，并绑好安全绳；

4、试验中不得触动仪器仪表，以免影响读数的准确性；

5、试验梁下中应设安全架，以免破坏时伤害操作者和损坏仪器。

七、加荷程序

1、预加载，级距取20%的标准荷载，共两级。其目的是检查整个试验工作是否正常。

2、正式加载，采用分级加荷法，荷载分级不宜超过计算破坏荷载的10%。（构件开裂前宜取标载的5%，直加到裂缝出现，以确定开裂荷载值）。作用在构件上的试验设备重量及构件自重应作为第一次加荷的一部。每级加荷后宜保持10分钟，待变形稳定后再进行读数和观察（记录表格见试验报告）。

八、 试验

1、记录实验数据。

2、描述少筋梁、适筋梁、超筋梁破坏的全过程，

3、绘制适筋梁、少筋梁及超筋梁的荷载—挠度曲线；

4、绘制适筋梁的裂缝开展图；

5、求实测极限弯距Mus与计算极限弯矩M之比