梁正截面受弯性能实验

1、School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 同样的截面尺寸、跨度和同材料强度的梁，由于配筋量的不同，会发生本质不同的破坏。 少筋梁 适筋梁 超筋梁 受弯构件的截面配筋率： =AS(bho) 梁正截面受弯性能实验受弯构件正截面的破坏形式 1）少筋梁 配筋太少时，构件

2、不但承载力很低，而且受拉边一旦开裂，裂缝就急速向上扩展，裂缝截面处的拉力全部转给钢筋，钢筋数量较少，此时钢筋由于突然增大的应力而屈服，构件亦即发生破坏。脆性破坏。School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 2）适筋梁 首先由于受拉区纵向受拉钢筋屈服，然后受压区混凝土被压碎，构件即告破坏，钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。 破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆塑性破坏。梁正截面受弯性能实验 3）超筋梁 配筋太多，截面受压边缘的混凝土在受拉钢筋尚未达到屈服强度前就被压

3、碎，构件被破坏。这种破坏在破坏前虽然有一定的变形和裂缝预兆，但不明显，而且当混凝土压碎时，破坏突然发生，钢筋的强度得不到充分利用，破坏具有脆性性质。School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受弯性能实验梁的破坏特征School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁的受力阶段梁的受力阶段habAsh0 xnecesf0bh

4、As配筋率配筋率梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Archi

5、tecture 梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 试验介绍aaaMcrMyMu0f（mm)M/Mu梁的挠度曲线aaaMcrMyMu0M/Mu相对中和轴高度的变化曲线n 根据曲线将梁的受力分为三个阶段和三个状态。0 . 10 . 15 . 0梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architectu

6、re 开始加载开始加载截面弹性截面弹性即将开裂即将开裂拉区达到拉区达到抗拉强度抗拉强度带裂缝工作带裂缝工作中和轴上移中和轴上移裂缝扩展裂缝扩展钢筋屈服钢筋屈服梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 钢筋屈服后，裂缝延伸钢筋屈服后，裂缝延伸混凝土压区破坏，弯矩达到极限弯矩混凝土压区破坏，弯矩达到极限弯矩梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civi

7、l Engineering and Architecture M-f 曲线曲线0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 fM/MuhabAsh0 xnecesf梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 0.40.60.81.0aaaMcrMyMu0 esM/Mu eyM-s曲线曲线habAsh0 xnecesf梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School

8、of Civil Engineering and Architecture M-曲线曲线0.40.60.81.0McrMyMu0 fM/Mu fcr fy fuhabAsh0 xnecesf梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture M-n曲线曲线0.40.60.81.0McrMyMu0M/Mu0.50.40.30.20.1n=xn/h0habAsh0 xnecesf梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering

9、 and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 下图为荷载由零开始直到梁正截面破坏的下图为荷载由零开始直到梁正截面破坏的挠度挠度f、钢筋应变钢筋应变s及及相相对中和轴高度对中和轴高度n的变化曲线的变化曲线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由图可见，梁的整个受力过程可以分为如下由图可见，梁的整个受力过程可以分为如下三个阶段三个阶段：第一阶段

10、第一阶段（未裂阶段，或弹性阶段）（未裂阶段，或弹性阶段）: :砼开裂前；砼开裂前；第二阶段第二阶段（带裂缝阶段（带裂缝阶段）：砼开裂后到钢筋屈服前；）：砼开裂后到钢筋屈服前；第三阶段（第三阶段（破坏阶段）：破坏阶段）：钢筋开始屈服直到截面破坏钢筋开始屈服直到截面破坏梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 、第第I I阶段砼开裂前阶段砼开裂前II a加载过程中弯矩曲率关系加载过程中弯矩曲率关系0.40.60.81.0McrMu0 fM/M

11、u fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy梁的梁的荷载荷载曲率（挠度）曲线曲率（挠度）曲线为直线。为直线。 荷载较小时，荷载较小时，梁截面内弯矩较小，梁截面内弯矩较小，弹性梁相似：弹性梁相似：钢筋砼梁的工作情况与匀质钢筋砼梁的工作情况与匀质第阶段截面应力应变关系第阶段截面应力应变关系其其应变应变沿梁截面高度为直线变化，沿梁截面高度为直线变化，应力应力与应变成正比，受拉区和受压区的应力分布图形均为三角形与应变成正比，受拉区和受压区的应力分布图形均为三角形School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engin

12、eering and Architecture 随着荷载增大，梁截面的弯矩和应变随之增大随着荷载增大，梁截面的弯矩和应变随之增大：而而受压区应力图形仍为受压区应力图形仍为直线。直线。受拉区砼首先表现受拉区砼首先表现出塑性特征：即出塑性特征：即受拉受拉区应力图形为曲线变区应力图形为曲线变化化由于砼由于砼ftfc当荷载增大到受拉边缘砼即将开当荷载增大到受拉边缘砼即将开裂时，为裂时，为截面即将开裂的临界状截面即将开裂的临界状态态（a）。）。此时，受压区应力仍此时，受压区应力仍直线分布直线分布。a可可作为受弯构件抗裂度作为受弯构件抗裂度计算依据计算依据。a钢筋的应力钢筋的应力约为约为2030N/mm2

