鄭州大學現(xiàn)代遠程教育《綜合性實踐》課程考核要求答案(完整資料).doc

1、【最新整理，下載后即可編輯】鄭州大學現(xiàn)代遠程教育綜合性實踐環(huán)節(jié)課程考核作業(yè)內(nèi)容1.正截面受彎構(gòu)件適筋梁的受彎破壞試驗設計。（35分）實驗一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗1 .實驗目的：A、實驗室實驗目的：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工作階段及適筋梁的破壞 特征3、測定或計算受彎構(gòu)件正截面的開裂荷載和極限承載力，驗證正截面承 載計算方法B、模擬實驗目的：1、通過用動畫演示鋼筋混凝土簡支梁兩點對稱加載實驗的全過程，形象 生動地向?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，軟件實時地繪制撓度-荷載曲

2、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、學生還可以實用軟件對即將進行的實驗進行預測，認識試件在荷載作 用下不同階段的反應，從而設計出良好的實驗觀測方案。3、實驗結(jié)果有學生計算與模擬實驗結(jié)合進行，實現(xiàn)參與式實驗教學的效 果。2 .實驗設備：A、試件特征【最新整理，下載后即可編輯】(1)根據(jù)實驗要求，試驗梁的混凝土等級為C25,截面尺寸為150mm*400mm,(Fc=16.7N/mm2 ,人=1.78N/?，幾=16.7N/, ft=1.27 N/mm2 )縱向向受力鋼筋等級

3、為HRB400級(& = 400N/加，加=540N/加，豆=2.0x105)箍筋與架立鋼筋強度等級為HPB300級6= 300N/加耳= 2.1x105)(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層厚度 為20mm(計算按規(guī)定取2()+5=25mm)。(3)梁的中間配置直徑為6mm,間距為8()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，直徑為通過箍筋和受力鋼 筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。B、真實實驗儀器設備：1、靜力試驗臺座，反力架，支座及支墩2、20T手動式液壓千斤頂3、20T荷重傳感器4、YD-21型動態(tài)電阻應變儀5

4、、X-Y函數(shù)記錄儀器6、YJ-26型靜態(tài)電阻應變儀及平衡箱7、讀書顯微鏡及放大鏡8、位移計(百分表)及磁性表座9、電阻應變片，導線等C、模擬實驗儀器設備：1、筆、計算紙2、電腦3、SSBCAI 軟件【最新整理，下載后即可編輯】3、實驗簡圖本次試驗我分配的梁的跨度1為3300mm,構(gòu)造要求的截面尺寸為 220*110但是為了計算需要該梁的截面高度h為取400mm,截面寬度b取 150mmo外力加載處位于總長的1/3即11()()處。zs-I 110011001100 I150(受力簡圖)(設計截面圖)經(jīng)計算該梁的最小配筋面積為().178%A,最大配筋面積為1.7%Ao1、在進行少筋破壞計算時配

5、筋面積采用().125% A、計算As為75平方 毫米，采用一根直徑為1()的三級鋼筋，實際As為78.5平方毫米，經(jīng)檢驗 滿足構(gòu)造要求。2、在進行適筋破壞計算時配筋面積采用().85% A、計算As為51()平方 毫米，采用兩根直徑為18的三級鋼筋，實際As為5()9平方毫米，經(jīng)檢驗 滿足構(gòu)造要求。3、在進行超筋破壞計算時配筋面積采用2.00% A、計算As為1200平 方毫米，采用兩根直徑為28的三級鋼筋，實際As為1232平方毫米，經(jīng)檢 驗滿足構(gòu)造要求。適筋破壞-配筋截面0 680LLL3300模擬實驗加載數(shù)據(jù)：1、荷載0kL).4kn屬于彈性階段，當荷載達到().4kn后進入塑形階段。

6、2、荷載0.4kL6.9kn屬于塑性階段，當荷載達到6.9kn后混凝土開始開裂。3、荷載達到52.9kn時鋼筋達到受拉屈服強度但混凝土還未定達到抗壓峰 值。4、荷載達到55.2kn時混凝土達到抗壓峰值該梁破壞。繪出試驗梁pf變形曲線。(計算撓度)極限狀態(tài)下的撓度/?()= 400 34 = 366pie = =0.00261 <0.01 取0.0110044X106 =401,825Ate 0.5x150x400Osq=O.87hoAs 0.87 x 366 x 78.5y=l.1-0.65 -= l.l-0.65x= 1.099>l 取 1pieOsq0.01x401.825Es

