梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)

1、School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 同樣的截面尺寸、跨度和同材料強(qiáng)度的梁，由于配筋量的不同，會發(fā)生本質(zhì)不同的破壞。 少筋梁 適筋梁 超筋梁 受彎構(gòu)件的截面配筋率： =AS(bho) 梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)受彎構(gòu)件正截面的破壞形式 1）少筋梁 配筋太少時(shí)，構(gòu)件

2、不但承載力很低，而且受拉邊一旦開裂，裂縫就急速向上擴(kuò)展，裂縫截面處的拉力全部轉(zhuǎn)給鋼筋，鋼筋數(shù)量較少，此時(shí)鋼筋由于突然增大的應(yīng)力而屈服，構(gòu)件亦即發(fā)生破壞。脆性破壞。School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 2）適筋梁 首先由于受拉區(qū)縱向受拉鋼筋屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎，構(gòu)件即告破壞，鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都得到充分利用。 破壞前有明顯的塑性變形和裂縫預(yù)兆塑性破壞。梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn) 3）超筋梁 配筋太多，截面受壓邊緣的混凝土在受拉鋼筋尚未達(dá)到屈服強(qiáng)度前就被壓

3、碎，構(gòu)件被破壞。這種破壞在破壞前雖然有一定的變形和裂縫預(yù)兆，但不明顯，而且當(dāng)混凝土壓碎時(shí)，破壞突然發(fā)生，鋼筋的強(qiáng)度得不到充分利用，破壞具有脆性性質(zhì)。School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)梁的破壞特征School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁的受力階段梁的受力階段habAsh0 xnecesf0bh

4、As配筋率配筋率梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Archi

5、tecture 梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 試驗(yàn)介紹aaaMcrMyMu0f（mm)M/Mu梁的撓度曲線aaaMcrMyMu0M/Mu相對中和軸高度的變化曲線n 根據(jù)曲線將梁的受力分為三個(gè)階段和三個(gè)狀態(tài)。0 . 10 . 15 . 0梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architectu

6、re 開始加載開始加載截面彈性截面彈性即將開裂即將開裂拉區(qū)達(dá)到拉區(qū)達(dá)到抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度帶裂縫工作帶裂縫工作中和軸上移中和軸上移裂縫擴(kuò)展裂縫擴(kuò)展鋼筋屈服鋼筋屈服梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 鋼筋屈服后，裂縫延伸鋼筋屈服后，裂縫延伸混凝土壓區(qū)破壞，彎矩達(dá)到極限彎矩混凝土壓區(qū)破壞，彎矩達(dá)到極限彎矩梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civi

7、l Engineering and Architecture M-f 曲線曲線0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 fM/MuhabAsh0 xnecesf梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 esM/Mu eyM-s曲線曲線habAsh0 xnecesf梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School

8、of Civil Engineering and Architecture M-曲線曲線0.40.60.81.0McrMyMu0 fM/Mu fcr fy fuhabAsh0 xnecesf梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture M-n曲線曲線0.40.60.81.0McrMyMu0M/Mu0.50.40.30.20.1n=xn/h0habAsh0 xnecesf梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering

9、 and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 下圖為荷載由零開始直到梁正截面破壞的下圖為荷載由零開始直到梁正截面破壞的撓度撓度f、鋼筋應(yīng)變鋼筋應(yīng)變s及及相相對中和軸高度對中和軸高度n的變化曲線的變化曲線0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 fM/Mu0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 esM/Mu ey0.40.60.81.0McrMyMu0M/Mu0.50.40.30.20.1n=xn/h0由圖可見，梁的整個(gè)受力過程可以分為如下由圖可見，梁的整個(gè)受力過程可以分為如下三個(gè)階段三個(gè)階段：第一階段

10、第一階段（未裂階段，或彈性階段）（未裂階段，或彈性階段）: :砼開裂前；砼開裂前；第二階段第二階段（帶裂縫階段（帶裂縫階段）：砼開裂后到鋼筋屈服前；）：砼開裂后到鋼筋屈服前；第三階段（第三階段（破壞階段）：破壞階段）：鋼筋開始屈服直到截面破壞鋼筋開始屈服直到截面破壞梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 、第第I I階段砼開裂前階段砼開裂前II a加載過程中彎矩曲率關(guān)系加載過程中彎矩曲率關(guān)系0.40.60.81.0McrMu0 fM/M

