梁的受弯性能的试验研究、分析

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1、第2章梁的受弯性能的试验研究、分析2.1受弯性能的试验研究、分析通过对受弯性能的试验的了解，研究、分析其内部机理，为应力分析和弯矩计算作准备。2.1.1梁的受力阶段habAsh0xnecesf配筋率试验录像开始加载截面弹性即将开裂拉区达到抗拉强度带裂缝工作中和轴上移裂缝扩展钢筋屈服钢筋屈服后，裂缝延伸混凝土压区破坏，弯矩达到极限弯矩M-f曲线habAsh0xnecesfM-εs曲线habAsh0xnecesfM-Ф曲线habAsh0xnecesfM-ξn曲线habAsh0xnecesf弹性受力阶段（Ⅰ阶段）◆从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然

2、受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性，荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线基本接近直线。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。◆当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时（et=etu），为截面即将开裂的临界状态（Ⅰa状态），此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcrcrackingmoment带裂缝工作阶段（Ⅱ阶段）◆在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。带裂缝工作阶段（Ⅱ阶段）◆随着荷载增加，受拉区不

3、断出现一些裂缝，拉区混凝土逐步退出工作，截面抗弯刚度降低，荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线有明显的转折。◆虽然受拉区有许多裂缝，但如果纵向应变的量测标距有足够的长度（跨过几条裂缝），则平均应变沿截面高度的分布近似直线。（平截面假定）带裂缝工作阶段（Ⅱ阶段）◆荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，但中和轴位置没有显著变化。◆由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。带裂缝工作阶段（Ⅱ阶段）◆当钢筋应力达到屈服强度时，梁的受力性能将发生质的变化。此时的受力状态记为Ⅱa状态，弯矩记为My，称为屈服弯

4、矩(yieldingmoment)。◆此后，梁的受力将进入屈服阶段（Ⅲ阶段），挠度、截面曲率、钢筋应变及中和轴位置曲线均出现明显的转折。◆荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，但中和轴位置没有显著变化。◆由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。屈服阶段（Ⅲ阶段）◆对于配筋合适的梁，钢筋应力达到屈服时，受压区混凝土一般尚未压坏。◆在该阶段，钢筋应力保持为屈服强度fy不变，即钢筋的总拉力T保持定值，但钢筋应变es则急剧增大，裂缝显著开展。◆中和轴迅速上移，受压区高度xn有较大减少。屈服阶段（Ⅲ

5、阶段）◆由于受压区混凝土的总压力C与钢筋的总拉力T应保持平衡，即T=C，受压区高度xn的减少将使得混凝土压应力和压应变迅速增大，混凝土受压的塑性特征表现的更为充分。◆同时，受压区高度xn的减少使得钢筋拉力T与混凝土压力C之间的力臂有所增大，截面弯矩也略有增加。屈服阶段（Ⅲ阶段）◆由于在该阶段钢筋的拉应变和受压区混凝土的压应变都发展很快，截面曲率f和梁的挠度变形f也迅速增大，曲率f和梁的挠度变形f的曲线斜率变得非常平缓，这种现象可以称为“截面屈服”。屈服阶段（Ⅲ阶段）◆由于混凝土受压具有很长的下降段，因此梁的变形可持续较长，但有一个最大弯矩Mu。◆超过Mu后，承载力将

6、有所降低，直至压区混凝土压酥。Mu称为极限弯矩，此时的受压边缘混凝土的压应变称为极限压应变ecu，对应截面受力状态为“Ⅲa状态”。◆ecu约在0.003~0.005范围，超过该应变值，压区混凝土即开始压坏，表明梁达到极限承载力。因此该应变值的计算极限弯矩Mu的标志。配筋合适的钢筋混凝土梁在屈服阶段这种承载力基本保持不变，变形可以持续很长的现象，表明在完全破坏以前具有很好的变形能力，有明显的预兆，这种破坏称为“延性破坏”2.1.2截面应力分布第Ⅰ阶段第Ⅱ阶段屈服阶段（Ⅲ阶段）第Ⅲ阶段Ⅰa状态：计算Mcr的依据Ⅰa状态：计算Mcr的依据Ⅱ阶段：计算裂缝、刚度的依据Ⅰa状

7、态：计算Mcr的依据Ⅱ阶段：计算裂缝、刚度的依据Ⅱa状态：计算My的依据Ⅲa状态：计算Mu的依据Ⅰa状态：计算Mcr的依据Ⅱ阶段：计算裂缝、刚度的依据Ⅱa状态：计算My的依据2.1.3适筋梁的破坏特点适筋梁-混凝土拉区钢筋先屈服，然后压区混凝土破坏的梁。破坏时截面转角和构件挠度增大明显，有破坏预兆。2.1.4钢筋混凝土梁的受力特点1.非弹性2.带裂缝工作3.平截面假定满足，截面应力平衡条件可用。受力特点：（适筋梁）破坏特征：FailureMode受拉钢筋先屈服，然后受压区混凝土压坏，中间有一个较长的破坏过程，有明显预兆，“塑性破坏DuctileFailure”，