鋼筋混凝土受彎構(gòu)件-梁的受彎性能試驗(yàn)研究、分析（鋼筋混凝土與砌體結(jié)構(gòu)）

配筋率對梁破壞特征的影響鋼筋混凝土與砌體結(jié)構(gòu)一、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的兩種破壞性質(zhì)

塑性破壞：指的是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前有明顯變形或其他征兆。

脆性破壞：指的是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前無明顯變形或其他征兆。二、配筋率對梁破壞形態(tài)的影響根據(jù)試驗(yàn)研究，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的破壞性質(zhì)與配筋率ρ、鋼筋強(qiáng)度等級、混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)，對常用的熱軋鋼筋和普通強(qiáng)度混凝土破壞形態(tài)主要受配筋率ρ的影響，正截面破壞形態(tài)的三種形態(tài)：適筋梁破壞、超筋梁破壞、少筋梁破壞。1.各類型梁破壞形態(tài)外觀圖：2.適筋梁破壞（塑性破壞）當(dāng)ρmin≤ρ≤ρmax時，發(fā)生適筋破壞。破壞特征：受拉區(qū)鋼筋先達(dá)到屈服，然后受壓區(qū)混凝土壓碎。材料利用情況：鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的抗壓強(qiáng)度都得到發(fā)揮。破壞性質(zhì)：梁破壞前產(chǎn)生較大的撓度和塑性變形，有明顯的破壞預(yù)兆，屬于塑性破壞。承載能力：取決于配筋率ρ、鋼筋的強(qiáng)度等級、混凝土的強(qiáng)度等級。3.超筋梁破壞（脆性破壞）當(dāng)ρ>ρmax時，發(fā)生超筋破壞。破壞特征：破壞時受壓區(qū)混凝土被壓碎，而受拉區(qū)鋼筋未達(dá)到屈服強(qiáng)度。材料利用情況：鋼筋的抗拉強(qiáng)度沒有發(fā)揮。破壞性質(zhì)：裂縫比較密，寬度較細(xì)，破壞前沒有明顯的破壞預(yù)兆，屬于脆性破壞。承載能力：取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。4.少筋破壞當(dāng)ρ<ρmin時，發(fā)生少筋破壞。破壞特征：受拉區(qū)混凝土一開裂，受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，梁很快破壞。材料利用情況：混凝土的抗壓強(qiáng)度沒有得到發(fā)揮。破壞性質(zhì)：梁破壞前出現(xiàn)一條集中裂縫，寬度較大且很突然，屬于脆性破壞。承載能力：取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。三、三種破壞特征梁的荷載-撓度曲線

由圖可知，超筋梁破壞、少筋梁破壞，破壞前梁的撓度及截面曲率曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，破壞是突然的，沒有明顯預(yù)兆，屬于脆性破壞，這種破壞在工程中是不允許采用。受彎性能的試驗(yàn)研究鋼筋混凝土與砌體結(jié)構(gòu)1.試驗(yàn)簡介1）截面尺寸：100mm×600mm2）配筋：適量3）研究對象：研究純彎曲區(qū)段4）加載：集中力F分級施加（對稱加載）5）觀測結(jié)果：荷載施加力值、撓度和應(yīng)變數(shù)據(jù)，觀測裂縫2.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

研究在荷載作用下鋼筋混凝土梁的受力破壞過程，混凝土沿截面高度的應(yīng)變情況，觀察梁的裂縫出現(xiàn)和開展、梁的撓度變化及梁最后破壞的外觀特征，從而加深對鋼筋混凝土梁正截面的三個工作階段和兩種破壞特征的認(rèn)識。3.適筋梁破壞的全過程曲線

梁的撓度曲線鋼筋應(yīng)變變化曲線相對中和軸高度變化曲線4、受彎構(gòu)件正截面工作的三個階段（1）第?個階段——未開裂階段（從開始加荷到受拉邊緣混凝土達(dá)到極限拉應(yīng)變）此階段梁整個截面受力，基本接近線彈性。當(dāng)受拉邊緣混凝土達(dá)到極限拉應(yīng)變時為截面即將開裂到臨界狀態(tài)（?a狀態(tài)），此時的彎矩值稱為開裂彎矩。

（2）第‖階段——帶裂縫工作階段（從?a到受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度）開裂的瞬間，開裂截面受拉區(qū)混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力突然增加，出現(xiàn)應(yīng)力重分布。②截面抗彎剛度降低，荷載-撓度曲線有明顯的轉(zhuǎn)折。③此階段中和軸位置基本不變。梁的撓度曲線相對中和軸高度變化曲線④由于受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力不斷增大，

壓區(qū)混凝土塑性特性愈加顯著。⑤當(dāng)鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時，記為‖a狀態(tài)，彎矩記為My，稱為屈服彎矩。⑥即將進(jìn)入第Ⅲa階段，撓度、鋼筋應(yīng)變及中和軸的位置曲線均出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折。梁的撓度曲線鋼筋應(yīng)變變化曲線相對中和軸高度變化曲線（3）第Ⅲ階段，破壞階段（從受拉鋼筋屈服到受壓邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變）①該階段鋼筋應(yīng)力保持fy

但應(yīng)變急劇增大，裂縫顯著開展，②受壓區(qū)高度的減少導(dǎo)致受壓區(qū)混凝土應(yīng)力和應(yīng)變迅速增大。③截面彎矩略有增加的原因：受壓區(qū)高度的減少，使得鋼筋拉力T與混凝土壓力C之間的力臂有所增大。④截面屈服：該階段撓度迅速增大，M-f曲線變得非常平緩，這種現(xiàn)象稱為截面屈服。梁的撓度曲線⑤第Ⅲa狀態(tài)：當(dāng)受壓邊緣混凝土的壓應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變對應(yīng)的受力狀態(tài)，稱為Ⅲa狀態(tài)，此時的彎矩稱為極限彎矩。⑥極限應(yīng)變εcu

的取值，約在0.003-0.005范圍，該應(yīng)變值是計算極限彎矩Mu的依據(jù)。梁的撓度曲線5.混凝土應(yīng)力分布規(guī)律

在試驗(yàn)中，通過應(yīng)變儀可以直接測得混凝土的應(yīng)變，要得到截面上的應(yīng)力，必須從材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系去推求，即應(yīng)力圖（b）圖是根據(jù)各測點(diǎn)的實(shí)測應(yīng)變值（a）圖，以及材料的應(yīng)力-應(yīng)變圖形，沿截面從上到下一個側(cè)點(diǎn)一個側(cè)點(diǎn)地推求出來的。(a)混凝土的平均應(yīng)變分布圖(b)混凝土正應(yīng)力分布6.適筋梁正截面工作三個階段的主要特點(diǎn)：

鋼筋混凝土梁的截面正應(yīng)力狀態(tài)隨著荷載的增大，不僅有數(shù)量上的變化，而且有性質(zhì)上的改變（應(yīng)力分布圖形改變），無論受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力或者縱向受拉鋼筋的應(yīng)力不像彈性銀質(zhì)材料量那樣完全與彎曲成比例。

梁在大部分工作階段，受拉區(qū)混凝土已開裂。隨著裂縫的開展，受壓區(qū)混凝土塑形變形也不完全服從彈性勻質(zhì)梁所具有的比例關(guān)系。

混凝土抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小很多，在不大的拉伸變形下即出現(xiàn)裂縫。

混凝土是彈塑性材料，當(dāng)應(yīng)力超過一定限度時將出現(xiàn)塑性變形。上述特點(diǎn)反映了：7.