11、u fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy梁的梁的荷載荷載曲率（撓度）曲線曲率（撓度）曲線為直線。為直線。 荷載較小時(shí)，荷載較小時(shí)，梁截面內(nèi)彎矩較小，梁截面內(nèi)彎矩較小，彈性梁相似：彈性梁相似：鋼筋砼梁的工作情況與勻質(zhì)鋼筋砼梁的工作情況與勻質(zhì)第階段截面應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系第階段截面應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系其其應(yīng)變應(yīng)變沿梁截面高度為直線變化，沿梁截面高度為直線變化，應(yīng)力應(yīng)力與應(yīng)變成正比，受拉區(qū)和受壓區(qū)的應(yīng)力分布圖形均為三角形與應(yīng)變成正比，受拉區(qū)和受壓區(qū)的應(yīng)力分布圖形均為三角形School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engin

12、eering and Architecture 隨著荷載增大，梁截面的彎矩和應(yīng)變隨之增大隨著荷載增大，梁截面的彎矩和應(yīng)變隨之增大：而而受壓區(qū)應(yīng)力圖形仍為受壓區(qū)應(yīng)力圖形仍為直線。直線。受拉區(qū)砼首先表現(xiàn)受拉區(qū)砼首先表現(xiàn)出塑性特征：即出塑性特征：即受拉受拉區(qū)應(yīng)力圖形為曲線變區(qū)應(yīng)力圖形為曲線變化化由于砼由于砼ftfc當(dāng)荷載增大到受拉邊緣砼即將開當(dāng)荷載增大到受拉邊緣砼即將開裂時(shí)，為裂時(shí)，為截面即將開裂的臨界狀截面即將開裂的臨界狀態(tài)態(tài)（a）。）。此時(shí)，受壓區(qū)應(yīng)力仍此時(shí)，受壓區(qū)應(yīng)力仍直線分布直線分布。a可可作為受彎構(gòu)件抗裂度作為受彎構(gòu)件抗裂度計(jì)算依據(jù)計(jì)算依據(jù)。a鋼筋的應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力約為約為2030N/mm2

13、此時(shí)的彎矩值稱為此時(shí)的彎矩值稱為開開裂彎矩裂彎矩Mcr梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 在開裂瞬間，在開裂瞬間，純彎段內(nèi)抗拉能力最薄弱的某一截面首先出現(xiàn)第一純彎段內(nèi)抗拉能力最薄弱的某一截面首先出現(xiàn)第一道垂直裂縫。道垂直裂縫。、帶裂縫工作階段（、帶裂縫工作階段（階段）階段）裂縫一旦出現(xiàn)，裂縫截面處的砼退出工作，這使得：裂縫一旦出現(xiàn)，裂縫截面處的砼退出工作，這使得：隨著荷載的增加：隨著荷載的增加：同時(shí)，裂縫寬度不斷開展，裂縫的同時(shí)，裂

14、縫寬度不斷開展，裂縫的高度不斷向上延伸，這使得：高度不斷向上延伸，這使得：裂縫截面處的中和軸位置不斷上移裂縫截面處的中和軸位置不斷上移，彎矩與截面曲率或撓度成曲線關(guān)系。彎矩與截面曲率或撓度成曲線關(guān)系。截面曲率或撓度的增長速度加快。截面曲率或撓度的增長速度加快。梁的剛度降低，變形加快，荷載撓度曲線出現(xiàn)第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。梁的剛度降低，變形加快，荷載撓度曲線出現(xiàn)第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。0.40.60.81.0McrMu0 fM/Mu fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy純彎段內(nèi)每隔一定距離還會出現(xiàn)一系純彎段內(nèi)每隔一定距離還會出現(xiàn)一系列新的裂縫列新的裂縫。School of Civil Enginee

15、ring and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 在該階段，隨著荷載增加在該階段，隨著荷載增加：由于裂縫不斷開展地向上延伸，由于裂縫不斷開展地向上延伸，受壓區(qū)砼的壓應(yīng)變不斷增大，受壓區(qū)砼的壓應(yīng)變不斷增大，其塑性性質(zhì)越來越明顯其塑性性質(zhì)越來越明顯, ,在該階段在該階段受壓區(qū)砼的應(yīng)力分布為曲線分布受壓區(qū)砼的應(yīng)力分布為曲線分布MsAsesey第第階段截面應(yīng)力應(yīng)變分布階段截面應(yīng)力應(yīng)變分布4.2適筋受彎構(gòu)件正截面受力特性適筋受彎構(gòu)件正截面受力特性0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 fM/Mu0.40.60.8

