郑州大学现代远程教育综合性实践环节汇总YKK standardization office【YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18郑州大学现代远程教育综合性实践环节课程考核一作业要求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。二.作业内容1. 正截面受弯构件一一适筋梁的受弯破坏试验设计。（35分）2. 斜截面受剪构件一一无腹筋梁斜拉受剪破坏试验设计。（35分）3. 钢筋混凝土柱一一大偏心受压构件破坏试验设计。（30分）答案1. 正截面受弯构件一一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：F = 7.9 KNFy = 52.3 KNF = 56 KN（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:h = 486.5开裂时：x = 4 =侦8X 98125 = 0.6989mma fb 1.0 x 11.9 x 210-06989M = f A (h -) = 1.78x 981.25 x (486.5 -2 ) = 0.8491KN mF = M = 0.8491 = 0.3466KN cr a 2.45x =史=300 x 981，25 = 117.797 mm a1 fb 1.0 x 11.9 x 210x。2F = M = 口 = 51.38 KN y a 2.45f A 335 x 981.25x = yk s = 131.54mma fb 1.0 x11.9 x 210x131.54M = f kA (h - -) = 335 x981.25 x (486.5 -2 ) = 138.3KN m破坏荷载：F = M = 挫3 = 56.5KNu a 2.45cr tk s开裂荷载:屈服时:x117 797M = f A(h - -) = 300x 981.25 x (486.5-) = 125.875KN m屈服荷载:破坏时: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；2. 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，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。（2）绘出试验梁p-f变形曲线。（计算挠度）A = 981.25h0 = 486.5_E A _ 2x105981.25aET9bh 2.8x 104*210x486.5 .c 0p =生=98125 = 0.0178te A 0.5 x 210 x 525te0.8491x 106当构件开裂时，Mk = 0.8491奶/ M=2.044 0.87 x 486.5 x 981.25W = 1.1 - 0.65 f1.78=负数，W取0.2=1.1 - 0.65 x p b0.0178 x 2.044EsAt= 2 x105 x 981.25 x486.52 = 5.519 x1013 N mm 21.15W + 0.2 + 6 以 e p1.15 x 0.2 + 0.2 + 6 x 0.0686=s MJ。2 = 5 x 0.8491x106 x 73502 = 0 52=S B0 = 8x5.519 x1013. mm以此类推，在不同的荷载下，可以得到相关的数据:实验得出的荷载-挠度曲线:(3)绘制裂缝分布形态图。(计算裂缝)最大裂缝:a = 1.9p =A = 98125 = 0.0178 论 0.5bh 0.5 x 210 x 525L = 25 = 1404.5mm138.3 x106p 0.0178b sq 一门混 =0.87 x 486.5 x 981.25 =史次 / 心 2 01 78V = 1.1 - 0.65 x= 0.9=1.9 x 0.9 x 333 1.9 x（26 + 6）+ 0.08 x 1404.5= 0.46mm 2 x1050.0178 x 3331.9c + 0.08 Lspte J(4)简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。 当荷载在内，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。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 比乂有所上升，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。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。荷载（M）一 10090一 807060一 50一 40一 302010-0最大裂凝宽度血时0.05. 1.15. 2.25.3.35. 4.45.5（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，入二2、1、1时的主拉应力迹线（虚2线）和主压应力迹线（实线）。由图可见，当入二1时，在集中荷载与支 2座反力间形成比较陡的主压应力迹线，乂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。当入二12时，主压 应力迹线与梁纵轴线的交角接近或小于45，并且主压应力值与主拉应 力值两者相差不很大，因此，破坏形态也就不同。试验研究表明，无腹 筋梁斜截面受剪破坏形态主要有以下三种：1、斜拉破坏：当剪跨比入3时，发生斜拉破坏，其破坏特征是：斜 裂缝一旦出现就迅速延伸到集中荷载作用点处，使梁沿斜向拉裂成两部 分而突然破坏，破坏面整齐、无压碎痕迹，破坏荷载等于或略高于出现 斜裂缝时的荷载。斜拉破坏时由于拉应变达到混凝土极限拉应变而产生 的，破坏很突然，属于脆性破坏类型。2、剪压破坏：当剪跨比1W入W3时，发生剪压破坏，其破坏特征 是；弯剪斜裂缝出现后，荷载仍可以有较大的增长。随荷载的增大，陆 续出现其它弯剪斜裂缝，其中将形成一条主要的些裂缝，称为临界斜裂 缝。随着荷载的继续增加，临界斜裂缝上端剩余截面逐渐缩小，最后临 界斜裂缝上端集中于荷载作用点附近，混凝土被压碎而造成破坏。剪压 破坏主要是由于剩余截面上的混凝土在剪应力、水平压应力以及集中荷 载作用点处竖向局部压应力的共同作用而产生，虽然破坏时没有像斜拉 破坏时那样突然，但也属于脆性破坏类型。与斜拉破坏相比，剪压破坏 的承载力要高。3、斜压破坏：当剪跨比入很小(一般入W1)时，发生斜压破坏，其 破坏特征是：在荷载作用点与支座间的梁腹部出现若干条大致平行的腹 剪斜裂缝，随荷载增加，梁腹部被这些斜裂缝分割成若干斜向受压的“短柱体”，最后它们沿斜向受压破坏，破坏时斜裂缝多而密。斜压破 坏也很突然，属于脆性破坏类型，其承载力要比剪压破坏高。3. 钢筋混凝土柱一一大偏心受压构件破坏试验设计。1试件设计1. 构件设计 (1)试件设计的依据为减少“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制l0/hW5。通过调整轴向力的作用位置，即偏心距e0,使试件的破坏状态为小偏心受 压破坏。（2）试件的主要参数 试件尺寸（矩形截面）：bXhXl = 124X120X899mm 混凝土强度等级：C20 纵向钢筋：对称配筋4 12 箍筋：6100（2） 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm 试件的配筋情况（如下页图所示）4双向钢丝网2片 尺寸170x903850_2_2_3、850531 054企121-13 . 8503土85061004双向钢丝网2片， 尺寸170x90.120 80，_200 .1Ac由 850I L6血12:61004&12/120z2-2柱试件立面图图大偏心受压柱配筋图 取偏心距e0： 100mm2、加载装置和量测内容1加载装置柱偏心受压试验的加载装置如图所示。米用千斤顶加载，支座一端为固定铰支座，另一端为滚动铰支座。铰支座垫板