2022年綜合性實踐環(huán)節(jié)答案

1、鄭州大學現(xiàn)代遠程教育綜合性實踐環(huán)節(jié)課程考核說明：本課程考核形式為提交作業(yè)，完成后請保存為word 2003 格式的文檔，登陸學習平臺提交，并檢查和確認提交成功（能夠下載，并且內(nèi)容無誤即為提交成功） 。一作業(yè)要求1. 要求提交設(shè)計試驗構(gòu)件詳細的設(shè)計過程、構(gòu)件尺寸和配筋；2. 要求擬定具體的試驗步驟；3. 要求預估試驗發(fā)生的破壞形態(tài)；4. 構(gòu)件尺寸、配筋、試驗步驟以及破壞形態(tài)可參考綜合性實踐環(huán)節(jié)試驗指導或相關(guān)教材（例如，混凝土原理），也可自擬。二作業(yè)內(nèi)容1. 正截面受彎構(gòu)件適筋梁的受彎破壞試驗設(shè)計。（35 分）2. 斜截面受剪構(gòu)件無腹筋梁斜拉受剪破壞試驗設(shè)計。（35 分）3. 鋼筋混凝土柱大偏心受

2、壓構(gòu)件破壞試驗設(shè)計。（30 分）答案1正截面受彎構(gòu)件適筋梁的受彎破壞試驗設(shè)計。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -適筋破壞 -配筋截面加載： （注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達到設(shè)計強度fy 時的荷載值、破壞荷載值）加載：knf9.7crknf3 .52yknf56u（1）計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數(shù)值對比，分析原因。理論計算：1

3、tk1486.51.78981.250.69891.0 11.92100.6989()1.78981.25(486.5)0.8491220.84910.34662.45300981.25117.7971.0 11.9210otksccrsocrcryscyyshf axmmf bxmf ahkn mmfknaf axmmf bmf ag開裂時：開裂荷載：屈服時：1117.797()300981.25(486.5)125.87522125.87551.382.45335981.25131.541.0 11.9210131.54()335981.25(486.5)138.322138.3:2.45

4、oyyykscuyksouuxhkn mmfknafaxmmf bxmfahkn mmfagg屈服荷載：破壞時：破壞荷載56.5kn通過分析對比，實驗數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：1 實驗時沒有考慮梁的自重，而計算理論值時會把自重考慮進去；2.計算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載，但是實驗給出的卻是現(xiàn)象發(fā)生后一刻的荷載；3.破壞荷載與屈服荷載的大小相差很小，1.5 倍不能準確的計算破壞荷載；4.整個計算過程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間。（2）繪出試驗梁 p-f 變形曲線。（計算撓度）精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 1

5、2 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -0178.05252105 .025.9810686.05.48621025.981108.21025 .48625.9814500?testescsesaabhaeeha當構(gòu)件開裂時，mknmk/8491.0mmblmsfmmnhaebfahmkessssqtetksksq52.010519.57350108491.08510519.50686.062. 02 .015. 15.48625.9811026

6、2 .015.12 .0044.20178.078.165.01.165.01. 1044.225.9815.48687.0108491.0132620213252060取負數(shù)，以此類推，在不同的荷載下，可以得到相關(guān)的數(shù)據(jù)：f(kn) 0.3466 16.33 32.65 51.38 56.45 mk(knm) 0.8491 40 80 125.875 138.3 sq(n/mm2) 2.044 96.3 192.6 303.1 333 0.2 0.43 0.76 0.8855 0.9 1310sb2()n mmg5.519 4.199 3.13 2.85 2.82 f (mm) 0.52 3

7、2.16 86.30 149.1 166 精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -實驗得出的荷載 -撓度曲線 : （3）繪制裂縫分布形態(tài)圖。（計算裂縫）mmdceawmmnahmmmdbhaateeqsssqcrsksqteeqstecr46.05 .140408.06269.11023339.09.108.09.19.03330178.07

8、8.165.01.1/33325.9815.48687.0103.1385.14040178.0250178.05252105.025.9815.09 .15max260最大裂縫：精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -（4）簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理。當荷載在0.4kn 內(nèi)，梁屬于彈性階段，沒有達到屈服更沒有受到破壞。當荷載在0

9、.4kn 的基礎(chǔ)上分級加載，受拉區(qū)混凝土進入塑性階段，手拉應(yīng)變曲線開始呈現(xiàn)較明顯的曲線性，并且曲線的切線斜率不斷減小，表現(xiàn)為在受壓區(qū)壓應(yīng)變增大的過程中，合拉力的增長不斷減小，而此時受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋仍工作在彈性范圍，呈直線增長，于是受壓區(qū)高度降低，以保證斜截面內(nèi)力平衡。當內(nèi)力增大到某一數(shù)值時，受拉區(qū)邊緣的混凝土達到其實際的抗拉強度和極限拉應(yīng)變，截面處于開裂前的臨界狀態(tài)。接著荷載只要增加少許，受拉區(qū)混凝土拉應(yīng)變超過極限抗拉應(yīng)變，部分薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫，此時荷載為7.9kn 。在開裂截面，內(nèi)力重新分布，開裂的混凝土一下子把原來承擔的絕大部分拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應(yīng)力突然增加很多，故

