1、-_郑州大学现代远程教育综合性实践环节一 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）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
2、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
3、C25，截面尺寸为 150mm*400mm， （Fc=16.7N/mm2，21.78/tkfNmm,216.7/ckfNmm ，ft=1.27 N/mm2） 纵向向受力钢筋等级为 HRB400 级225(400/,540/,2.010ykstkcfNmmfNmmE ） 箍筋与架立钢筋强度等级为 HPB300 级 25(300/2.110)ykcfNmmE （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
4、，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
5、宽度 b 取 150mm。外力加载处位于总长的 1/3 即 1100-_处。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
6、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 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 040034366hmm-_满足要求与实验结果 7.37 相差 50%以内计算结果符合误
7、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-_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，钢筋迅速达到的屈服。受压区高度会迅速降低，以增大内
8、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： 040040360hmm-_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.
9、11-52.9）/ 59.11=10.5%3。 破坏特征： 一旦裂缝出现，就很快形成临界斜裂缝，承载力急剧下降，构件破坏。承载力主要取决于混凝土的抗拉强度。 脆性显著（4）三种破坏形态的特征比较三种破坏形态的特征比较 （斜截面三种破坏都是脆性） （1）斜拉破坏为受拉脆性破坏，脆性最显著；且混凝土抗压强度未发挥。 （2）斜压破坏为受压脆性破坏。（3）剪压破坏为脆性破坏，脆性相对好些。 有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 破 坏 形 态主 要 由 剪跨 比 和箍 筋 配 置量 决 定-_实验小结：一、无腹筋梁（主要是受力性能）：1、剪跨比（）的概念。2、传力机构：拉杆-拱模型。3、破坏形态：斜拉、剪压和
10、斜压破坏。发生的条件（） 、破坏特征。 二、有腹筋梁（有受力性能、设计计算和构造措施三个方面）：（1 sv）的概念和箍筋的作用。 （2）传力机构：拱形桁架模型。（3）破坏形态：斜拉、剪压和斜压破坏。发生的条件（ 、 sv ）、破坏特征。 （4）影响承载力的主要因素： 、 fc 、 、 sv 。 有关设计计算：（1）如何建立有腹筋梁斜截面抗剪承载力的计算公式？ （2）计算公式的应用55 复核与设计。3）有关构造：（1）梁中箍筋的 smax、dmin 。 （2）抵抗弯矩图（材料图）的概念。 （3）保证斜截面抗弯的构造措施（a 0.5h0）。 （4）梁中纵筋弯起和截断。-_3.钢筋混凝土柱大偏心受压
11、构件破坏试验设计。（30 分）试验目的及要求 1、通过试验了解偏心受压构件理论计算的依据和分析方法； 2、观察偏心受压柱的破坏特征及强度变化规律，进一步增强对钢筋混凝土构件试验研究和分析能力； 3、加强学生对于理论知识的理解和消化。 二、实验内容 在静荷载作用下，测定柱测向位移和 L/2 截面钢筋及混凝土应变，描绘柱体裂缝出现、扩大与破坏状况及特征，测定开裂荷载值及破坏荷载值。 三、实验设备 1、自平衡加力架：500KN 以上；2、油压千斤顶：50300KN； 3、压力传感器：50300KN； 4、静态电阻应变仪：配有可多点测量的平衡箱； 5、电阻应变片：35 (mm)及 540 (mm);
12、6、钢卷尺、刻度放大镜及贴片焊线设备； 7、百分表及磁性表架，玻璃片； 8、数字万用表：灵敏度 1mV。-_实验设备一四实验过程中观测的内容1、实验前测量柱子尺寸及力作用点偏心矩； 2、预备试验时，预载值取计算破坏荷载的 20左右。同时，加载后测取读数，观察试验柱，仪表装置工作是否正常，及时排除故障后，才能进行正式试验； 3、正式试验开始时，预加 5初荷载，调试仪器，按计算破坏荷载的 20分级加载，每级稳定 5 分钟后读取试验数据，当接近开裂荷载时，加载值应减至为原分级的一半或更小，并注意观察裂缝发展情况，同时拆除构件上装置的位移计后，再继续加载到破坏； 4、裂缝的出现和发展用目视或读数显微镜观察，每级荷载下的裂缝发展情况应进行记录和描述。实验过程二-_实验过程三-_五、实验报告要求 1、绘出荷载作用下的裂缝开展图，标出主要裂缝出现时的荷载值； 2、计算侧向位移、绘出计算与实测的 p-f 关系曲线图； 3、计算受拉区出现裂缝时的荷载值，受压区出现裂缝时荷载、破坏荷载、破坏时钢筋最大应力，分析误差产生的原因； 4、分析试验中出现的问题，提出解决问题的-_办法； 5、对试验中出现的现象及与理论课中产生的误差进行讨论和分析