16、1.0aaaMcrMyMu0 esM/Mu ey0.40.60.81.0McrMyMu0M/Mu0.50.40.30.20.1n=xn/h0梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 隨著荷載繼續(xù)增加，隨著荷載繼續(xù)增加，當(dāng)鋼當(dāng)鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，梁的受力性能將發(fā)生梁的受力性能將發(fā)生質(zhì)的質(zhì)的變化變化。0.40.60.81.0McrMu0 fM/Mu fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy加載過程中彎矩曲率關(guān)

17、系加載過程中彎矩曲率關(guān)系II aI I a階段截面應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系階段截面應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系Ms =fyesey鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)的受力狀態(tài)稱為為的受力狀態(tài)稱為為aa狀態(tài)狀態(tài)，彎矩稱為屈服彎矩，記，彎矩稱為屈服彎矩，記為為MyMy，此后：，此后：梁的受力將進(jìn)入破壞階段梁的受力將進(jìn)入破壞階段（階段）階段）彎矩與撓度或截面曲率曲線彎矩與撓度或截面曲率曲線出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture

18、0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 fM/Mu0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 esM/Mu ey0.40.60.81.0McrMyMu0M/Mu0.50.40.30.20.1n=xn/h0梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 3 3、破壞階段（、破壞階段（階段）階段）階段截面應(yīng)力和應(yīng)變分布階段截面應(yīng)力和應(yīng)變分布Meyfy鋼筋屈服后，鋼筋應(yīng)力保持為鋼筋屈服后，鋼筋應(yīng)力保持為屈服強(qiáng)度不變，但屈服強(qiáng)度不變，但鋼筋

19、應(yīng)變鋼筋應(yīng)變s急急劇增大劇增大，裂縫顯著開展，中和軸，裂縫顯著開展，中和軸高度迅速上移，高度迅速上移，受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度xn迅迅速減少。速減少。0.40.60.81.0McrMu0 fM/Mu fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy加載過程中彎矩曲率關(guān)系加載過程中彎矩曲率關(guān)系II a 由于受壓區(qū)砼的總壓力由于受壓區(qū)砼的總壓力C與鋼筋的與鋼筋的總拉力總拉力T應(yīng)保持平衡，即應(yīng)保持平衡，即T=C，受壓受壓區(qū)高度區(qū)高度xn的減少將使得砼的壓應(yīng)力的減少將使得砼的壓應(yīng)力迅速增大，砼受壓的塑性特征就更迅速增大，砼受壓的塑性特征就更為充分為充分, ,表現(xiàn)為表現(xiàn)為受壓區(qū)砼的壓應(yīng)力圖受壓區(qū)砼的壓應(yīng)力

20、圖形更加豐滿。形更加豐滿。4.2適筋受彎構(gòu)件正截面受力特性適筋受彎構(gòu)件正截面受力特性School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 在該階段，鋼筋的拉應(yīng)變和受壓區(qū)在該階段，鋼筋的拉應(yīng)變和受壓區(qū)砼的壓應(yīng)變都發(fā)展很快，截面曲率砼的壓應(yīng)變都發(fā)展很快，截面曲率和梁的撓度和梁的撓度f也迅速增大，彎矩與撓度也迅速增大，彎矩與撓度曲線變得非常平緩，這種現(xiàn)象稱為曲線變得非常平緩，這種現(xiàn)象稱為“截面屈服截面屈服”。階段截面應(yīng)力和應(yīng)變分布階段截面應(yīng)力和應(yīng)變分布Meyfy同時(shí)，同時(shí)，受

21、壓區(qū)高度受壓區(qū)高度xn的減少使得鋼的減少使得鋼筋拉力筋拉力T與混凝土壓力與混凝土壓力C之間的力臂有之間的力臂有所增大，因此，鋼筋屈服后，所增大，因此，鋼筋屈服后，截面彎截面彎矩還可略有增加矩還可略有增加。0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 fM/Mu0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 esM/Mu ey0.40.60.81.0McrMyMu0M/Mu0.50.40.30.20.1n=xn/h0梁正截面受彎性能實(shí)驗(yàn)School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture Mueya 階段截面應(yīng)力和應(yīng)變分布階段截面應(yīng)力和應(yīng)變分布fyecu 隨著荷載的繼續(xù)增加，