鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育《綜合性實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)課程考核說(shuō)明：本課程考核形式為提交作業(yè)，完成后請(qǐng)保存為WORD2003格式的文檔，登陸學(xué)習(xí)平臺(tái)提交，并檢查和確認(rèn)提交成功（能夠下載，并且內(nèi)容無(wú)誤即為提交成功）。一作業(yè)要求1. 要求提交設(shè)計(jì)試驗(yàn)構(gòu)件詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程、構(gòu)件尺寸和配筋；2. 要求擬定具體的試驗(yàn)步驟；3. 要求預(yù)估試驗(yàn)發(fā)生的破壞形態(tài)；4. 構(gòu)件尺寸、配筋、試驗(yàn)步驟以及破壞形態(tài)可參考綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)。（35分）2. 斜截面受剪構(gòu)件無(wú)腹筋梁斜拉受剪破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（35分）3. 鋼筋混凝土柱大偏心受壓構(gòu)件破壞

2、試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（30分）1正截面受彎構(gòu)件適筋梁的受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。適筋破壞-配筋截面加載：（注明開(kāi)裂荷載值、縱向受拉鋼筋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)y時(shí)的荷載值、破壞荷載值）門(mén)UD73507-Ar加載：Fcr=7.9KNFy=52.3KNFu=56KN225*(1)計(jì)算的開(kāi)裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值對(duì)比，分析原因。理論計(jì)算：h。=486.5開(kāi)裂時(shí):ftkAs1.78981.251.011.9210二0.6989mmMcr=ftkAs(h。1.78981.25(486.5一0.6989)=0.8491KNLm22開(kāi)裂荷載:Mcr0.8491Fcrcr0.3466KNa2.45屈服時(shí)：fyAs300981.2

3、5x117.797mm%fcb1.0x11.9x210x117797iMy=fyAs(h。)=300981.25(486.5)=125.875KNLm22屈服荷載:My125.875Fyy51.38KNa2.45破壞時(shí)：fykAs335981.25x131.54mm礙fcb1.0漢11.9漢210x13154.Mu=fykAs(h。)=335981.25(486.5)=138.3KNLm22破壞荷載：Fu二業(yè)二l3空二56.5KNa2.45通過(guò)分析對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：1實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有考慮梁的自重，而計(jì)算理論值時(shí)會(huì)把自重考慮進(jìn)去；2計(jì)算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載，但是

4、實(shí)驗(yàn)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(jì)算破壞荷載；4整個(gè)計(jì)算過(guò)程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間。(2)繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線(xiàn)。(計(jì)算撓度)以此類(lèi)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)d0.84914080丁125.875138.32sq(N/mm)2.04496.3192.6303.13330.20.430.760.88550.9Bs咒1013(N|_mm2)5.5194.1993.132.852.82f(mm)0.5232.1686.30149.1166As=9

5、81.25ho=486.5:e空AEcbh52105981.2540.06862.810210486.5981.25：池丄0.0178Ae0.5疋210漢525當(dāng)構(gòu)件開(kāi)裂時(shí),Mk“.8491KN/M-sqMk60.849110一0.87486.5981.25一2.044ftk1.78訃卓亡八1-0.65負(fù)數(shù)取2EsAh。2f02漢105匯981.25漢486.52132Bsss05.51910Nmm21.150.261.150.20.260.0686rMJ。250.8491x106燈3502cf=s眉0.52mmB85.5191013ss荷載-撓度實(shí)驗(yàn)得出的荷載-撓度曲線(xiàn)：a荷靈憩曲蛙(3)繪

6、制裂縫分布形態(tài)圖。(計(jì)算裂縫)最大裂縫：981.250.01780.5210525deq25te=1404.5mm0.0178JsqMk6138.3102=333N/mmhAs0.87486.5981.25=1.1-0.651780.90.0178漢333Wmax二a,Wdeq1.9cs+0.08寧sp、te丿0.9歳H.92660.。81404.546mmEs(4)簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開(kāi)的過(guò)程與機(jī)理。 當(dāng)荷載在0.4KN內(nèi)，梁屬于彈性階段，沒(méi)有達(dá)到屈服更沒(méi)有受到破壞。 當(dāng)荷載在0.4KN的基礎(chǔ)上分級(jí)加載，受拉區(qū)混凝土進(jìn)入塑性階段，手拉應(yīng)變曲線(xiàn)開(kāi)始呈現(xiàn)較明顯的曲線(xiàn)性，并且曲線(xiàn)的切線(xiàn)斜率不斷