7、 2xl05 au=r =7.142Ec 2.8xl04As78.5bxhu 150x366= 0.00142 x 10x 78.5x366?1.15T.0.26acpl+3.5yz一，”6x7.142x0.00141.15x1 + 0.2 +2.103xl012)=1.501x10 ninr1.4103-4/ 3x3.32-4x1.124 x/224x3.3?=1.065/ = (3L()2 -4/) = "131x10(3x330()2-4XHOO2) = 7.054< L/200= 16.5mm 滿足要求24B24x 1.501 xlO12與實驗結(jié)果7.37相差5()%以

8、內(nèi)計算結(jié)果符合誤差要求，但不符合安全構(gòu)造 要求。同上方法可以計算出不同荷載作用下的撓度編號1234567891()荷載0.324.248.189.49.519.579.629.649.659.66撓度0.033.216.2311.8320.1930.3241.9654.8259.3466.29撓度-荷載曲線圖p-f變形曲線繪制裂縫分布形態(tài)圖。(計算裂縫)裂縫分布形態(tài)簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機理。在荷載為().3kn前，梁處于彈性階段；在荷載增加到大約6.()kn,梁由彈 性到開裂；在荷載增加到大約9.7kn鋼筋達到屈服強度，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

9、擔的絕大部 分拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應力突然增加很多，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，應力圖形開始呈現(xiàn)平緩的曲線。實驗荷載-撓度曲線圖如下、 實驗荷載一最大裂縫寬度曲線如下：2口荷載 n 1最大裂縫寬度n皿005.1. 15又因為配筋率少于最小配筋率， 故一旦原來由混凝土承擔的拉力有 鋼筋承擔后，鋼筋迅速達到的屈服。 受壓區(qū)高度會迅速降低，以增大內(nèi) 力臂來提高抗彎能力。同時，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)為荷載有一個突然地下降。然后受壓區(qū)高度 進一步下降，鋼筋歷盡屈服臺階達到硬化階段，荷載

10、又有一定上升。此時 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)嚴重下垂，也被視為以破壞。實驗荷載一相對受壓區(qū)高度曲線如右 圖：【最新整理，卜.載后即可編輯】適筋破壞：(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。 開裂彎矩：/?()= 40040 = 360”jikAsai fckb1.78x5091.0x16.7x150=0.362mmMcr = a fikbX (/?()-0.5X) = 1.0x16.7 x 150 x 0.362(366 - 0.362 / 2) = 0.3269 kn - m開裂荷載：Fu =0.32691.1=0.29

11、7E屈服彎矩:ho = 400-40 = 36O77RA 400x509 x =-=81.277/zwnai fckb 1.0x16.7x150Myk = ai fikbX (/?o - 0.5X) = 1.0 x 16.7 x 150 x 81.277(360-81.277/2)= 65.022k7 - m屈服荷載：Fyk =Myk 65.022=59.11 kn極限彎矩:/?()= 40040 = 360”加A、540 x 509.a廠-=109.725加ai fckb 1.0x16.7x150A/k = 6/i/Z?X(M)-0.5X) = 1.0x16.7x150x109.725(36

12、0-109.725/2) = 83.870?-/h極限荷載： 模擬實驗破壞荷載與計算破壞荷載比較: 兩個開裂彎矩對比：(6.9-0.297) /6.9=95.6%>50%Fu =Mu83.870=76.246/:/?兩個屈服彎矩對比：(59.11-52.9) / 59.11=10.5%<50%兩個極限彎矩對比：(76.246-55.2) / 55.2=38.12%<50%誤差符合要求。結(jié)果分析本次實驗數(shù)據(jù)對比，誤差存在，產(chǎn)生誤差的主要原因有三點：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?！咀钚抡恚螺d后即可編輯】2 .計算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載，但

13、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，L5倍不能準確的計算破壞荷 載。4 .整個計算過程都假設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) 極限狀態(tài)下的撓度ho = 400-40 = 360mmp(e = =0.0170>0.01 WO 1783.87xl06 nnNT/ )=526.09N/mmMuAte 0.5-150-400Osq=O.87hoAs 0.87x360x509Y=l.l -0.65 = 1.1 -0.65 x-=0.980picGsq0.017 x 526.09Es 2xl05 一aE=r=7.142E

