郑州大学现代远程教育《综合性实践环节》课程考核
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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——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） 答案
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：Fcr?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。 理论计算：
ho?486.5开裂时：x?ftkAs1.78?981.25??0.6989mm?1fcb1.0?11.9?210x0.6989Mcr?ftkAs(ho?)?1.78?981.25?(486.5?)?0.8491KNgm22M0.8491开裂荷载：Fcr?cr??0.3466KNa2.45fyAs300?981.25屈服时：x???117.797mm?1fcb1.0?11.9?210 x117.797My?fyAs(ho?)?300?981.25?(486.5?)?125.875KNgm22My125.875屈服荷载：Fy???51.38KNa2.45fA335?981.25破坏时：x?yks??131.54mm?1fcb1.0?11.9?210x131.54Mu?fykAs(ho?)?335?981.25?(486.5?)?138.3KNgm22M138.3破坏荷载:Fu?u??56.5KNa2.45
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，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。
（2）绘出试验梁p-f变形曲线。（计算挠度）
As?981.25h0?486.5EsAs2?105981.25?E??????0.06864Ecbh02.8?10210?486.5
?te?As981.25??0.0178Ate0.5?210?525当构件开裂时，Mk?0.8491KN/M
MK0.8491?106?sq???2.044?h0As0.87?486.5?981.25??1.1?0.65Bs?ftk?te?sq2?1.1?0.65?1.78?负数，?取0.20.0178?2.04452
EsAsh02?10?981.25?486.5??5.519?1013N?mm21.15??0.2?6?E?1.15?0.2?0.2?6?0.06862MKl050.8491?106?73502f?s???0.52mm13B85.519?10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 Mk(KN·m) 0.8491 40 80 125.875 56.45 138.3 333 0.9 2.82 166 ?sq(N/mm2) ψ Bs?10132.044 0.2 5.519 96.3 0.43 4.199 32.16 192.6 0.76 3.13 86.30 303.1 0.8855 2.85 149.1 (Ngmm2) 0.52 f (mm)
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：acr?1.9?te?As981.25??0.01780.5bh0.5?210?525deq25??1404.5mm?te0.0178Mk138.3?106???333N/mm2?h0As0.87?486.5?981.25
?sq??1.1?0.65?1.78?0.90.0178?333?sq?deq?333???1.9??26?6??0.08?1404.5??0.46mmWmax?acr?1.9c?0.08?1.9?0.9?s5?Es??2?10te??
（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。
郑州大学现代远程教育《综合性实践环节》课程考核附答案