7、減小，表現(xiàn)為在受壓區(qū)壓應(yīng)變?cè)龃蟮倪^(guò)程中，合拉力的增長(zhǎng)不斷減小，而此時(shí)受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋仍工作在彈性范圍，呈直線(xiàn)增長(zhǎng)，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(shí)，受拉區(qū)邊緣的混凝土達(dá)到其實(shí)際的抗拉強(qiáng)度和極限拉應(yīng)變，截面處于開(kāi)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(guò)極限抗拉應(yīng)變，部分薄弱地方的混凝土開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，此時(shí)荷載為7.9KN。在開(kāi)裂截面，內(nèi)力重新分布，開(kāi)裂的混凝土一下子把原來(lái)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(shí)受壓混凝土也開(kāi)始表現(xiàn)出一定的塑性，應(yīng)力圖形開(kāi)始呈現(xiàn)平緩的曲線(xiàn)。此時(shí)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變突

8、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(xiàn)上表現(xiàn)為有一個(gè)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(shí)，鋼筋承擔(dān)了絕大部分拉應(yīng)力，應(yīng)變?cè)隽颗c荷載增量成一定的線(xiàn)性關(guān)系，表現(xiàn)為梁的抗彎剛度與開(kāi)裂一瞬間相比又有所上升，撓度與荷載曲線(xiàn)成一定的線(xiàn)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(diǎn)兒，鋼筋便即屈服。此時(shí)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)，截面承載力已接近破壞荷載，在梁內(nèi)鋼筋屈服的部位開(kāi)始形成塑性鉸，但混凝土受壓區(qū)邊緣

9、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(kāi)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(huì)有所增大，但增大非常有限，而由于裂縫的急劇開(kāi)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(jiǎn)述配筋率對(duì)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(duì)減小撓度的效果不明顯2斜截面受剪構(gòu)件無(wú)腹筋梁斜拉受剪破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。大量試驗(yàn)結(jié)果表明：無(wú)腹筋梁斜截面受剪破壞的形態(tài)取決于剪跨比入的大小，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(huà)出了兩個(gè)對(duì)稱(chēng)荷載作用下，入

10、=2、1、時(shí)的主拉應(yīng)力跡線(xiàn)（虛線(xiàn)）和主壓應(yīng)力跡線(xiàn)（實(shí)線(xiàn)）。由圖可見(jiàn)，當(dāng)入=時(shí)，在集中荷載與支座反力間形成比較陡的主壓應(yīng)力跡線(xiàn)，又由于這時(shí)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(chēng)為斜壓破壞。當(dāng)入=12時(shí)，主壓應(yīng)力跡線(xiàn)與梁縱軸線(xiàn)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(yàn)研究表明，無(wú)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)剪跨比入3時(shí)，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(diǎn)處，使梁沿斜向拉裂成兩部分而突然破壞，破壞面整齊、無(wú)壓碎痕跡，破壞荷載等于或略高于出現(xiàn)斜裂縫時(shí)的荷載。斜拉破壞時(shí)由于拉應(yīng)變

11、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(lèi)型。2、剪壓破壞：當(dāng)剪跨比K入w3時(shí)，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(zhǎng)。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(chēng)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(diǎn)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(diǎn)處豎向局部壓應(yīng)力的共同作用而產(chǎn)生，雖然破壞時(shí)沒(méi)有像斜拉破壞時(shí)那樣突然，但也屬于脆性破壞類(lèi)型。與斜拉破壞相比，剪壓破壞的承載力要高。3、斜壓破壞：當(dāng)剪跨比入很小(一般