14、c 2.8xl04Asp =b x h)Dflo509150x366EAsh=o= 0.00142x105x509x36021.15乎+0.2+華立 l+3.5y，,6x7.142x0.00141.15x0.98 + 0.2 +1+01.319xl013 t)=1.094 x 10 N nmr1.206f = (3L(r-4«2) = 83,87x10(3x33002-4x11002) = 8.890< L/200=16.5mm滿足要求24824xl.094xl013屈服狀態(tài)下的撓度/?()= 400-40 = 360“p(c = =0.0170>0.01 取0.0176

15、5.022 xlO6 sr,=407.87N/mnrAte 0.5-150-400Osq=O.87hoAs 0.87x360x509Y= 1.1-0.65 -上一 = 1.1 -0.65 x-=0.933ptcOsq0.017 x 407.87Es 2xl05 八at=7=7.142Ec 2.8 xlO4、( bb)h fYf= bh0 =0【最新整理，下載后即可編輯】【最新整理，下載后即可編輯】p=h=00014他紇一_二 1.319x10- =1145xl0l3yv._1.15+02 信要 1,15x0.933 + 0.2+6x7142x0Q01411521+3,坨1 + 0(3Lo:-4

16、6/2) = 61022x1()*33o()2 一4x1100?) = 6.585 < L/200= 16.5mm滿足要求24B24x1.145x10”開裂狀態(tài)下的撓度/?()= 40040 = 360” p(c = =0.0170>0,01 取Q017MrAic 0.5-150-4000.3269 xlO6 nnciXT/ ，asq=2.051 N/mrrrO.87hoAs 0.87x360x509取0.2V=l.l-0.65- = l.l-0.65x二一32<0.2 pleOsq0.017x2.051Es 2xl05cau=r=7.142Ec 2.8xl04Yf =(bf

17、-b)h f=oAs509p =b x hk) 150x366= 0.0014B, EAh2-L15¥+0.2+.l+3.5y2x105x509x3602u cc cc 6x7.142x0.00141.15x0.2 + 0.2 += 1.595 x 10" N . mm 0.8272/ = (3L<>2 -4/) =(C (3 x 33002 - 4x11002) = 0.024 < L/200= 16.5mm滿足要求24B24x1.595x10”與實驗結(jié)果().03相差5()%以內(nèi)計算結(jié)果符合誤差要求，但不符合安全構(gòu)造要求。同上方法可以計算出不同荷載作用

18、下的撓度編 號1234567891()11121314荷0.311.21.30.39.47.5454.55.55.55.55.55.55.載516348514577264955524327撓0.01.93.75.57.28.810.13.16.19.22.25.28.31.度35855959671777153242荷載-撓度曲線1015202530撓度（mm）35p-f變形曲線繪制裂縫分布形態(tài)圖。（計算裂縫）極限狀態(tài)裂縫寬度CDnrn - acr平 *=(1 .9Cs+0.08)=1.9x0.98 526 09 (1.9x31 +0.08)=0.751mmEsPle2xl05509/ (400

19、x150)屈服狀態(tài)裂縫寬度co a - ckrT *=(1 .9Cs+0.08 % )= 1 .9 X 0.933(1.9x31 +0.08)=0.750mmEsPlc2xl05509/ (400x150)開裂狀態(tài)裂縫寬度comxx- Ctcr(1.9Cs+0.08 )=1.9 x 0.2 -4(L9 X 31+0.08)=0.00059mmEsPtc2xl05509/ (400x150)編 號1234567891011121314荷0.311.21.30.39.47.5454.55.55.55.55.55.55.載516348514577264955524327裂 縫 寬 度().031.9

20、53.785.557.258.8910.5913.616.7119.7722.7125.5330.1931.2用同樣的方法可計算出如下表:理論荷載-最大裂縫曲線模擬實驗荷載-最大裂縫曲線簡述裂縫的出現(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，受拉應力應變和受壓應力應變 曲線呈直線。當荷載在6.9KN的基礎上分級加載，受拉區(qū)混凝土進入塑性階段，受 拉應變曲線開始呈現(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

