綜合的性實(shí)踐環(huán)節(jié)答案詳解

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)課程考核說明：本課程考核形式為提交作業(yè)，完成后請(qǐng)保存為 WORD003格式的文檔， 登陸學(xué)習(xí)平臺(tái)提交，并檢查和確認(rèn)提交成功（能夠下載，并且內(nèi)容無誤即為提 交成功）。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)件一一適筋梁的受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（35分）2 .斜截面受剪構(gòu)件一一無腹筋梁斜拉受剪破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（35分）3 .

2、鋼筋混凝土柱一一大偏心受壓構(gòu)件破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（30分）答案1 .正正面受彎構(gòu)件一一適筋梁的受彎破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。精彩文案fy時(shí)的荷載值、適筋破壞-配筋截面加載：(注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度破壞荷載值)中6鯨002中1DFu =56KN力口載：Fcr =7.9KNFy =52.3KN(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(duì)比，分析原因。 理論計(jì)算：Q/8通過分析對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)跟理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因：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

3、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。(2)繪出試驗(yàn)梁p-f變形曲線。(計(jì)算撓度)F(kN)0.346616.3332.6551.3856.45M(KN - m)0.84914080125.875138.3-3-r (N/mm2.04496.3192.6303.1333巾0.20.430.760.88550.9二 _什5.5194.1993.132.852.82f (mm)0.5232.1686.30149.1166以此類推，在不同的荷載下,S%荷載-撓度器實(shí)驗(yàn)得出的荷載-撓度曲線:E苣蠢-澆度的法(3)繪制裂縫分布形態(tài)圖。(計(jì)算裂縫)(4)簡

4、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，沒有達(dá)到屈服更沒有受到破壞。當(dāng)荷載在0.4KN的基礎(chǔ)上分級(jí)加載，受拉區(qū)混凝土進(jìn)入塑性階段，手拉應(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?cè)龃蟮倪^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)變超過極限抗拉應(yīng)變，部分薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫，此時(shí)荷載為

5、7.9KN。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?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，直至最后達(dá)到屈服前的臨界狀態(tài)。鋼筋屈服至受壓區(qū)混

6、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。此時(shí)荷載為 52.3KN。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較，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，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。（5）簡述配筋率對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫寬度

7、值越小， 但配筋率的提高對(duì)減小撓度的效果不明顯2.斜截面受剪構(gòu)件一一無腹筋梁斜拉受剪破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。大量試驗(yàn)結(jié)果表明：無腹筋梁斜截面受剪破壞的形態(tài)取決于剪跨比入的大小，大致有斜拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞三種主要破壞形態(tài)。圖 1畫出了兩個(gè)對(duì)稱荷載作用下，入=2、1、JT時(shí)的主拉應(yīng)力跡線（虛線）和主壓應(yīng)力跡線（實(shí)線）。由圖可見，當(dāng)入=：時(shí)，在集中荷載與支座反力間形成比較陡的主壓應(yīng)力跡線，又由于這時(shí)主壓應(yīng)力值比較大，所以破壞主要是由于主壓應(yīng)力產(chǎn)生，稱為斜壓破壞。當(dāng)入 =12時(shí)，主壓應(yīng)力跡線與梁縱軸線的交角接 近或小于45。，并且主壓應(yīng)力值與主拉應(yīng)力值兩者相差不很大，因此，破壞形態(tài)也就不同。 試驗(yàn)研究表

8、明，無腹筋梁斜截面受剪破壞形態(tài)主要有以下三種：1、斜拉破壞：當(dāng)剪跨比入3時(shí)，發(fā)生斜拉破壞，其破壞特征是：斜裂縫一旦出現(xiàn)就迅 速延伸到集中荷載作用點(diǎn)處，使梁沿斜向拉裂成兩部分而突然破壞，破壞面整齊、無壓碎痕跡，破壞荷載等于或略高于出現(xiàn)斜裂縫時(shí)的荷載。斜拉破壞時(shí)由于拉應(yīng)變達(dá)到混凝土極限拉應(yīng)變而產(chǎn)生的，破壞很突然，屬于脆性破壞類型。2、剪壓破壞：當(dāng)剪跨比1W入W 3時(shí)，發(fā)生剪壓破壞，其破壞特征是；彎剪斜裂縫出現(xiàn) 后，荷載仍可以有較大的增長。隨荷載的增大，陸續(xù)出現(xiàn)其它彎剪斜裂縫，其中將形成一條主要的些裂縫，稱為臨界斜裂縫。隨著荷載的繼續(xù)增加，臨界斜裂縫上端剩余截面逐漸縮小， 最后臨界斜裂縫上端集中于荷

9、載作用點(diǎn)附近，混凝土被壓碎而造成破壞。 剪壓破壞主要是由于剩余截面上的混凝土在剪應(yīng)力、水平壓應(yīng)力以及集中荷載作用點(diǎn)處豎向局部壓應(yīng)力的共同作用而產(chǎn)生，雖然破壞時(shí)沒有像斜拉破壞時(shí)那樣突然，但也屬于脆性破壞類型。 與斜拉破壞相比，剪壓破壞的承載力要高。3、斜壓破壞：當(dāng)剪跨比入很小（一般入w 1）時(shí)，發(fā)生斜壓破壞，其破壞特征是：在荷 載作用點(diǎn)與支座間的梁腹部出現(xiàn)若干條大致平行的腹剪斜裂縫，隨荷載增加，梁腹部被這些斜裂縫分割成若干斜向受壓的 “短柱體”，最后它們沿斜向受壓破壞，破壞時(shí)斜裂縫多而密。斜壓破壞也很突然，屬于脆性破壞類型，其承載力要比剪壓破壞高。3.鋼筋混凝土柱一一大偏心受壓構(gòu)件破壞試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

