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一、作业要求
要求提交设计试验构件详细的设计过程、构件尺寸和配筋;
要求拟定具体的试验步骤;
要求预估试验发生的破坏形态;
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。
二、作业内容
正截面受弯构件——适筋梁的受弯破坏试验设计。
斜截面受剪构件——无腹筋梁斜拉受剪破坏试验设计。
钢筋混凝土柱——大偏心受压构件破坏试验设计。
答:
1、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:卩“ 7.9KN Fy 52.3KN Fu 56KN
(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。
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;
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;
整个计算过程都假设中和轴在受弯截面的中间。
(2)绘出试验梁p-f变形曲线。(计算挠度)
(2)绘出试验梁p-f变形曲线。(计算挠度)
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
M(KN ? m)
0.8491
40
80
125.875
138.3
r (N/mml)
2.044
96.3
192.6
303.1
333
0.2
0.43
0.76
0.8855
0.9
4- 忙
5.519
4.199
3.13
2.85
2.82
f (mm)
0.52
32.16
86.30
149.1
166
J 荷载-挠度
实验得出的荷载-挠度曲线:
5荷叙一挠奩前哉
(4)简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。
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。
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。
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。
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、斜截面受剪构件一一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入的大小, 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,入 =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,当入=1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生,称为斜压破坏。当入 =1?2时,主压应力迹线与梁纵轴线的交角
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