1、最新郑州大学现代远程教育综合性实践环节课程考核答案docx郑州大学现代远程教育综合性实践环节课程考核说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为 WORD2003 格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功） 。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）实验一 钢筋混凝土受弯构件正截面试验
2、1.实验目的：A、实验室实验目的 :1、了解受弯构建正截面的承载力大小，挠度变化及裂纹出现和发展的过程。2、观察了解受弯构件受力和变形的过程的三个工作阶段及适筋梁的破坏特征3、测定或计算受弯构件正截面的开裂荷载和极限承载力，验证正截面承载计算方法B、模拟实验目的 :1、通过用动画演示钢筋 混凝土简支梁两点对称加载实验的全过程，形象生动地向学生展示了钢筋 混凝土简支受弯构件在荷载作用下的工作性能。同时，软件实时地绘制挠度 -荷载曲线、受压区高度 -荷载曲线及最大裂缝宽度 -荷载曲线以放映简支梁工作性能的变化规律，力图让学生清楚受弯构件的变形，受压区高度等在荷载作用下不同阶段的发展情况。2、学生还
3、可以实用软件对即将进行的实验进行预测，认识试件在荷载作用下不同阶段的反应，从而设计出良好的实验观测方案。3、实验结果有学生计算与模拟实验结合进行，实现参与式实验教学的效果。2.实验设备：A、试件特征（ 1）根据实验要求，试验梁的混凝土等级为 C25，截面尺寸为 150mm*400mm ，（Fc=16.7N/mm2 ，f tk1.78N / mm2 , fck16.7N / mm2 ， ft=1.27 N/mm 2 ）纵向向受力钢筋等级为HRB400级 ( fyk400N / mm , fstk540N / mm , Ec2.0 10 ）箍筋与架立钢筋强度等级为HPB300级 ( fyk300N
4、 / mm2 Ec2.1 105 )（ 2）试件尺寸及配筋图如图所示， 纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为 20mm(计算按规定取 20+5=25mm)。（3）梁的中间配置直径为 6mm，间距为 80 的箍筋，保证不发生斜截面破坏。（4）梁的受压区配有两根架立钢筋，直径为 10mm，通过箍筋和受力钢筋绑扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。B、真实实验仪器设备：1、静力试验台座，反力架，支座及支墩2、20T 手动式液压千斤顶3、20T 荷重传感器4、YD-21 型动态电阻应变仪5、X-Y函数记录仪器6、YJ-26型静态电阻应变仪及平衡箱7、读书显微镜及放大镜8、位移计（百分表）及磁性
5、表座9、电阻应变片，导线等C、模拟实验仪器设备：1、笔、计算纸2、电脑3、SSBCAI软件3、实验简图本次试验我分配的梁的跨度 l 为 3300mm，构造要求的截面尺寸为 220*110 但是为了计算需要该梁的截面高度 h 为取 400mm，截面宽度 b 取 150mm。外力加载处位于总长的1/3 即 1100处。（受力简图） （设计截面图）经计算该梁的最小配筋面积为 0.178%A，最大配筋面积为 1.7%A。1、在进行少筋破坏计算时配筋面积采用 0.125% A、计算 As 为 75 平方毫米，采用一根直径为 10 的三级钢筋，实际 As 为 78.5 平方毫米，经检验满足构造要求。2、在
6、进行适筋破坏计算时配筋面积采用 0.85% A、计算 As 为 510 平方毫米，采用两根直径为 18 的三级钢筋，实际 As 为 509 平方毫米，经检验满足构造要求。3、在进行超筋破坏计算时配筋面积采用 2.00% A、计算 As 为 1200 平方毫米，采用两根直径为 28 的三级钢筋，实际 As 为 1232 平方毫米，经检验满足构造要求。适筋破坏 -配筋截面模拟实验加载数据 :1、荷载 0 kg0.4kn 属于弹性阶段，当荷载达到2、荷载 0.4kg6.9kn 属于塑性阶段，当荷载达到0.4kn 后进入塑形阶段。6.9kn 后 混凝土开始开裂。3、荷载达到 52.9kn 时钢筋达到受
7、拉屈服强度但 混凝土还未定达到抗压峰值。4、荷载达到 55.2kn 时 混凝土达到抗压峰值该梁破坏。绘出试验梁 p-f 变形曲线。（计算挠度）极限状态下的挠度h040034366mmteAs=78.5=0.002611te sq0.01 401.825EES2105=EC2.8104 =7.142、 （ b f-b） h ff=bh0=0As78.50.0014b h0150366BsEsAsh02210578.5 36622.103 101212N21.156e6 7.1420.00141.4101.501 10mm1.1510.21+3.5 f10S3l 24a233.3241.121.0
8、6524l2243.32fFa (3L 024a2 )9.131 106 12 (3 330024 1100 2 ) 7.054 L / 200=16.5mm满足要求24 B24 1.501 10与实验结果 7.37 相差 50%以内计算结果符合误差要求，但不符合安全构造要求。同上方法可以计算出不同荷载作用下的挠度编号12345678910荷载0.324.248.189.49.519.579.629.649.659.66挠度0.033.216.2311.8320.1930.3241.9654.8259.3466.29挠度 - 荷载曲线图12108载荷 64200 10 20 30 40 50
