鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育《綜合性實踐環(huán)節(jié)》課程考核

1、鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)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(xué)習(xí)平臺提交，并檢查和確認(rèn)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(xì)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(yù)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(dǎo)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壓構(gòu)件破壞試驗設(shè)計

2、。（30分）1 正截面受彎構(gòu)件適筋梁的受彎破壞試驗設(shè)計。適筋破壞-配筋截面 加載：（注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度fy時的荷載值、破壞荷載值）加載： （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：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(jìn)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(zhǔn)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）當(dāng)構(gòu)件開裂

3、時，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)0.346616.3332.6551.3856.45Mk(KNm)0.84914080125.875138.3(N/mm2)2.04496.3192.6303.13330.20.430.760.88550.95.5194.1993.132.852.82f (mm)0.5232.1686.30149.1166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）（4）簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。當(dāng)荷載在0.4KN內(nèi)，梁屬于彈性階段，沒有達(dá)到屈服更沒有受到破壞。當(dāng)荷載在0.4KN的基礎(chǔ)上分級加載，受拉區(qū)混凝土進(jìn)入

4、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(dāng)內(nèi)力增大到某一數(shù)值時，受拉區(qū)邊緣的混凝土達(dá)到其實際的抗拉強(qiáng)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(dān)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，故裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度。此時受壓混凝土也開始

5、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(dān)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(jìn)的應(yīng)力應(yīng)變不斷增大，直至最后達(dá)到屈服前的臨界狀態(tài)。鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土達(dá)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)力不再增大（鋼筋的應(yīng)力增量急劇衰減），截面承載力已接近

6、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(dá)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。（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

7、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、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(dāng)=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)力產(chǎn)生，稱為斜壓破壞。當(dāng)=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(dāng)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，

8、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(dá)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(dāng)剪跨比13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)力的共同作用而產(chǎn)生，雖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

9、，剪壓破壞的承載力要高。3、 斜壓破壞：當(dāng)剪跨比很?。ㄒ话?）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/h5。通過調(diào)整軸向力的作用位置，即偏心距e0,使試件的破壞狀態(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 =

10、124120899mm 混凝土強(qiáng)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(hù)層厚度：15mm 試件的配筋情況（如下頁圖所示）圖1.3大偏心受壓柱配筋圖 取偏心距e0：100mm2、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。圖 柱偏心受壓試驗加載裝置2 加載方式（1）單調(diào)分級加載機(jī)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

11、表面上的應(yīng)變計測量，混凝土應(yīng)變測點布置如下圖。圖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。圖.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.2大偏心受壓柱試驗側(cè)向撓度測點布置（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裂縫。荷載縱向鋼筋應(yīng)變2_134_134_234_334_434_534_634_734_80.661-12-5-13-4-14-509.992-50-11720116-100-1281268

12、419.984-162-229226349-229-27435127230.224-280-348486634-363-44262351540.216-372-466721913-496-61590484250.043-478-6259621191-661-8321190112659.705-653-82512561521-871-11431522146769.862-810-100815111825-1056-14031832177379.854-1100-132919052346-1376-18662348220593.976-1485-174125864928-1819-24114074

13、512893.232-1544-181127936257-1879-24945723602292.737-1560-181528437114-1883-25026547640292.076-1585-184128998132-1909-25258076691380.928-1699-1851292810437-2060-25610785675.643-1703-1811293010382-2086-2520078444、實際實驗數(shù)據(jù)混凝土應(yīng)變側(cè)向撓度10_110_210_310_510_610_7-0.01200-0.0040.0210-0.016-0.0040.0040.2950.3010.

14、078-0.031-0.0080.1810.4630.7040.184-0.063-0.0160.150.6151.2310.348-0.086-0.020.2830.7451.750.479-0.09-0.0350.370.9142.3640.704-0.11-0.0510.4451.0993.1960.937-0.161-0.0510.461.2553.8381.154-0.228-0.0710.4561.555.0371.522-0.322-0.090.5551.9836.9192.104-0.318-0.0940.5592.0097.0842.222-0.318-0.0940.5942

15、.0517.2362.255-0.326-0.0940.6022.1567.6852.411-0.341-0.0940.5982.77510.7333.802-0.349-0.0940.5983.26813.3035.009按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范給定的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及上述的計算公式，對于本次試驗試件的極限承載力的預(yù)估值為： kN。構(gòu)件正截面承載力分析實測值為94kN，比預(yù)估值大46.9%，可能原因如下： 試驗時混凝土養(yǎng)護(hù)時間已經(jīng)超過要求的標(biāo)準(zhǔn)的28d，強(qiáng)度有所提高；計算時所采用的安全系數(shù)等等都為該構(gòu)件的承載力提供了一定的安全儲備，導(dǎo)致實際的抗壓強(qiáng)度高于計算的抗壓強(qiáng)度；混凝土計算公式本身的不確定