綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)答案解析

1、 專業(yè)資料分享 鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)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）1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?A、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、了解受彎構(gòu)建正截面的承載力大小，撓度變化及裂紋出現(xiàn)和發(fā)展的過程。 2、觀察了解受彎構(gòu)件受力和變形的過程的三個(gè)工作階段及適筋梁的破壞特征 3、測定或計(jì)算受彎構(gòu)件正截面的開裂荷載和極限承載力，驗(yàn)證正截面承

2、載計(jì)算方法 B、模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、通過用動(dòng)畫演示鋼筋 混凝土簡支梁兩點(diǎn)對稱加載實(shí)驗(yàn)的全過程，形象生動(dòng)地向?qū)W生展示了鋼筋 混凝土簡支受彎構(gòu)件在荷載作用下的工作性能。同時(shí)，軟件實(shí)時(shí)地繪制撓度-荷載曲線、受壓區(qū)高度-荷載曲線及最大裂縫寬度-荷載曲線以放映簡支梁工作性能的變化規(guī)律，力圖讓學(xué)生清楚受彎構(gòu)件的變形，受壓區(qū)高度等在荷載作用下不同階段的發(fā)展情況。 2、學(xué)生還可以實(shí)用軟件對即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測，認(rèn)識試件在荷載作用下不同階段的反應(yīng)，從而設(shè)計(jì)出良好的實(shí)驗(yàn)觀測方案。 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果有學(xué)生計(jì)算與模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)參與式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備： A、試件特征 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，試驗(yàn)梁的混凝

3、土等級為C25，截面尺寸為150mm*400mm， （Fc=16.7N/mm2，21.78/tkfNmm=,216.7/ckfNmm=，ft=1.27 N/mm2） 縱向向受力鋼筋等級為HRB400級225(400/,540/,2.010ykstkcfNmmfNmmE=´） 箍筋與架立鋼筋強(qiáng)度等級為HPB300級25(300/2.110)ykcfNmmE=´ （2）試件尺寸及配筋圖如圖所示，縱向受力鋼筋的混凝土凈保護(hù)層厚度為20mm(計(jì)算按規(guī)定取20+5=25mm)。 （3）梁的中間配置直徑為6mm，間距為80的箍筋，保證不發(fā)生斜截面破壞。 （4）梁的受壓區(qū)配有兩根架立鋼筋

4、，直徑為10mm，通過箍筋和受力鋼筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。 B、真實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備： 1、靜力試驗(yàn)臺座，反力架，支座及支墩 2、20T手動(dòng)式液壓千斤頂 3、20T荷重傳感器 4、YD-21型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀 5、X-Y函數(shù)記錄儀器 6、YJ-26型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及平衡箱 7、讀書顯微鏡及放大鏡 8、位移計(jì)（百分表）及磁性表座 9、電阻應(yīng)變片，導(dǎo)線等 C、模擬實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備： 1、筆、計(jì)算紙 2、電腦 3、SSBCAI軟件 3、實(shí)驗(yàn)簡圖 本次試驗(yàn)我分配的梁的跨度l為3300mm，構(gòu)造要求的截面尺寸為220*110但是為了計(jì)算需要該梁的截面高度h為取400mm，截面寬度b取1

5、50mm。外力加載處位于總長的1/3即1100處。經(jīng)計(jì)算該梁的最小配筋面積為0.178%A，最大配筋面積為1.7%A。 1、在進(jìn)行少筋破壞計(jì)算時(shí)配筋面積采用0.125% A、計(jì)算As為75平方毫米，采用一根直徑為10的三級鋼筋，實(shí)際As為78.5平方毫米，經(jīng)檢驗(yàn)滿足構(gòu)造要求。 2、在進(jìn)行適筋破壞計(jì)算時(shí)配筋面積采用0.85% A、計(jì)算As為510平方毫米，采用兩根直徑為18的三級鋼筋，實(shí)際As為509平方毫米，經(jīng)檢驗(yàn)滿足構(gòu)造要求。 3、在進(jìn)行超筋破壞計(jì)算時(shí)配筋面積采用2.00% A、計(jì)算As為1200平方毫米，采用兩根直徑為28的三級鋼筋，實(shí)際As為1232平方毫米，經(jīng)檢驗(yàn)滿足構(gòu)造要求。適筋破壞

6、-配筋截面 模擬實(shí)驗(yàn)加載數(shù)據(jù): 1、荷載0 kg0.4kn屬于彈性階段，當(dāng)荷載達(dá)到0.4kn后進(jìn)入塑形階段。 2、荷載0.4kg6.9kn屬于塑性階段，當(dāng)荷載達(dá)到6.9kn后 混凝土開始開裂。 3、荷載達(dá)到52.9kn時(shí)鋼筋達(dá)到受拉屈服強(qiáng)度但 混凝土還未定達(dá)到抗壓峰值。 4、荷載達(dá)到55.2kn時(shí) 混凝土達(dá)到抗壓峰值該梁破壞。 繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線。（計(jì)算撓度） 極限狀態(tài)下的撓度 040034366hmm滿足要求與實(shí)驗(yàn)結(jié)果7.37相差50%以內(nèi)計(jì)算結(jié)果符合誤差要求，但不符合安全構(gòu)造要求。 同上方法可以計(jì)算出不同荷載作用下的撓度在荷載為0.3kn前，梁處于彈性階段；在荷載增加到大約6.0kn