21、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)混凝土拉應變超過極限抗拉應變，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的絕大部分拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應力突然 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，應力圖形開始呈現(xiàn)平緩的曲線。此時鋼筋的應力應變突然增 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力，應變增量與荷載

22、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，剛進的應力應變不斷增大，直至最后達到 屈服前的臨界狀態(tài)。當荷載達到52.9KN時，鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土達到峰值應力階段。 此階段初內(nèi)力只要增加一點兒，鋼筋便即屈服。一旦屈服，理論上可看作 鋼筋應力不再增大（鋼筋的應力增量急劇衰減），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較，但混凝土受壓區(qū)邊緣應力 還未達到峰值應力。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（事實上由于鋼筋應力已不再增加而混凝土邊緣壓應力仍持 續(xù)增大的緣故，受壓區(qū)必須隨

23、混凝土受壓區(qū)邊緣應變增加而降低，否則截 面內(nèi)力將不平衡），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，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明顯的轉(zhuǎn)折，此后曲線 就趨于平緩，像是步上了一個臺階一樣。4、實驗結(jié)果討論與實驗小結(jié)。試驗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，鋼筋要歷經(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。通過本次模擬試驗掌握了正截面受彎的三個受力階段，充分體驗了

24、鋼 筋混凝土受彎的整個過程；同時還掌握了擾度和裂縫的計算。通過這次試 驗，我熟悉掌握其構(gòu)件受力和變形的三個階段以及破壞特征、掌握了不同 荷載強度下?lián)隙群土芽p寬度的計算并且通過計算三種情況下梁的屈服荷 載和破壞荷載跟實驗所得到的數(shù)值進行計較，讓我進一步明白，在實際施 工時與應該注意：一定要根據(jù)構(gòu)件的安全等級計算好承載力和強度，以保 證施工安全和周邊環(huán)境、構(gòu)造物和人民財產(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設計。（35分）學習目標掌握剪跨比的概念、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算方法；熟悉縱筋的彎起、截斷

25、及錨固等構(gòu)造要求。A、真實實驗儀器設備：1、靜力試驗臺座，反力架，支座及支墩2、20T手動式液壓千斤頂3、20T荷重傳感器4、YD-21型動態(tài)電阻應變儀5、X-Y函數(shù)記錄儀器6、7、8、9、YJ-26型靜態(tài)電阻應變儀及平衡箱 讀書顯微鏡及放大鏡 位移計（百分表）及磁性表座 電阻應變片，導線等B、模擬實驗儀器設備：1、筆、計算紙2、電腦3、SSBCAI 軟件實驗簡圖一、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）V二、斜截面受剪通過計算和構(gòu)造來保證。斜截面受彎通過構(gòu)造來保證?？v向受拉鋼筋要解決的主要問題建工AL<- SOI道橋70% ( vu/qS

26、 < R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):試驗表明，無腹筋梁的斜截面受1、無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài) 剪破壞形態(tài)主要由剪跨比決定。(1)斜壓破壞發(fā)生條件：|<1破壞特征：首先在梁腹部出現(xiàn)腹剪斜裂縫， 隨后混凝土被分割成斜壓短柱， 最后斜向短柱混凝上壓壞而破壞。 破壞取決于混凝上的抗壓強度。 脆性破壞。(2)剪壓破壞發(fā)生條件：1<X <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)混凝土的強度。脆性破壞。發(fā)生條件：X>3O破壞特征：/一¥裂縫出現(xiàn)，就很快形成臨界

27、斜裂縫，承載力急劇下降，構(gòu)件破 壞%載4主要取決于混凝土的抗拉強度。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；且混凝土抗壓強度未發(fā)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。p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剪跨比 配箍率1<11<1<31>3無腹筋斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞r sv很小斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞r sv適量斜壓破壞剪壓破壞剪壓破壞r sv很大斜壓破壞斜壓破壞斜壓破壞實驗小結(jié)：一、無腹筋梁（主要是受力性能）：1、剪跨比（入）的概念。2、 傳力機構(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（入）、破壞特征。二、有腹筋梁（有受力性能、設計計算和構(gòu)造措施三個方面）：（1）配箍 率（sv）的概念和箍筋的作用。（2）傳力機構(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（X 、 gsv ）、破壞特征。（4）影響承載力的主要因素： 入、fc、 g、 psv o有關(guān)設計計算：（1）如何建立有腹筋梁斜