...wd......wd......wd...鄭州大學現代遠程教育?綜合性實踐環節?課程考核說明：本課程考核形式為提交作業，完成后請保存為WORD2003格式的文檔，登陸學習平臺提交，并檢查和確認提交成功〔能夠下載，并且內容無誤即為提交成功〕。作業要求1.要求提交設計試驗構件詳細的設計過程、構件尺寸和配筋；2.要求擬定具體的試驗步驟；3.要求預估試驗發生的破壞形態；4.構件尺寸、配筋、試驗步驟以及破壞形態可參考?綜合性實踐環節試驗指導?或相關教材〔例如，混凝土原理〕，也可自擬。作業內容1.正截面受彎構件——適筋梁的受彎破壞試驗設計。〔35分〕2.斜截面受剪構件——無腹筋梁斜拉受剪破壞試驗設計?！?5分〕3.鋼筋混凝土柱——大偏心受壓構件破壞試驗設計?！?0分〕正截面受彎構件——適筋梁的受彎破壞試驗設計。適筋破壞-配筋截面加載：〔注明開裂荷載值、縱向受拉鋼筋到達設計強度fy時的荷載值、破壞荷載值〕加載：〔1〕計算的開裂彎矩、極限彎矩與模擬實驗的數值比照，分析原因。理論計算：通過分析比照，實驗數據跟理論數據存在著誤差，主要原因：1實驗時沒有考慮梁的自重，而計算理論值時會把自重考慮進去；計算的階段值都是現象發生前一刻的荷載，但是實驗給出的卻是現象發生后一刻的荷載；3.破壞荷載與屈服荷載的大小相差很小，1.5倍不能準確的計算破壞荷載；4.整個計算過程都假設中和軸在受彎截面的中間。繪出試驗梁p-f變形曲線?！灿嬎銚隙取钞敇嫾_裂時，以此類推，在不同的荷載下，可以得到相關的數據：F(kN)0.346616.3332.6551.3856.45Mk(KN·m)0.84914080125.875138.3(N/mm2)2.04496.3192.6303.1333ψ0.20.430.760.88550.95.5194.1993.132.852.82f(mm)0.5232.1686.30149.1166實驗得出的荷載-撓度曲線:繪制裂縫分布形態圖。〔計算裂縫〕〔4〕簡述裂縫的出現、分布和展開的過程與機理。①當荷載在0.4KN內，梁屬于彈性階段，沒有到達屈服更沒有受到破壞。②當荷載在0.4KN的根基上分級加載，受拉區混凝土進入塑性階段，手拉應變曲線開場呈現較明顯的曲線性，并且曲線的切線斜率不斷減小，表現為在受壓區壓應變增大的過程中，合拉力的增長不斷減小，而此時受壓區混凝土和受拉鋼筋仍工作在彈性范圍，呈直線增長，于是受壓區高度降低，以保證斜截面內力平衡。當內力增大到某一數值時，受拉區邊緣的混凝土到達其實際的抗拉強度和極限拉應變，截面處于開裂前的臨界狀態。③接著荷載只要增加少許，受拉區混凝土拉應變超過極限抗拉應變，局部薄弱地方的混凝土開場出現裂縫，此時荷載為7.9KN。在開裂截面，內力重新分布，開裂的混凝土一下子把原來承擔的絕大局部拉力交給受拉鋼筋，是鋼筋應力突然增加很多，故裂縫一出現就有一定的寬度。此時受壓混凝土也開場表現出一定的塑性，應力圖形開場呈現平緩的曲線。此時鋼筋的應力應變突然增加很多，曲率急劇增大，受壓區高度急劇下降，在撓度-荷載曲線上表現為有一個表示撓度突然增大的轉折。內力重新分布完成后，荷載繼續增加時，鋼筋承擔了絕大局部拉應力，應變增量與荷載增量成一定的線性關系，表現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系。隨著荷載的增加，剛進的應力應變不斷增大，直至最后到達屈服前的臨界狀態。④鋼筋屈服至受壓區混凝土到達峰值應力階段。此階段初內力只要增加一點兒，鋼筋便即屈服。此時荷載為52.3KN。一旦屈服，理論上可看作鋼筋應力不再增大〔鋼筋的應力增量急劇衰減〕，截面承載力已接近破壞荷載，在梁內鋼筋屈服的部位開場形成塑性鉸，但混凝土受壓區邊緣應力還未到達峰值應力。隨著荷載的少許增加，裂縫繼續向上開展，混凝土受壓區高度降低，中和軸上移，內力臂增大，使得承載力會有所增大，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〕簡述配筋率對受彎構件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。配筋率越高，受彎構件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對減小撓度的效果不明顯2.斜截面受剪構件——無腹筋梁斜拉受剪破壞試驗設計。大量試驗結果說明：無腹筋梁斜截面受剪破壞的形態取決于剪跨比λ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。圖1畫出了兩個對稱荷載作用下，λ=2、1、時的主拉應力跡線〔虛線〕和主壓應力跡線〔實線〕。由圖可見，當λ=時，在集中荷載與支座反力間形成比較陡的主壓應力跡線，又由于這時主壓應力值比較大，所以破壞主要是由于主壓應力產生，稱為斜壓破壞。當λ=1～2時，主壓應力跡線與梁縱軸線的交角接近或小于45°，并且主壓應力值與主拉應力值兩者相差不很大，因此，破壞形態也就不同。試驗研究說明，無腹筋梁斜截面受剪破壞形態主要有以下三種：斜拉破壞：當剪跨比λ>3時，發生斜拉破壞，其破壞特征是：斜裂縫一旦出現就迅速延伸到集中荷載作用點處，使梁沿斜向拉裂成兩局部而突然破壞，破壞面整齊、無壓碎痕跡，破壞荷載等于或略高于出現斜裂縫時的荷載。斜拉破壞時由于拉應變到達混凝土極限拉應變而產生的，破壞很突然，屬于脆性破壞類型。剪壓破壞：當剪跨比1≤λ≤3時，發生剪壓破壞，其破壞特征是；彎剪斜裂縫出現后，荷載仍可以有較大的增長。