綜合性實踐環(huán)節(jié).

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WORD2003 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(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

2、受壓構(gòu)件破壞試驗設(shè)計。 （30 分）答： 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、縱向受拉鋼筋達到設(shè)計強度 fy 時 的 荷 載 值 、 破 壞 荷 載 值 ）（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： h0=468.5開裂時： x=f tk As/ 1f cb=0.6989mmMcr =f tk As(h 0-x/2)=0.8491KN*m開裂荷載： Fcr =Mcr / =0.3466KN屈服時： x=f yAs/ 1f cb=117.797mmMy=f yAs(h 0-x/2)=125.875KN*m屈服荷

3、載： Fy=My/ =51.38KN破壞時： x=f yk As/ 1f cb=131.54mmMu=f yk As/ (h 0-x/2)=138.3KN*m破壞荷載 Fu=Mu/ =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 )As= 981.2

4、5h0=486.5 E=(Es/Ec)*(A s bh0)=0.0686 te =As/A te =0.0178當構(gòu)件開裂時： Mk=0.8491KN/M sq=Mk/ h0As=2.044=1.1-0.65ftk / te sq =負數(shù)， 取 0.2Bs=EsAsh02/(1.15 +0.2+6 E)=5.519*10 13Nmm2f=sMkl 0 /B=0.52mm以此類推，在不同的荷載下，可以得到相關(guān)的數(shù)據(jù)：（ 3）繪制裂縫分布形態(tài)圖。（計算裂縫）acr =1.9te =As/0.5bh=0.0178dep =25=1404.5mm te =0.0178=1404.5mm sq=Mk/

5、h0As=333N/mm2 =0.9Wmax=acrsq /Es(1.9Cs+0.08d eq/ te )=0.46mm（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 0.4KN 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)

6、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

7、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

8、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 =2、 1 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

9、是由于主壓應(yīng)力產(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 13 時，發(fā)生剪壓破壞， 其破壞特征是；彎剪斜裂縫出現(xiàn)后

10、，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，剪壓破壞的承載力要高。3、斜壓破壞：當剪跨比 很?。ㄒ话?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

11、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）：b×h×l = 124×120×899mm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

12、層 厚 度 ： 15mm 試 件 的 配 筋 情 況 （ 如 下 頁 圖 所 示 ）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。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。（ 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。（3

13、）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。（4）裂縫試驗前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制 50mm×50mm的網(wǎng)格。試驗時借助放大鏡查找裂縫4、實際實驗數(shù)據(jù)按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 給定的材料強度標準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： Ncu=64kN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)護時間已經(jīng)超過要求的標準的 28d，強度有所提高；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，導致實際的抗壓強度高于計算的抗壓強度；混凝土計算公式本身的不確定性以及材料性質(zhì)的不確定性導致。當荷載較小時， 構(gòu)件處于彈性階段， 構(gòu)件中