2017年郑州大学现代远程教育《综合性实践环节》.doc

郑州大学现代远程教育《综合性实践环节》课程考核 作业要求 1.要求提交设计试验构件详细的设计过程、构件尺寸和配筋； 2.要求拟定具体的试验步骤； 3.要求预估试验发生的破坏形态； 4.构件尺寸、配筋、试验步骤以及破坏形态可参考《综合性实践环节试验指导》或相关教材（例如，混凝土原理），也可自拟。 作业内容 1.正截面受弯构件——适筋梁的受弯破坏试验设计。（35分） 2.斜截面受剪构件——无腹筋梁斜拉受剪破坏试验设计。（35分） 3.钢筋混凝土柱——大偏心受压构件破坏试验设计。（30分） 答： 正截面受弯构件——适筋梁的受弯破坏试验设计。 适筋破坏-配筋截面 加载：（注明开裂荷载值、纵向受拉钢筋达到设计强度fy时的荷载值、破坏荷载值） 加载： （1）计算的开裂弯矩、极限弯矩与模拟实验的数值对比，分析原因。 理论计算： 通过分析对比，实验数据跟理论数据存在着误差，主要原因： 1实验时没有考虑梁的自重，而计算理论值时会把自重考虑进去； 计算的阶段值都是现象发生前一刻的荷载，但是实验给出的却是现象发生后一刻的荷载； 3.破坏荷载与屈服荷载的大小相差很小，1.5倍不能准确的计算破坏荷载； 4.整个计算过程都假设中和轴在受弯截面的中间。 绘出试验梁p-f变形曲线。（计算挠度） 当构件开裂时， 以此类推，在不同的荷载下，可以得到相关的数据： F(kN) 0.3466 16.33 32.65 51.38 56.45 Mk(KN·m) 0.8491 40 80 125.875 138.3 (N/mm2) 2.044 96.3 192.6 303.1 333 ψ 0.2 0.43 0.76 0.8855 0.9 5.519 4.199 3.13 2.85 2.82 f (mm) 0.52 32.16 86.30 149.1 166 实验得出的荷载-挠度曲线: 绘制裂缝分布形态图。 （计算裂缝） （4）简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。 ①当荷载在0.4KN内，梁属于弹性阶段，没有达到屈服更没有受到破坏。 ②当荷载在0.4KN的基础上分级加载，受拉区混凝土进入塑性阶段，手拉应变曲线开始呈现较明显的曲线性，并且曲线的切线斜率不断减小，表现为在受压区压应变增大的过程中，合拉力的增长不断减小，而此时受压区混凝土和受拉钢筋仍工作在弹性范围，呈直线增长，于是受压区高度降低，以保证斜截面内力平衡。当内力增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土达到其实际的抗拉强度和极限拉应变，截面处于开裂前的临界状态。 ③接着荷载只要增加少许，受拉区混凝土拉应变超过极限抗拉应变，部分薄弱地方的混凝土开始出现裂缝，此时荷载为7.9KN。在开裂截面，内力重新分布，开裂的混凝土一下子把原来承担的绝大部分拉力交给受拉钢筋，是钢筋应力突然增加很多，故裂缝一出现就有一定的宽度。此时受压混凝土也开始表现出一定的塑性，应力图形开始呈现平缓的曲线。此时钢筋的应力应变突然增加很多，曲率急剧增大，受压区高度急剧下降，在挠度-荷载曲线上表现为有一个表示挠度突然增大的转折。内力重新分布完成后，荷载继续增加时，钢筋承担了绝大部分拉应力，应变增量与荷载增量成一定的线性关系，表现为梁的抗弯刚度与开裂一瞬间相比又有所上升，挠度与荷载曲线成一定的线性关系。随着荷载的增加，刚进的应力应变不断增大，直至最后达到屈服前的临界状态。 ④钢筋屈服至受压区混凝土达到峰值应力阶段。此阶段初内力只要增加一点儿，钢筋便即屈服。此时荷载为52.3KN。一旦屈服，理论上可看作钢筋应力不再增大（钢筋的应力增量急剧衰减），截面承载力已接近破坏荷载，在梁内钢筋屈服的部位开始形成塑性铰，但混凝土受压区边缘应力还未达到峰值应力。随着荷载的少许增加，裂缝继续向上开展，混凝土受压区高度降低，中和轴上移，内力臂增大，使得承载力会有所增大，但增大非常有限，而由于裂缝的急剧开展和混凝土压应变的迅速增加，梁的抗弯刚度急剧降低，裂缝截面的曲率和梁的挠度迅速增大。 （5）简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响。 配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大，最大裂缝宽度值越小，但配筋率的提高对减小挠度的效果不明显 2. 斜截面受剪构件——无腹筋梁斜拉受剪破坏试验设计。 大量试验结果表明：无腹筋梁斜截面受剪破坏的形态取决于剪跨比λ的大小，大致有斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏三种主要破坏形态。图1画出了两个对称荷载作用下，λ=2、1、时的主拉应力迹线（虚线）和主压应力迹线（实线）。由图可见，当λ=时，在集中荷载与支座反力间形成比较陡的主压应力迹线，又由于这时主压应力值比较大，所以破坏主要是由于主压应力产