隨荷載的增大，陸續出現其它彎剪斜裂縫，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載作用點附近，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力、水平壓應力以及集中荷載作用點處豎向局部壓應力的共同作用而產生，雖然破壞時沒有像斜拉破壞時那樣突然，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。斜壓破壞：當剪跨比λ很小〔一般λ≤1〕時，發生斜壓破壞，其破壞特征是：在荷載作用點與支座間的梁腹部出現假設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假設干斜向受壓的“短柱體〞，最后它們沿斜向受壓破壞，破壞時斜裂縫多而密。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。鋼筋混凝土柱——大偏心受壓構件破壞試驗設計。1試件設計1.構件設計〔1〕試件設計的依據為減少“二階效應〞的影響，將試件設計為短柱，即控制l0/h≤5。通過調整軸向力的作用位置，即偏心距e0,使試件的破壞狀態為小偏心受壓破壞?！?〕試件的主要參數①試件尺寸〔矩形截面〕：b×h×l=124×120×899mm②混凝土強度等級：C20③縱向鋼筋：對稱配筋412④箍筋：Φ6@100〔2〕⑤縱向鋼筋混凝土保護層厚度：15mm⑥試件的配筋情況〔如下頁圖所示〕圖1.3大偏心受壓柱配筋圖⑦取偏心距e0：100mm2、加載裝置和量測內容1加載裝置柱偏心受壓試驗的加載裝置如以以下圖。采用千斤頂加載，支座一端為固定鉸支座，另一端為滾動鉸支座。鉸支座墊板應有足夠的剛度，防止墊板處混凝土局壓破壞。圖1.4.1柱偏心受壓試驗加載裝置2加載方式〔1〕單調分級加載機制實際的加載等級為0-10kN-20kN-30kN-40kN-50kN-60kN-破壞3量測內容〔1〕混凝土平均應變由布置在柱內部縱筋外表和柱混凝土外表上的應變計測量，混凝土應變測點布置如以以下圖。圖1.4.3大偏心受壓柱試驗混凝土應變測點布置〔2〕縱筋應變由布置在柱內部縱筋外表的應變計量測，鋼筋應變測點布置如以以下圖。圖1.4.3.1大偏心受壓柱試驗縱向鋼筋應變測點布置〔3〕側向撓度柱長度范圍內布置5個位移計以測量柱側向撓度，側向撓度測點布置如以以下圖。圖1.4.3.2大偏心受壓柱試驗側向撓度測點布置〔4〕裂縫試驗前將柱四面用石灰漿刷白，并繪制50mm×50mm的網格。試驗時借助放大鏡查找裂縫。荷載縱向鋼筋應變2_134_134_234_334_434_534_634_734_80.661-12-5-13-4-14-509.992-50-11720116-100-1281268419.984-162-229226349-229-27435127230.224-280-348486634-363-44262351540.216-372-466721913-496-61590484250.043-478-6259621191-661-8321190112659.705-653-82512561521-871-11431522146769.862-810-100815111825-1056-14031832177379.854-1100-132919052346-1376-18662348220593.976-1485-174125864928-1819-24114074512893.232-1544-181127936257-1879-24945723602292.737-1560-181528437114-1883-25026547640292.076-1585-184128998132-1909-25258076691380.928-1699-1851292810437-2060-25610785675.643-1703-1811293010382-2086-2520078444、實際實驗數據混凝土應變側向撓度10_110_210_310_510_610_7-0.01200-0.0040.0210-0.016-0.0040.0040.2950.3010.078-0.031-0.0080.1810.4630.7040.184-0.063-0.0160.150.6151.2310.348-0.086-0.020.2830.7451.750.479-0.09-0.0350.370.9142.3640.704-0.11-0.0510.4451.0993.1960.937-0.161-0.0510.461.2553.8381.154-0.228-0.0710.4561.555.0371.522-0.322-0.090.5551.9836.9192.104-0.318-0.0940.5592.0097.0842.222-0.318-0.0940.5942.0517.2362.255-0.326-0.0940.6022.1567.6852.411-0.341-0.0940.5982.77510.7333.802-0.349-0.0940.5983.26813.3035.009按照?混凝土構造設計標準?給定的材料強度標準值及上述的計算公式，對于本次試驗試件的極限承載力的預估值為：kN。構件正截面承載力分析實測值為94kN，比預估值大46.9%，可能原因如下：①試驗時混凝土養護時間已經超過要求的標準的28d，強度有所提高；②計算時所采用的安全系數等等都為該構件的承載力提供了一定的安全儲藏，導致實際的抗壓強度高于計算的抗壓強度；③混