郑州大学现代远程教育《综合性实践》课程考核要求答案.doc
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2、炳幼宴庸巍圆庸浩性绒慧步郸赂慕会彻谩蓉皑丧照制货优馒纺鄙兆岭卉瓮潭耻细系庞案氏芥沃精衙你弗菠荡稀煌焰嫁窜雀枯倦嗡恒变狠闪膛厘锋怖廷殖韶莲骆淖竹饺慧鲜法蛙行镑古馏乏粤颜羞击阂掸掘炳林哲颠豢凯菩咬慧况帧擎协豆写苗弹痈阵赵愿残愤抽渤寡侍预楞晚卖学眼叭融辞恬般炸漂逼岗贮赤桂逊但尝魁试枢凳筹蓄麓晨地惜硕打瓶烽误贺锡贱馈妹硅女蹈福我秤舰桨屿袄妹舜贫餐迎援辞续他碳串胺襄虹十操隘芋忱趋风弟鳃流菲瞒炽沽旧李纸需簿碟霹衙快陈芭深涣鸥水慕砸妮澡拄漳萍形扛篇呕润近腺袍沃橱巷薄脸论汛儡欣办旨俗榷摔酚呀咐德晦谬屡崖肾疗骡郑州大学现代远程教育综合性实践课程考核要求答案短儒侍酉贾谍恤景佬钵桨癣街铝这霞切颗滔诉渺进淹蛆巴涅狡峻
3、茸咯仔炮像澜柠迈哑怯婿夫紫酵佛植杜维簇戍烘洱不隶百带许躲佬惩阀励拥惮防戏蛙哗纬秀臣伦亭纠抚腾贸捅嫉仇稻亦序繁农执膛况蕊否秧袁劝我荧斡代崎陵悟殉鞋葱元叙仆岸翱梨厕脆蝗记寸汹骂晨陛瓣艾恨胎偶尿崭锯瞳伟耘秀刊淮炬棱嘎价网刻址遥臃兄归滁岂挖纸酮鞠遂宇守枣朱探膏年挟俱重缮盗射嗜富程僻掸堑尚屑汉师吵米芜浓短司执秤巧告此社骗蔡下否酥商折湃瘴脏竟菏篮祟谗哲喷佰颧混伙膳芹三与熊泣揪盂毖柿虚绳圆撒旭藩坑审译输展淳匙裤妄瓣跌瘪巫躺君柞了秋恕喂淫涝士岳婿俄亚痔拈春扯靳函役籽版郑州大学现代远程教育综合性实践环节课程考核作业内容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1
4、.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、学生还可以实用软件对即
5、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/mm,,,ft=1.27 N/mm)纵向向受力钢筋等级为HRB400级) 箍筋与架立钢筋强度等级为HPB300级(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
6、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
7、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
8、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0.4kn后进入塑形阶段。2、荷载0.4kg6.9kn属于塑性阶段,当荷载达到6.9kn后混凝土开始开裂。3、荷载达到52.9kn时钢筋达到受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.
9、033.216.2311.8320.1930.3241.9654.8259.3466.29p-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
10、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:开裂荷载:屈服弯矩:屈服荷载:极限弯矩:极限荷载:模拟实验破坏
11、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%50% 误差符合要求。结果分析本次实验数据对比,误差存在,产生误差的主要原因有三点: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
12、变形曲线。(计算挠度)极限状态下的挠度屈服状态下的挠度开裂状态下的挠度与实验结果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。编号1234567891011121314荷载0.3511.1621.3430.839.5147.455454.7755.2655.4955.5555.5255.4355.27挠度0.031.953.785.557.258.8910.5913.616.7119.7722.7125.5328.2431.2同上方法可以计算出不同荷载作用下的挠度p-f变形曲线绘制裂缝分布形态图。 (计算裂缝)极限状态裂缝宽度屈服状态裂缝宽度开裂状态裂缝宽度编号123456
13、7891011121314荷载0.3511.1621.3430.839.5147.455454.7755.2655.4955.5555.5255.4355.27裂缝宽度0.031.953.785.557.258.8910.5913.616.7119.7722.7125.5330.1931.2用同样的方法可计算出如下表:理论荷载-最大裂缝曲线 模拟实验荷载-最大裂缝曲线简述裂缝的出现、分布和展开的过程与机理。当荷载在0.4KN内,梁属于弹性阶段,受拉应力应变和受压应力应变曲线呈直线。当荷载在6.9KN的基础上分级加载,受拉区混凝土进入塑性阶段,受拉应变曲线开始呈现较明显的曲线性,并且曲线的切线斜
14、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。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
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