10、裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度。 此時受壓混凝土也開始表現(xiàn)出一定的塑性，應(yīng)力圖形開始呈現(xiàn)平緩的曲線。此時鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變突然增加很多，曲率急劇增大，受壓區(qū)高度急劇下降，在撓度-荷載曲線上表現(xiàn)為有一個表示撓度突然增大的轉(zhuǎn)折。內(nèi)力重新分布完成后，荷載繼續(xù)增加時，鋼筋承擔了絕大部分拉應(yīng)力， 應(yīng)變增量與荷載增量成一定的線性關(guān)系，表現(xiàn)為梁的抗彎剛度與開裂一瞬間相比又有所上升，撓度與荷載曲線成一定的線性關(guān)系。隨著荷載的增加，剛進的應(yīng)力應(yīng)變不斷增大，直至最后達到屈服前的臨界狀態(tài)。鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土達到峰值應(yīng)力階段。此階段初內(nèi)力只要增加一點兒，鋼筋便即屈服。此時荷載為52.3kn。一旦屈服，理論上可看作鋼筋應(yīng)力不

11、再增大（鋼筋的應(yīng)力增量急劇衰減），截面承載力已接近破壞荷載，在梁內(nèi)鋼筋屈服的部位開始形成塑性鉸，但混凝土受壓區(qū)邊緣應(yīng)力還未達到峰值應(yīng)力。隨著荷載的少許增加，裂縫繼續(xù)向上開展，混凝土受壓區(qū)高度降低，中和軸上移，內(nèi)力臂增大，使得承載力會有所增大，但增大非常有限，而由于裂縫的急劇開展和混凝土壓應(yīng)變的迅速增加，梁的抗彎剛度急劇降低，裂縫截面的曲率和梁的撓度迅速增大。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第

12、5 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -（5）簡述配筋率對受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高， 受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對減小撓度的效果不明顯2.斜截面受剪構(gòu)件無腹筋梁斜拉受剪破壞試驗設(shè)計。大量試驗結(jié)果表明：無腹筋梁斜截面受剪破壞的形態(tài)取決于剪跨比的大小，大致有斜拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞三種主要破壞形態(tài)。圖1 畫出了兩個對稱荷載作用下，=2、1、位移計時的主拉應(yīng)力跡線（虛線）和主壓應(yīng)力跡線（實線）。由圖可見，當=21時，在集中荷載與支座反力間形成比較陡的主壓應(yīng)力跡線，又由于這時主壓應(yīng)力值比較大，所以破壞主要是由于主壓應(yīng)力

13、產(chǎn)生，稱為斜壓破壞。當=12 時，主壓應(yīng)力跡線與梁縱軸線的交角接近或小于45，并且主壓應(yīng)力值與主拉應(yīng)力值兩者相差不很大，因此，破壞形態(tài)也就不同。試驗研究表明，無腹筋梁斜截面受剪破壞形態(tài)主要有以下三種：1、斜拉破壞：當剪跨比3 時，發(fā)生斜拉破壞，其破壞特征是：斜裂縫一旦出現(xiàn)就迅速延伸到集中荷載作用點處，使梁沿斜向拉裂成兩部分而突然破壞，破壞面整齊、 無壓碎痕跡，破壞荷載等于或略高于出現(xiàn)斜裂縫時的荷載。斜拉破壞時由于拉應(yīng)變達到混凝土極限拉應(yīng)變而產(chǎn)生的，破壞很突然，屬于脆性破壞類型。2、剪壓破壞： 當剪跨比 1 3 時，發(fā)生剪壓破壞，其破壞特征是；彎剪斜裂縫出現(xiàn)后，荷載仍可以有較大的增長。隨荷載的增

14、大，陸續(xù)出現(xiàn)其它彎剪斜裂縫，其中將形成一條主要的些裂縫， 稱為臨界斜裂縫。 隨著荷載的繼續(xù)增加，臨界斜裂縫上端剩余截面逐漸縮小，最后臨界斜裂縫上端集中于荷載作用點附近，混凝土被壓碎而造成破壞。剪壓破壞主要是由于剩余截面上的混凝土在剪應(yīng)力、水平壓應(yīng)力以及集中荷載作用點處豎向局部壓應(yīng)力的共同精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -作用而產(chǎn)生， 雖

15、然破壞時沒有像斜拉破壞時那樣突然，但也屬于脆性破壞類型。與斜拉破壞相比，剪壓破壞的承載力要高。3、斜壓破壞：當剪跨比很小（一般1）時，發(fā)生斜壓破壞，其破壞特征是：在荷載作用點與支座間的梁腹部出現(xiàn)若干條大致平行的腹剪斜裂縫，隨荷載增加， 梁腹部被這些斜裂縫分割成若干斜向受壓的“短柱體”，最后它們沿斜向受壓破壞，破壞時斜裂縫多而密。斜壓破壞也很突然，屬于脆性破壞類型，其承載力要比剪壓破壞高。3. 鋼筋混凝土柱大偏心受壓構(gòu)件破壞試驗設(shè)計。1 試件設(shè)計1. 構(gòu)件設(shè)計（1）試件設(shè)計的依據(jù)為減少 “ 二階效應(yīng) ” 的影響，將試件設(shè)計為短柱，即控制l0/h 5。通過調(diào)整軸向力的作用位置，即偏心距e0,使試件