9、60 70挠度p-f 变形曲线绘制裂缝分布形态图。 （计算裂缝）裂缝分布形态简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。在荷载为 0.3kn 前，梁处于弹性阶段； 在荷载增加到大约6.0kn，梁由弹性到开裂； 在荷载增加到大约9.7kn钢筋达到屈服强度，梁破坏。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。实验荷载 -挠度曲线图如下、实验荷载最大裂缝宽度曲线如下：又因为配筋率少于最小配筋率， 故一旦原来由混凝土承担的拉力有钢筋承担后， 钢筋迅速达
10、到的屈服。受压区高度会迅速降低， 以增大内力臂来提高抗弯能力。 同时，所提高的抗弯能力等于降低后的荷载引起的弯矩， 受压区高度才能稳定下来。 在挠度-荷载曲线上就表现为荷载有一个突然地下降。然后受压区高度进一步下降， 钢筋历尽屈服台阶达到硬化阶段， 荷载又有一定上升。 此时受压区混凝土仍未被压碎， 即梁尚未丧失承载能力， 但这是裂缝开展很大，梁已经严重下垂，也被视为以破坏。实验荷载相对受压区高度曲线如右图：适筋破坏：（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。开裂弯矩：h0 400 40360mmftkAs1.78 509x0.362mm1fckb 1.0 16.7 150M
11、cr a1 fckbX ( h0 0.5X ) 1.0 16.7 150 0.362(366 0.362 / 2) 0.3269kn m开裂荷载 :Mcr0.3269Fu0.297kna1.1屈服弯矩：040 360mmh 400f ykAs400 509x81.277 mm1fckb 1.0 16.7 150Myk a1 fckbX (h0 0.5 X ) 1.0 16.7 150 81.277(360 81.277 / 2) 65.022kn m屈服荷载 :FykMyk65.022a59.111kn1.1极限弯矩：h0400 40 360mmxfstkAs540 509fb1.0109.7
12、25mm116.7 150ckMua1 fckbX (h00.5 X ) 1.0 16.7 150 109.725(360 109.725 / 2) 83.870kn m极限荷载 :FuMu83.87076.246kna1.1模拟实验破坏荷载与计算破坏荷载比较：两个开裂弯矩对比：（6.9-0.297）/6.9=95.6%50%两个屈服弯矩对比：（59.11-52.9）/ 59.11=10.5%50%两个极限弯矩对比：（76.246-55.2） / 55.2=38.12%0.01 取 0.017Ate0.5 150 400=M u=83.87 106=526.09N/mm2sq0.87h A0.
13、87360 5090 s=1.1-0.65f tk=1.1-0.651.780.017=0.980tesq526.09E=ES21054 =7.142EC2.810、 （ b f -b） h f=0f=bh0As5090.0014b h0150366ss022105 5093602BsE A h6 e67.1420.00141.151.150.981+3.50.210f1.319101313N mm21.2061.094 10fFa(3L024a2 )83.87106 13 (3 330024 1100 2 ) 8.890 L / 200=16.5mm满足要求24B241.09410屈服状态下
14、的挠度h040040360mmteAs=509=0.01700.01 取 0.017Ate0.5 150 400sq=M yk=65.02210620.87h0A s0.87360=407.87N/mm509=1.1-0.65ftk1.78=1.1-0.65=0.933tesq0.017 407.87ES2105E=EC2.8104 =7.142、 （ b f -b） h f=0f=bh0As5090.0014b h0150366s s022105 50936021.319 1013132BsE A h6 e67.1420.00141.1521.145 10 N mm1.151.150.933
15、0.21+3.510fFa2265.02210622满足要求f24B(3L04a )24 1.1451013 (333004 1100 ) 6.585L / 200=16.5mm开裂状态下的挠度h040040360mmteAs=509=0.01700.01 取 0.017Ate0.5 150 400sq=M cr=0.3269106=2.051N/mm20.87h0As0.87360 509=1.1-0.65f tk=1.1-0.651.78=320.2取 0.2tesq0.0172.051EES2105=EC2.8104 =7.142、 （ b、f -b） h f=0f=bh0As5090.
16、0014b h0150366ss02210550936021.3191013132BsE A h6 e67.1420.00140.82721.595 10 N mm1.151.150.20.21+3.5f10Fa220.326910622满足要求f24B(3L04a )241.5951013 (3 33004 1100 )0.024L / 200=16.5mm与实验结果0.03 相差 50%以内计算结果符合误差要求，但不符合安全构造要求。同上方法可以计算出不同荷载作用下的挠度编1234567891011121314号荷0.3511.1621.3430.839.5147.455454.7755.2655.4955.5555.5255.4355.27载挠0.031.953.785.557.258.8910.5913.616.7119.7722.7125.5328.2431.2度）荷载 - 挠度曲线nk（60载50荷403020