7、，梁由彈性到開裂；在荷載增加到大約9.7kn鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，梁破壞。 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(shí)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。實(shí)驗(yàn)荷載-撓度曲線圖如下、實(shí)驗(yàn)荷載最大裂縫寬度曲線如下：又因?yàn)榕浣盥噬儆谧钚∨浣盥?，故一旦原來由混凝土承?dān)的拉力有鋼筋承擔(dān)后，鋼筋迅速達(dá)到的屈服。受壓區(qū)高度會(huì)迅速降低，以增大內(nèi)力臂來提高抗彎能力。同時(shí)，所提高的抗彎能力等于降低后的荷載引起的彎矩，受壓區(qū)高度才能穩(wěn)定下來。在撓度-荷載曲線上就表現(xiàn)為荷載有一個(gè)突然地下降。然后受壓區(qū)

8、高度進(jìn)一步下降，鋼筋歷盡屈服臺階達(dá)到硬化階段，荷載又有一定上升。此時(shí)受壓區(qū)混凝土仍未被壓碎，即梁尚未喪失承載能力，但這是裂縫開展很大，梁已經(jīng)嚴(yán)重下垂，也被視為以破壞。實(shí)驗(yàn)荷載相對受壓區(qū)高度曲線如右圖：適筋破壞： （1）計(jì)算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值對比，分析原因。 開裂彎矩： 040040360hmm=-= 模擬實(shí)驗(yàn)破壞荷載與計(jì)算破壞荷載比較： 兩個(gè)開裂彎矩對比：（6.9-0.297）/6.9=95.6%>50% 兩個(gè)屈服彎矩對比：（59.11-52.9）/ 59.11=10.5%<50% 兩個(gè)極限彎矩對比：（76.246-55.2）/ 55.2=38.12%<50

9、% 誤差符合要求。 結(jié)果分析 本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，誤差存在，產(chǎn)生誤差的主要原因有三點(diǎn)： 1實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有考慮梁的自重，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)算過程都假設(shè)中和軸在受彎截面的中間。滿足要求2. 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果0.03相差50%以內(nèi)計(jì)算結(jié)果符合誤差要求，但不符合安全構(gòu)造要求。 同上方法可以計(jì)算出不同荷載作用下的撓度=0.751mm屈服狀態(tài)裂縫寬度=0.750mm開裂狀態(tài)裂縫寬度=0.00059mm用同樣的方法可計(jì)算出如下表：理論荷載-

10、最大裂縫曲線3. 模擬實(shí)驗(yàn)荷載-最大裂縫曲線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，受拉應(yīng)力應(yīng)變和受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線呈直線。 當(dāng)荷載在6.9KN的基礎(chǔ)上分級加載，受拉區(qū)混凝土進(jìn)入塑性階段，受拉應(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(shí)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(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

11、極限抗拉應(yīng)變，部分薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫。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(shí)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(shí)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(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

12、前的臨界狀態(tài)。 當(dāng)荷載達(dá)到52.9KN時(shí)，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。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(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（事實(shí)上由于鋼筋應(yīng)力已不再增加而混凝土邊緣壓應(yīng)力仍持續(xù)增大的緣故，受壓區(qū)必須隨混凝土受壓區(qū)邊緣應(yīng)變增加而降低，否則截面內(nèi)力將不平5. 衡），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展和混凝土壓應(yīng)變的迅速增加，梁

13、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，所以我們可以看到在受拉鋼筋屈服后荷載撓度曲線有一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折，此后曲線就趨于平緩，像是步上了一個(gè)臺階一樣。 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與實(shí)驗(yàn)小結(jié)。 試驗(yàn)表明適筋破壞屬于延性破壞：從鋼筋屈服到受壓區(qū)混凝土壓碎的過程中，鋼筋要?dú)v經(jīng)較大的塑性變形，隨之引起裂縫急劇開展和撓度劇增。因此，在工程應(yīng)用中絕不能出現(xiàn)少筋、超筋的配筋情況。 通過本次模擬試驗(yàn)掌握了正截面受彎的三個(gè)受力階段，充分體驗(yàn)了鋼筋混凝土受彎的整個(gè)過程；同時(shí)還掌握了擾度和裂縫的計(jì)算。通過這次試驗(yàn)，我熟悉掌握其構(gòu)件受力和變形的三個(gè)階段以及破壞特征、掌握了不同荷載強(qiáng)度下?lián)隙群土芽p寬度的計(jì)算并且通過計(jì)算