13、此时的弯矩值称为此时的弯矩值称为开开裂弯矩裂弯矩Mcr梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 在开裂瞬间，在开裂瞬间，纯弯段内抗拉能力最薄弱的某一截面首先出现第一纯弯段内抗拉能力最薄弱的某一截面首先出现第一道垂直裂缝。道垂直裂缝。、带裂缝工作阶段（、带裂缝工作阶段（阶段）阶段）裂缝一旦出现，裂缝截面处的砼退出工作，这使得：裂缝一旦出现，裂缝截面处的砼退出工作，这使得：随着荷载的增加：随着荷载的增加：同时，裂缝宽度不断开展，裂缝的同时，裂

14、缝宽度不断开展，裂缝的高度不断向上延伸，这使得：高度不断向上延伸，这使得：裂缝截面处的中和轴位置不断上移裂缝截面处的中和轴位置不断上移，弯矩与截面曲率或挠度成曲线关系。弯矩与截面曲率或挠度成曲线关系。截面曲率或挠度的增长速度加快。截面曲率或挠度的增长速度加快。梁的刚度降低，变形加快，荷载挠度曲线出现第一个转折点。梁的刚度降低，变形加快，荷载挠度曲线出现第一个转折点。0.40.60.81.0McrMu0 fM/Mu fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy纯弯段内每隔一定距离还会出现一系纯弯段内每隔一定距离还会出现一系列新的裂缝列新的裂缝。School of Civil Enginee

15、ring and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 在该阶段，随着荷载增加在该阶段，随着荷载增加：由于裂缝不断开展地向上延伸，由于裂缝不断开展地向上延伸，受压区砼的压应变不断增大，受压区砼的压应变不断增大，其塑性性质越来越明显其塑性性质越来越明显, ,在该阶段在该阶段受压区砼的应力分布为曲线分布受压区砼的应力分布为曲线分布MsAsesey第第阶段截面应力应变分布阶段截面应力应变分布4.2适筋受弯构件正截面受力特性适筋受弯构件正截面受力特性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梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 随着荷载继续增加，随着荷载继续增加，当钢当钢筋应力达到屈服强度时筋应力达到屈服强度时，梁的受力性能将发生梁的受力性能将发生质的质的变化变化。0.40.60.81.0McrMu0 fM/Mu fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy加载过程中弯矩曲率关

17、系加载过程中弯矩曲率关系II aI I a阶段截面应力应变关系阶段截面应力应变关系Ms =fyesey钢筋应力达到屈服强度时钢筋应力达到屈服强度时的受力状态称为为的受力状态称为为aa状态状态，弯矩称为屈服弯矩，记，弯矩称为屈服弯矩，记为为MyMy，此后：，此后：梁的受力将进入破坏阶段梁的受力将进入破坏阶段（阶段）阶段）弯矩与挠度或截面曲率曲线弯矩与挠度或截面曲率曲线出现明显的转折点出现明显的转折点梁正截面受弯性能实验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梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 3 3、破坏阶段（、破坏阶段（阶段）阶段）阶段截面应力和应变分布阶段截面应力和应变分布Meyfy钢筋屈服后，钢筋应力保持为钢筋屈服后，钢筋应力保持为屈服强度不变，但屈服强度不变，但钢筋

19、应变钢筋应变s急急剧增大剧增大，裂缝显著开展，中和轴，裂缝显著开展，中和轴高度迅速上移，高度迅速上移，受压区高度受压区高度xn迅迅速减少。速减少。0.40.60.81.0McrMu0 fM/Mu fcr fy fuI aIIIIII aIIIMy加载过程中弯矩曲率关系加载过程中弯矩曲率关系II a 由于受压区砼的总压力由于受压区砼的总压力C与钢筋的与钢筋的总拉力总拉力T应保持平衡，即应保持平衡，即T=C，受压受压区高度区高度xn的减少将使得砼的压应力的减少将使得砼的压应力迅速增大，砼受压的塑性特征就更迅速增大，砼受压的塑性特征就更为充分为充分, ,表现为表现为受压区砼的压应力图受压区砼的压应力

20、图形更加丰满。形更加丰满。4.2适筋受弯构件正截面受力特性适筋受弯构件正截面受力特性School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture 在该阶段，钢筋的拉应变和受压区在该阶段，钢筋的拉应变和受压区砼的压应变都发展很快，截面曲率砼的压应变都发展很快，截面曲率和梁的挠度和梁的挠度f也迅速增大，弯矩与挠度也迅速增大，弯矩与挠度曲线变得非常平缓，这种现象称为曲线变得非常平缓，这种现象称为“截面屈服截面屈服”。阶段截面应力和应变分布阶段截面应力和应变分布Meyfy同时，同时，受

21、压区高度受压区高度xn的减少使得钢的减少使得钢筋拉力筋拉力T与混凝土压力与混凝土压力C之间的力臂有之间的力臂有所增大，因此，钢筋屈服后，所增大，因此，钢筋屈服后，截面弯截面弯矩还可略有增加矩还可略有增加。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梁正截面受弯性能实验School of Civil Engineering and Architecture School of Civil Engineering and Architecture Mueya 阶段截面应力和应变分布阶段截面应力和应变分布fyecu 随着荷载的继续增加，