鋼筋混凝土梁受力全過程及分類

014、鋼筋混凝土梁受力全過程及分類

一、梁的受力階段通常采用兩點對稱集中加荷，加載點位于梁跨度的1/3處，如下圖所示。這樣，在兩個對稱集中荷載間的區(qū)段(稱“純彎段”)上，不僅可以基本上排除剪力的影響(忽略自重)，同時也有利于在這一較長的區(qū)段上(L／3)布置儀表，以觀察粱受荷后變形和裂縫出現與開展的情況。在“純彎段”內，沿梁高兩側布置多排測點，用儀表量測梁的縱向變形。

在試驗過程中，荷載逐級增加，由零開始直至梁正截面受彎破壞。整個過程可以分為如下三個階段：

開裂前--第一階段，界限Ia鋼筋屈服前--第二階段，界限IIa梁破壞前--第三階段，界限IIIa0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

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fy

fuIaIIIIIIaIIIMyIIa二、梁在各工作階段的截面應力分布１、第I階段－開裂前從開始加荷到受拉區(qū)混凝土開裂前，梁的整個截面均參加受力。受拉區(qū)混凝土有一定的塑性變形，但整個截面的受力基本接近線彈性，荷載-撓度曲線或彎矩-曲率曲線基本接近直線。截面抗彎剛度較大，撓度和截面曲率很小，鋼筋的應力也很小，且都與彎矩近似成正比。0.40.60.81.0McrMu0

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIa

二、梁在各工作階段的截面應力分布2、受拉區(qū)混凝土即將開裂的臨界狀態(tài)Ⅰa

受拉區(qū)混凝土塑性變形達到最大，受拉邊緣的拉應變達到混凝土極限拉應變時，εt=εtu，為截面即將開裂的臨界狀態(tài)（Ⅰa狀態(tài)）。受壓區(qū)應力直線分布。此時的彎矩值稱為開裂彎矩Mcr。作為受彎構件抗裂度計算依據。0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIa

3、帶裂縫工作階段（Ⅱ階段）在開裂瞬間，開裂截面受拉區(qū)混凝土退出工作，其開裂前承擔的拉力將轉移給鋼筋承擔，導致鋼筋應力有一突然增加（應力重分布），這使中和軸比開裂前有較大上移。隨著荷載增加，受拉區(qū)不斷出現一些裂縫，拉區(qū)混凝土逐步退出工作，截面抗彎剛度降低，荷載-撓度曲線或彎矩-曲率曲線有明顯的轉折。雖然受拉區(qū)有許多裂縫，但如果縱向應變的量測標距有足夠的長度（跨過幾條裂縫），則平均應變沿截面高度的分布近似直線（平截面假定）。0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

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fy

fuIaIIIIIIaIIIMyIIa4、破壞前（III階段）鋼筋應力達到屈服時，受壓區(qū)混凝土尚未壓壞。在該階段，鋼筋應力保持為屈服強度fy不變，即鋼筋的總拉力T保持定值，但鋼筋應變es則急劇增大，裂縫顯著開展，中和軸迅速上移，受壓區(qū)高度xn有較大減少。由于受壓區(qū)混凝土的總壓力C與鋼筋的總拉力T應保持平衡，即T=C，受壓區(qū)高度xn的減少將使得混凝土的壓應力和壓應變迅速增大，混凝土受壓的塑性特征表現的更為充分。0.40.60.81.0McrMu0

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fy

fuIaIIIIIIaIIIMyIIaM>eyfy4、破壞前（III階段）在試驗室內，混凝土受壓可以具有很長的下降段，梁的變形可以持續(xù)較長，但有一個最大彎矩Mu。超過Mu后，梁的承載力將有所降低，直至最后壓區(qū)混凝土壓酥。

Mu稱為極限彎矩，此時的受壓邊緣混凝土的壓應變稱為極限壓應變εcu，對應截面受力狀態(tài)為“IIIa狀態(tài)”。試驗表明，達到Mu時，εcu約在0.003~0.005范圍，超過該應變值，壓區(qū)混凝土即開始壓壞，表明梁達到極限承載力。因此該應變值的計算為極限彎矩Mu的標志。0.40.60.81.0McrMu0

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIaMu>eyⅢa階段截面應力和應變分布fyecu

總結

1、受壓區(qū)混凝土應力圖第Ⅰ階段為三角形分布；第Ⅱ階段為微曲的曲線形；第Ⅲ階段呈高次拋物線形。

2、鋼筋應力第Ⅰ階段增長速度較慢；第Ⅱ階段增長速度較第Ⅰ階段為快；第Ⅲ階段當鋼筋應力達到屈服強度后，應力即不再增加，直到破壞。