鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育《綜合性實(shí)踐》課程考核要求答案

...wd......wd......wd...鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育?綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)?課程考核作業(yè)內(nèi)容正截面受彎構(gòu)件——適筋梁的受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。〔35分〕實(shí)驗(yàn)一鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面試驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篈、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)和開展的過程。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(cè)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(jiǎn)支梁兩點(diǎn)對(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)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開展情況。2、學(xué)生還可以實(shí)用軟件對(duì)即將進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展預(yù)測(cè)，認(rèn)識(shí)試件在荷載作用下不同階段的反響，從而設(shè)計(jì)出良好的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)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)展，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)梁的混凝土等級(jí)為C25，截面尺寸為150mm*400mm，〔Fc=16.7N/mm，,，ft=1.27N/mm〕縱向向受力鋼筋等級(jí)為HRB400級(jí)〕箍筋與架立鋼筋強(qiáng)度等級(jí)為HPB300級(jí)〔2〕試件尺寸及配筋圖如以下列圖，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，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(tái)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(jiǎn)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150mm。外力加載處位于總長(zhǎng)的1/3即1100處?！彩芰?jiǎn)圖〕〔設(shè)計(jì)截面圖〕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)展少筋破壞計(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(jí)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)展適筋破壞計(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(jí)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)展超筋破壞計(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(jí)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-配筋截面模擬實(shí)驗(yàn)加載數(shù)據(jù):1、荷載0kg—0.4kn屬于彈性階段，當(dāng)荷載到達(dá)0.4kn后進(jìn)入塑形階段。2、荷載0.4kg—6.9kn屬于塑性階段，當(dāng)荷載到達(dá)6.9kn后混凝土開場(chǎng)開裂。3、荷載到達(dá)52.9kn時(shí)鋼筋到達(dá)受拉屈服強(qiáng)度但混凝土還未定到達(dá)抗壓峰值。4、荷載到達(dá)55.2kn時(shí)混凝土到達(dá)抗壓峰值該梁破壞。繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線?！灿?jì)算撓度〕極限狀態(tài)下的撓度與實(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編號(hào)12345678910荷載0.324.248.189.49.519.579.629.649.659.66撓度0.033.216.2311.8320.1930.3241.9654.8259.3466.29p-f變形曲線繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿?jì)算裂縫〕裂縫分布形態(tài)簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。在荷載為0.3kn前，梁處于彈性階段；在荷載增加到大約6.0kn，梁由彈性到開裂；在荷載增加到大約9.7kn鋼筋到達(dá)屈服強(qiáng)度，梁破壞。②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)的絕大局部拉力交給受拉鋼筋，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)受壓混凝土也開場(chǎng)表現(xiàn)出一定的塑性，應(yīng)力圖形開場(chǎng)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：③又因?yàn)榕浣盥噬儆谧钚∨浣盥剩室坏┰瓉碛苫炷脸袚?dān)的拉力有鋼筋承擔(dān)后，鋼筋迅速到達(dá)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)高度進(jìn)一步下降，鋼筋歷盡屈服臺(tái)階到達(dá)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(duì)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)值比照，分析原因。開裂彎矩：開裂荷載:屈服彎矩：屈服荷載:極限彎矩：極限荷載:模擬實(shí)驗(yàn)破壞荷載與計(jì)算破壞荷載比較：兩個(gè)開裂彎矩比照：〔6.9-0.297〕/6.9=95.6%>50%兩個(gè)屈服彎矩比照：〔59.11-52.9〕/59.11=10.5%<50%兩個(gè)極限彎矩比照：〔76.246-55.2〕/55.2=38.12%<50%誤差符合要求。結(jié)果分析本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比照，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?！?〕繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線?！灿?jì)算撓度〕極限狀態(tài)下的撓度屈服狀態(tài)下的撓度開裂狀態(tài)下的撓度與實(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。編號(hào)1234567891011121314荷載0.3511.1621.3430.839.5147.455454.7755.2655.4955.5555.5255.4355.27撓度0.031.953.785.557.258.8910.5913.616.7119.7722.7125.5328.2431.2同上方法可以計(jì)算出不同荷載作用下的撓度p-f變形曲線繪制裂縫分布形態(tài)圖?！灿?jì)算裂縫〕極限狀態(tài)裂縫寬度屈服狀態(tài)裂縫寬度開裂狀態(tài)裂縫寬度編號(hào)1234567891011121314荷載0.3511.1621.3430.839.5147.455454.7755.2655.4955.5555.5255.4355.27裂縫寬度0.031.953.785.557.258.8910.5913.616.7119.7722.7125.5330.1931.2用同樣的方法可計(jì)算出如下表：理論荷載-最大裂縫曲線模擬實(shí)驗(yàn)荷載-最大裂縫曲線簡(jiǎn)述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程與機(jī)理。①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。②當(dāng)荷載在6.9KN的根基上分級(jí)加載，受拉區(qū)混凝土進(jìn)入塑性階段，受拉應(yīng)變曲線開場(chǎng)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?cè)龃蟮倪^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)邊緣的混凝土到達(dá)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)。③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，局部薄弱地方的混凝土開場(chǎng)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)的絕大局部拉力交給受拉鋼筋，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)受壓混凝土也開場(chǎng)表現(xiàn)出一定的塑性，應(yīng)力圖形開場(chǎng)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)了絕大局部拉應(yīng)力，應(yīng)變?cè)隽颗c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，直至最后到達(dá)屈服前的臨界狀態(tài)。④當(dāng)荷載到達(dá)52.9KN時(shí)，鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土到達(dá)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)鋼筋屈服的部位開場(chǎng)形成塑性鉸，但混凝土受壓區(qū)邊緣應(yīng)力還未到達(dá)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?cè)黾佣档?，否那么截面?nèi)力將不平衡〕，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(tái)階一樣。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與實(shí)驗(yàn)小結(jié)。試驗(yàn)說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)展計(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(jí)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！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)?！?5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(duì)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(tái)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(jiǎn)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〕二、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。道橋▲要解決的主要問題道橋▲要解決的主要問題建工腹剪斜裂縫、彎剪斜裂縫斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài)無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)：試驗(yàn)說明，無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)主要由剪跨比決定。▲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，

