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1、本章提要受弯构件在设计时都要进行抗弯和抗剪计算。本章主要讨论钢筋混凝土梁的正截面受弯性能和设计计算方法,这也为其他复杂受力构件的正截面计算提供了基础.试验是研究钢筋混凝土性质和计算方法的基础;对于文中描述的试验方法和试验现象,要加深印象和理解.尽管本章只讨论了矩形梁的受弯性能时有相同之处,也有很大的不同;理解异同之处不仅对掌握本章内容,而且对掌握书中其余章节的要点都至关重要.钢筋混凝土构件的构造要求虽然烦琐,但这正是本专业的特点之一,也不可忽略.§4.1概述一、受弯构件：指截面上通常有弯矩和剪力
2、共同作用而轴力可以忽略不计的构件(图3-1)。是工程应用最为广泛的一类构件.梁和板是典型的受弯构件。它们是土木工程中数量最多、使用面最广的一类构件。二、常见的截面形式：建筑工程中受弯构件常用的截面形状如图3-2所示。公路桥涵工程中受弯构件常用的截面形状如图3-3所示。肋形结构：当板与梁一起浇灌时(图3-4)，板不但将其上的荷载传递给梁，而且和梁一起构成Ｔ形或倒L形截面共同承受荷载。T形梁倒L形梁图3-4现浇梁板结构的截面形状仅在截面受拉区配置受力钢筋的受弯构件称为单筋受弯构件;同时也在截面受压区
3、配置受力钢筋的受弯构件称为双筋受弯构件.三、受弯构件的破坏形式：两种主要的破坏：①正截面破坏（一种沿弯矩最大的截面破坏图3-5a)；②斜截面破坏（一种沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏图3-5b)。进行受弯构件设计时：既要保证构件不得沿正截面发生破坏只要保证构件不得沿斜截面发生破坏，因此要进行正截面承载能力和斜截面承载能力计算。§4.2试验研究分析4.2.1梁的受力性能匀质线弹性材料的受弯构件加载时,其变形规律符合平截面假定(平截面在梁变形后保持平面),由于材料性能符合虎克定律(应力与应变成
4、正比),受压区和受拉区的应力分布图形都是三角形,此外,梁的饶度与弯矩也将一直保持线性关系.钢筋混凝土梁是由钢筋和混凝土两种材料所组成,切混凝土本身是非弹性,非匀质材料,抗拉强度又远小于抗压强度,因而其受力性能有很大不同.研究钢筋混凝土构件的受力性能,首先要进行构件加载试验.为了着重研究梁正截面受力和变形的变化规律,通常采用两点加载,试验梁的布置一般如图所示.这样,在两个对称集中荷载间的区段,形成纯弯段,可以基本上排除剪力的影响,同时也有利于在这一较长的区段上(L/3-L/2)布置仪表.在”纯弯段
5、”内,沿梁高两侧布置测点,用仪表量测梁的纵向变形;在梁跨中附近的钢筋表面处贴电阻片,用以量测钢筋的应变.不论使用哪种仪表量测变形,它都有一定的标距.因此,所测得的数值都表示标距范围内的平均应变值.另外,在跨中和支座上分别安装位移计以量测跨中的饶度,有时还要安装倾角仪以量测梁的转角.试验中还用目测观察梁上裂缝的分布和开展情况.图4.2试验梁加载示意图图4.3M/M-f图从试验可知钢筋混凝土梁从加载到破坏经历三个阶段.当弯矩较小时,饶度和弯矩关系接近直线变化.这时的工作特点是梁尚未出现新的裂缝,随着
6、裂缝的出现与不断开展,饶度的增长速度较开裂前为快,(M-Mu)-f关系曲线上出现第一个明显的转折点.这时的工作特点是梁带有裂缝,称为第Ⅱ阶段.在第Ⅱ阶段整个发展过程中,钢筋的应力将随着荷载的增加而增加.当受拉钢筋刚到达屈服强度,,(M-Mu)-f关系曲线上出现第二个明显的转折点,标志着梁受力进入第Ⅲ阶段.此阶段的特点是梁的裂缝急剧开展,饶度急剧增加,而钢筋应变有较大的增长,但其应力基本上维持屈服强度不变.当继续加载,到达梁所承受的最大弯矩Mu,此时梁开始破坏.4.2.2梁正截面工作的三个阶段试验
7、证明，对于配筋量适中的受弯构件，从开始加载到正截面完全破坏，截面的受力状态可以分为下面三个大的阶段1.第一阶段——未裂阶段当荷载很小时，截面上应力与应变成正比，应力分布为直线（图3－8a),称为第Ｉ阶段。当荷载不断增大时，受拉区混凝土出现塑性变形，受拉区应力图形呈曲线。当荷载增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土达其实际的抗拉强度和拉极限应变值、截面处在开裂前的临界状态(图3－8b)，这种受力状态称为第Ｉa阶段．2.第二阶段——从截面开裂到受拉区纵向受力钢筋开始屈服的阶段截面受力达Ｉa阶段后，荷载
8、只要稍许增加截面立即开裂，截面上应力发生重分布，裂缝处混凝土不再承受拉应力，钢筋的拉应力突然增大，受压区混凝土出现明显的塑性变形，应力图形呈曲线(图3-8c)。这种受力阶段称为第Ⅱ阶段。荷载继续增加，裂缝进一步开展，钢筋和混凝土的应力不断增大。当荷载增加到某一数值时，受拉区纵向受力钢筋开始屈服，钢筋应力达到其屈服强度(图3-8d)。这种特定的受力状态称为Ⅱa阶段。3、第三阶段——破坏阶段受拉区纵向受力钢筋屈服后，截面的承载力无明显的增加，但塑性变形急速发展，裂缝迅速开展并向受压区延伸，受压区面积