12、入w1)時(shí)，發(fā)生斜壓破壞，其破壞特征是：在荷載作用點(diǎn)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(shí)斜裂縫多而密。斜壓破壞也很突然，屬于脆性破壞類(lèi)型，其承載力要比剪壓破壞高。3.鋼筋混凝土柱一一大偏心受壓構(gòu)件破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。1試件設(shè)計(jì)1. 構(gòu)件設(shè)計(jì)(1)試件設(shè)計(jì)的依據(jù)為減少二階效應(yīng)”的影響，將試件設(shè)計(jì)為短柱，即控制IO/hW5通過(guò)調(diào)整軸向力的作用位置，即偏心距eO,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)：bh刃=124乂!20899mm 混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C20 縱向鋼

13、筋：對(duì)稱(chēng)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(yè)圖所示)：4雙向鋼絲網(wǎng)2片,尺寸170x90385046100柱試件立面圖24$12368503I850ons2跡850、6100:4雙向鋼絲網(wǎng)2片.尺寸170x90150”50:200:8501201-12-2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(cè)內(nèi)容1加載裝置柱偏心受壓試驗(yàn)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，另端為滾動(dòng)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1.4.1柱偏心受壓試驗(yàn)加載裝置2加載方式(1)單調(diào)分級(jí)加載機(jī)

14、制實(shí)際的加載等級(jí)為0-10kN-20kN-30kN-40kN-50kN-60kN-破壞3量測(cè)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(jì)測(cè)量，混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如下圖。Q75圖1.4.3大偏心受壓柱試驗(yàn)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)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(jì)量測(cè)，鋼筋應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如下圖。3應(yīng)變片共計(jì)8片應(yīng)變片共計(jì)8片HW7200,圖143.1大偏心受壓柱試驗(yàn)縱向鋼筋應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置(3)側(cè)向撓度柱長(zhǎng)度范圍內(nèi)布置5個(gè)位移計(jì)以測(cè)量柱側(cè)向撓度，側(cè)向撓度測(cè)點(diǎn)布置如下圖。c00CA支桿圖1.4.3.2大偏心受壓柱試驗(yàn)側(cè)向撓度測(cè)點(diǎn)布置(4)裂縫試驗(yàn)前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制

15、50mmx50mm的網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助放大鏡查找裂縫。4、實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)荷載縱向鋼筋應(yīng)變2_134_134_234_334_434_534_634_734_80.661-12-5-13-4-14-509.992-50-11720116-100-1281268419.984-162-229226349-229-27435127230.224-280-348486634-363-44262351540.216-372-466721913-496-61590484250.043-478-6259621191-661-8321190112659.705-653-82512561521-871-114315

16、22146769.862-810-100815111825-1056-14031832177379.854-1100-132919052346-1376-18662348220593.976-1485-174125864928-1819-24114074512893.232-1544-181127936257-1879-24945723602292.737-1560-181528437114-1883-25026547640292.076-1585-184128998132-1909-25258076691380.928-1699-1851292810437-2060-25610785675.

17、643-1703-1811293010382-2086-252007844混凝土應(yīng)變側(cè)向撓度10_110_210_310_510_610_7-0.01200-0.0040.0210-0.016-0.0040.0040.2950.3010.078-0.031-0.0080.1810.4630.7040.184-0.063-0.0160.150.6151.2310.348-0.086-0.020.2830.7451.750.479-0.09-0.0350.370.9142.3640.704-0.11-0.0510.4451.0993.1960.937-0.161-0.0510.461.2553.8

18、381.154-0.228-0.0710.4561.555.0371.522-0.322-0.090.5551.9836.9192.104-0.318-0.0940.5592.0097.0842.222-0.318-0.0940.5942.0517.2362.255-0.326-0.0940.6022.1567.6852.411-0.341-0.0940.5982.77510.7333.802-0.349-0.0940.5983.26813.3035.009按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給定的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及上述的計(jì)算公式，對(duì)于本次試驗(yàn)試件的極限承載力的預(yù)估值為：Neu=64kN。構(gòu)件正截面承載力分析k=7258,查混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范得：心.。Abh2*n*1224*120*120貝UNeu=:(AfefyAJ=274kN實(shí)測(cè)值為94kN,比預(yù)估值大46.9%，可能原因如下： 試驗(yàn)時(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間已經(jīng)超過(guò)要求的標(biāo)準(zhǔn)的28d，強(qiáng)度有所提高； 計(jì)算時(shí)所采用的安全系數(shù)