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?！l(fā)生條件：l<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，

最后斜向短柱混凝土壓壞而破壞。

破壞取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。

脆性破壞?！?〕斜壓破壞Pf斜壓破壞剪壓破壞▲發(fā)生條件：1<▲發(fā)生條件：1<λ<3。

▲破壞特征：

首先出現(xiàn)豎向裂縫，

隨后豎向裂縫斜向開展，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?！?〕斜拉破壞發(fā)生條件：λ>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。PfPf〔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)揮?！?〕斜壓破壞為受壓脆性破壞?！?〕剪壓破壞為脆性破壞，脆性相對(duì)好些。PPf斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞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斜壓破壞斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞剪跨比斜壓破壞剪壓破壞斜拉破壞斜壓破壞斜壓破壞斜壓破壞斜壓破壞剪壓破壞剪壓破壞l<11<l<3l>3配箍率無腹筋rsv很小rsv適量rsv很大實(shí)驗(yàn)小結(jié)：一、無腹筋梁〔主要是受力性能〕：1、剪跨比〔λ〕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〔λ〕、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〕配箍率〔sv〕的概念和箍筋的作用?！?〕傳力機(jī)構(gòu)：拱形桁架模型?！?〕破壞形態(tài)：斜拉、剪壓和斜壓破壞。發(fā)生的條件〔λ、ρsv〕、破壞特征?！?〕影響承載力的主要因素：λ、fc、ρ、ρsv。有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算：〔1〕如何建設(shè)有腹筋梁斜截面抗剪承載力的計(jì)算公式計(jì)算公式的應(yīng)用—復(fù)核與設(shè)計(jì)。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?！?〕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)?！?0分〕一、試驗(yàn)?zāi)康募耙?、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(duì)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(duì)于理論知識(shí)的理解和消化。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在靜荷載作用下，測(cè)定柱測(cè)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(cè)定開裂荷載值及破壞荷載值。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備