14、三種情況下梁的屈服荷載和破壞荷載跟實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)值進(jìn)行計(jì)較，讓我進(jìn)一步明白，在實(shí)際施工時(shí)與應(yīng)該注意：一定要根據(jù)構(gòu)件的安全等級計(jì)算好承載力和強(qiáng)度，以保證施工安全和周邊環(huán)境、構(gòu)造物和人民財(cái)產(chǎn)的安全！2.斜截面受剪構(gòu)件無腹筋梁斜拉受剪破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（35分）學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握剪跨比的概念、斜截面受剪的三種破壞形態(tài)以及腹筋對斜截面受剪破壞形態(tài)的響； 熟練掌握矩形、T形和I字形截面斜截面受剪承載力的計(jì)算方法； 熟悉縱筋的彎起、截?cái)嗉板^固等構(gòu)造要求。 A、真實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備： 1、靜力試驗(yàn)臺座，反力架，支座及支墩 2、20T手動(dòng)式液壓千斤頂 3、20T荷重傳感器 4、YD-21型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀 5、X-Y函數(shù)記

15、錄儀器 6、YJ-26型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及平衡箱 7、讀書顯微鏡及放大鏡 8、位移計(jì)（百分表）及磁性表座 9、電阻應(yīng)變片，導(dǎo)線等 B、模擬實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備： 1、筆、計(jì)算紙 2、電腦 3、SSBCAI軟件 實(shí)驗(yàn)簡圖 一、受彎構(gòu)件有:正截面受彎破壞（M）、斜截面受剪破壞（M、V）、斜截面受彎破壞（M、V）2、 斜截面受剪通過計(jì)算和 構(gòu)造來保證。斜截面受彎通過構(gòu)造來保證。要解決的主要問題腹剪斜裂縫、彎剪斜裂縫 斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài) 1、無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)：試驗(yàn)表明，無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)主要由剪跨比決定。（1） 斜壓破壞 發(fā)生條件： l<1破壞特征首先在梁腹部出現(xiàn)腹剪斜裂縫

16、 隨后混凝土被分割成斜壓短柱最后斜向短柱混凝土壓壞而破壞。破壞取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。 脆性破壞（2）剪壓破壞發(fā)生條件： 1< <3 。 破壞特征： 首先出現(xiàn)豎向裂縫， 隨后豎向裂縫斜向發(fā)展，并形成一條臨界斜裂縫， 最后剪壓區(qū)混凝土破壞而破壞。 破壞取決于剪壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度。 脆性破壞。（3）斜拉破壞發(fā)生條件：>3。 破壞特征： 一旦裂縫出現(xiàn)，就很快形成臨界斜裂縫，承載力急劇下降，構(gòu)件破壞。承載力主要取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。 脆性顯著（4） 三種破壞形態(tài)的特征比較三種破壞形態(tài)的特征比較 （斜截面三種破壞都是脆性） （1）斜拉破壞為受拉脆性破壞，脆性最顯著；且混凝土抗壓強(qiáng)度未發(fā)

17、揮。 （2）斜壓破壞為受壓脆性破壞。（3） 剪壓破壞為脆性破壞，脆性相對好些。 有腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài) 破 壞 形 態(tài)主 要 由 剪跨 比 和箍 筋 配 置量 決 定實(shí)驗(yàn)小結(jié)：一、無腹筋梁（主要是受力性能）：1、剪跨比（）的概念。2、傳力機(jī)構(gòu)：拉桿-拱模型。3、破壞形態(tài)：斜拉、剪壓和斜壓破壞。發(fā)生的條件（） 、破壞特征。 二、有腹筋梁（有受力性能、設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造措施三個(gè)方面）：（1 sv）的概念和箍筋的作用。 （2）傳力機(jī)構(gòu)：拱形桁架模型。（3）破壞形態(tài)：斜拉、剪壓和斜壓破壞。發(fā)生的條件（ 、 sv ）、破壞特征。 （4）影響承載力的主要因素： 、 fc 、 、 sv 。 有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算：

18、（1）如何建立有腹筋梁斜截面抗剪承載力的計(jì)算公式？ （2）計(jì)算公式的應(yīng)用55復(fù)核與設(shè)計(jì)。3）有關(guān)構(gòu)造：（1）梁中箍筋的smax、dmin 。 （2）抵抗彎矩圖（材料圖）的概念。 （3）保證斜截面抗彎的構(gòu)造措施（a 0.5h0）。 （4）梁中縱筋彎起和截?cái)唷?. 鋼筋混凝土柱大偏心受壓構(gòu)件破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（30分）試驗(yàn)?zāi)康募耙?1、通過試驗(yàn)了解偏心受壓構(gòu)件理論計(jì)算的依據(jù)和分析方法； 2、觀察偏心受壓柱的破壞特征及強(qiáng)度變化規(guī)律，進(jìn)一步增強(qiáng)對鋼筋混凝土構(gòu)件試驗(yàn)研究和分析能力； 3、加強(qiáng)學(xué)生對于理論知識的理解和消化。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 在靜荷載作用下，測定柱測向位移和L/2截面鋼筋及混凝土應(yīng)變，描繪柱體裂縫出現(xiàn)、擴(kuò)大與破壞狀況及特征，測定開裂荷載值及破壞荷載值。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、自平衡加力架：500KN以上；