10、1試件設(shè)計(jì)1.構(gòu)件設(shè)計(jì)（1）試件設(shè)計(jì)的依據(jù)為減少“二階效應(yīng)”的影響，將試件設(shè)計(jì)為短柱，即控制 l0/h <5o通過調(diào)整軸向力的作用位置，即偏心距 e0,使試件的破壞狀態(tài)為小偏心受壓破壞。（2）試件的主要參數(shù)試件尺寸（矩形截面）：bx hxl = 124 x 120x899mm混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C20縱向鋼筋：對(duì)稱配筋 4 12箍筋：6100（2）縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度：15mm試件的配筋情況（如下頁圖所示）3 : 8503 850二，4雙向鋼絲網(wǎng)2片.尺寸170x903 I 8506（）1241_123 G8501-1a:4雙向鋼絲網(wǎng)2片， 尺寸170x90150,殷200 .Q/8Qu

11、o。850汨 850J20 80.柱試件立面圖圖1.3大偏心受壓柱配筋圖4及126100120/ /2-2取偏心距 e0: 100mm2、加載裝置和量測(cè)內(nèi)容1加載裝置柱偏心受壓試驗(yàn)的加載裝置如圖所示。采用千斤頂加載，支座一端為固定較支座， 另端為滾動(dòng)錢支座。錢支座墊板應(yīng)有足夠的剛度，避免墊板處混凝土局壓破壞。P圖1.4.1柱偏心受壓試驗(yàn)加載裝置2加載方式(1)單調(diào)分級(jí)加載機(jī)制實(shí)際的加載等級(jí)為 0-10kN-20kN-30kN-40kN-50kN-60kN-破壞3量測(cè)內(nèi)容(1)混凝土平均應(yīng)變 由布置在柱內(nèi)部縱筋表面和柱混凝土表面上的應(yīng)變計(jì)測(cè)量，混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如下圖。圖1.4.3大偏心受壓柱試

12、驗(yàn)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置(2)縱筋應(yīng)變由布置在柱內(nèi)部縱筋表面的應(yīng)變計(jì)量測(cè)，鋼筋應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如下圖。應(yīng)變片共計(jì)8片應(yīng)變片共計(jì)8片1203-3200(3)側(cè)向撓度柱長度范圍內(nèi)布置圖1.4.3.1大偏心受壓柱試驗(yàn)縱向鋼筋應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置5個(gè)位移計(jì)以測(cè)量柱側(cè)向撓度，側(cè)向撓度測(cè)點(diǎn)布置如下圖。支桿583078583圖1.4.3.2 大偏心受壓柱試驗(yàn)側(cè)向撓度測(cè)點(diǎn)布置(4)裂縫50mm< 50mm勺網(wǎng)格。試驗(yàn)時(shí)借助放大鏡查找裂試驗(yàn)前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制4、實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)荷載縱向鋼筋應(yīng)變2_134_134_234_334_434_534_634_734_80.661-12-5-13-4-14-509.992

13、-50-11720116-100-1281268419.984-162-229226349-229-27435127230.224-280-348486634-363-44262351540.216-372-466721913-496-61590484250.043-478-6259621191-661-8321190112659.705-653-82512561521-871-11431522146769.862-810-100815111825-1056-14031832177379.854-1100-132919052346-1376-18662348220593.976-1485-17

14、4125864928-1819-24114074512893.232-1544-181127936257-1879-24945723602292.737-1560-181528437114-1883-25026547640292.076-1585-184128998132-1909-25258076691380.928-1699-1851292810437-2060-25610785675.643-1703-1811293010382-2086-252007844混凝土應(yīng)變側(cè)向撓度10_110_210_310_510_610_7-0.01200-0.0040.0210-0.016-0.0040

15、.0040.2950.3010.078-0.031-0.0080.1810.4630.7040.184-0.063-0.0160.150.6151.2310.348-0.086-0.020.2830.7451.750.479-0.09-0.0350.370.9142.3640.704-0.11-0.0510.4451.0993.1960.937-0.161-0.0510.461.2553.8381.154-0.228-0.0710.4561.555.0371.522-0.322-0.090.5551.9836.9192.104-0.318-0.0940.5592.0097.0842.222-0

16、.318-0.0940.5942.0517.2362.255-0.326-0.0940.6022.1567.6852.411-0.341-0.0940.5982.77510.7333.802-0.349-0.0940.5983.26813.3035.009對(duì)于本次試驗(yàn)試件的極限承載力的預(yù)估值為:Ncu =64kN。按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給定的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及上述的計(jì)算公式,構(gòu)件正截面承載力分析得： =1.0L = 870 = 7.25 < 8,查混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范 b 120Abh_ ._ _ 2=1.6% ：二3%4*120*120則 Ncu =中(Afc 十 f yAS) =274kN cuc實(shí)測(cè)值為94kN,比預(yù)估值大46.9%,可能原因如下：試驗(yàn)時(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間已經(jīng)超過要求的標(biāo)準(zhǔn)的28d,強(qiáng)度有所提高；計(jì)算時(shí)所采用的安全系數(shù)等等都為該構(gòu)件的承載力提供了一定的安全儲(chǔ)備，導(dǎo)致實(shí)際 的抗壓強(qiáng)度高于