16、的破壞狀態(tài)為小偏心受壓破壞。（2）試件的主要參數(shù) 試件尺寸（矩形截面） ：bhl = 124120899mm 混凝土強度等級：c20 縱向鋼筋：對稱配筋412 箍筋： 6100 （2） 縱向鋼筋混凝土保護層厚度：15mm 試件的配筋情況（如下頁圖所示）精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -12020080135135505050087020

17、020022113 8504 6100150200501206124123 8504121201201-12-2柱試件立面圖3 8503 8504雙向鋼絲網(wǎng) 2片 尺寸170 x904雙向鋼絲網(wǎng) 2片 尺寸170 x908508506100圖 1.3 大偏心受壓柱配筋圖 取偏心距e0：100mm 2、加載裝置和量測內(nèi)容1 加載裝置柱偏心受壓試驗的加載裝置如圖所示。采用千斤頂加載，支座一端為固定鉸支座，另一端為滾動鉸支座。鉸支座墊板應(yīng)有足夠的剛度，避免墊板處混凝土局壓破壞。e0pe0p圖 1.4.1 柱偏心受壓試驗加載裝置精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - -

18、 - - - 第 8 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -2 加載方式（1）單調(diào)分級加載機制實際的加載等級為0-10kn-20kn-30kn-40kn-50kn-60kn- 破壞3 量測內(nèi)容（1）混凝土平均應(yīng)變由布置在柱內(nèi)部縱筋表面和柱混凝土表面上的應(yīng)變計測量，混凝土應(yīng)變測點布置如下圖。圖 1.4.3 大偏心受壓柱試驗混凝土應(yīng)變測點布置（2）縱筋應(yīng)變由布置在柱內(nèi)部縱筋表面的應(yīng)變計量測，鋼筋應(yīng)變測點布置如下圖。位移計360360150

19、87015132430303015精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -200385385100870應(yīng)變片共計8片331201203-3應(yīng)變片共計 8片圖 1.4.3.1 大偏心受壓柱試驗縱向鋼筋應(yīng)變測點布置（3）側(cè)向撓度柱長度范圍內(nèi)布置5 個位移計以測量柱側(cè)向撓度，側(cè)向撓度測點布置如下圖。圖 1.4.3.2 大偏心受壓柱試驗側(cè)向撓度測點

20、布置（4）裂縫試驗前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制50mm50mm 的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡查找5050385870位移計支桿5385位移計 6位移計 7精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -裂縫。4、實際實驗數(shù)據(jù)荷載縱向鋼筋應(yīng)變2_1 34_1 34_2 34_3 34_4 34_5 34_6 34_7 34_8 0.661 -12 -

21、5 -1 3 -4 -14 -5 0 9.992 -50 -117 20 116 -100 -128 126 84 19.984 -162 -229 226 349 -229 -274 351 272 30.224 -280 -348 486 634 -363 -442 623 515 40.216 -372 -466 721 913 -496 -615 904 842 50.043 -478 -625 962 1191 -661 -832 1190 1126 59.705 -653 -825 1256 1521 -871 -1143 1522 1467 69.862 -810 -1008 1

22、511 1825 -1056 -1403 1832 1773 79.854 -1100 -1329 1905 2346 -1376 -1866 2348 2205 93.976 -1485 -1741 2586 4928 -1819 -2411 4074 5128 93.232 -1544 -1811 2793 6257 -1879 -2494 5723 6022 92.737 -1560 -1815 2843 7114 -1883 -2502 6547 6402 92.076 -1585 -1841 2899 8132 -1909 -2525 8076 6913 80.928 -1699 -

23、1851 2928 10437 -2060 -2561 0 7856 75.643 -1703 -1811 2930 10382 -2086 -2520 0 7844 混凝土應(yīng)變側(cè)向撓度10_1 10_2 10_3 10_5 10_6 10_7 -0.012 0 0 -0.004 0.021 0 -0.016 -0.004 0.004 0.295 0.301 0.078 -0.031 -0.008 0.181 0.463 0.704 0.184 -0.063 -0.016 0.15 0.615 1.231 0.348 -0.086 -0.02 0.283 0.745 1.75 0.479 -0

24、.09 -0.035 0.37 0.914 2.364 0.704 -0.11 -0.051 0.445 1.099 3.196 0.937 -0.161 -0.051 0.46 1.255 3.838 1.154 -0.228 -0.071 0.456 1.55 5.037 1.522 -0.322 -0.09 0.555 1.983 6.919 2.104 -0.318 -0.094 0.559 2.009 7.084 2.222 -0.318 -0.094 0.594 2.051 7.236 2.255 精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - -