梁受弯性能的试验研究（PDF,共18）

第4章梁受弯弯性能的试试验研究适筋梁正截截面工作的的三个阶段段适筋梁的截截面应力分分布正截面受弯弯的破坏形形态适筋梁的配配筋率范围围内容提要试验目的：：建立正截面面承载力计计算公式试验方法及及测试内容容试验结果分分析●截面应力变变化过程:钢筋应力、、应变；混混凝土应力力、应变；●弯矩-挠度曲线●梁三个受力力阶段的受受力性能4.1试验测试及及结果试验方案弯矩图剪力图PP百分表百分表位移计l/3l/3l/3bhh0应变测点纯弯段钢筋、混凝凝土应变跨中挠度梁端转角4.1试验测试及及结果试件的主要要变化参数数:配筋率的定义bhh0配筋率：受拉钢筋筋面积与截截面有效面面积之比。。截面有效面积：截面有效高度：受拉钢筋筋合力点距距截面受压压边缘的距距离。4.1试验测试及及结果三种破坏形形态素混凝土梁梁少筋梁适筋梁超筋梁三种破坏形形态的比较较fＭ少筋梁适筋梁适筋梁超筋梁适筋梁的配配筋率范围围最大配筋率率rmax最小配筋率率rmin适筋梁的配配筋率rmax≤r≤rmin4.1试验测试及及结果试验曲线钢筋屈服混凝土开裂裂Mu/MuMy/MuMcr/Mu0.20.40.60.81.0010203040506070f/mmM/Mu跨中挠度Mu/MuMy/MuMcr/Mu00.20.40.60.81.0100200300400500ss/Ｎ/mm2M/Mu纵筋应力0.20.40.60.81.000.10.20.30.40.50.60.7j=xc/h0M/MuMu/MuMy/MuMcr/Mu中和轴位置M/Mu0.110.220.540.951.00xch00123432187659e/×10-3纵向应变4.1试验测试试及结果果三阶段截截面应力力及应变变分布et<eyey>eyecu>eyM1h0ssAsMcrssAsM2ssAsMyfyAsMyfyAsMcufyAsIIaIIIIaIIIIIIa4.2适筋梁正正截面工工作的三三个阶段段第Ⅰ阶段—开始加载载→受拉拉边缘混混凝土达达到极限拉应应变受压区混混凝土处处于弹性性工作阶阶段，应应力为三三角形分分布；第Ⅰ阶段末称称为梁的开裂裂极限状状态，以Ⅰa表示，特特点是混凝土应应变达到到极限拉拉应变，，受拉区区混凝土土应力为为曲线分分布（塑塑性状态态）。钢筋处于于弹性状状态。工程意义义：抗裂验算算的依据据ssAsMcrssAsM1et4.2适筋梁正正截面工工作的三三个阶段段■第Ⅱ阶段—裂缝出现现→受拉拉钢筋屈屈服受压区混混凝土出出现塑性性，应力力为曲线线分布；；受拉区混混凝土退退出工作作（中和和轴附近近还有一一小部分分混凝土土承受拉拉力），，拉力由由钢筋承承受；第Ⅱ阶段末称称为梁的屈服服状态，，以Ⅱa表示，特特点是受受拉钢筋应力力达到屈屈服强度度；工程意义义：变形和裂裂缝宽度度验算的的依据M2ssAsMyfyAs4.2适筋梁正正截面工工作的三三个阶段段第Ⅲ阶段—受拉钢筋屈服服→受压边边缘混凝凝土达极限压应应变受压区混混凝土应应力图形形为较丰丰满的曲曲线；前前期应力力峰值在在边缘，，后期应应力峰值值内移；；第Ⅲ阶段末称称为梁的的承载能力力极限状状态，以Ⅲa表示，特特点是受压区边边缘混凝凝土达到到其极限限压应变变。工程意义义：承载能力力极限状状态计算算的依据据MyfyAsMcufyAs4.2适筋梁正正截面工工作的三三个阶段段适筋梁的的破坏特特征、破破坏性质质受拉区纵筋应力力首先达达到屈服服强度，然后受受压区混混凝土被被压坏。。塑性破坏坏：梁破坏坏前有明明显的塑塑性变形形和裂缝缝预兆。。材料利用用情况：：两种材料料都得到到了充分分利用4.3超筋梁和少筋梁的的破坏特特征超筋梁的的受弯性性能破坏过程程：从加载载到第Ⅱ阶段，应应力、应应变的变变化与适适筋梁相相同。继继续加载载，由于于受拉钢钢筋量过过多，钢钢筋应力力达不到到屈服，，裂缝开开展与向向上延伸伸不明显显，而受受压区混混凝土应应力继续续增大，，最后梁梁因受压压区混凝凝土被压压坏而破破坏（受受拉钢筋筋仍未屈屈服）。。破坏特征征受压区混混凝土被被压坏，，受拉钢钢筋应力力达不到到屈服强强度破坏性质质脆性破坏坏，无明明显预兆兆材料利用用情况钢筋强度度未充分分利用4.3超筋梁和少筋梁的的破坏特特征少筋梁的的受弯性性能破坏过程程：从加载到到Ⅰa阶段，应力、应应变的变变化与适适筋梁相相同。当当荷载稍稍微增加加一点，，由于受受拉钢筋筋量过少少，钢筋筋应力很很快达到到屈服强强度，甚甚至达到到强化阶阶段，梁梁由于过过度变形形而达到到承载力力极限状状态。破坏特征征：瞬拉破破坏（混混凝土拉拉裂，钢钢筋拉断断）破坏性质质：脆性破破坏（一一裂即坏坏）材料利用用情况：混凝土土强度未未充分利利用，钢筋作作用不大大钢筋混凝凝土结构构的一个个重要特点点受力性能能与两种种材料的的强度和数数量配比比有关。设计时，，通过控控制配筋筋率来控控制构件件的受力力性能。。4.3超筋梁和少筋梁的的破坏特特征梁的破坏坏形态●适筋梁：配筋率率适当，，受拉区裂裂缝发展展充分。。●超筋梁：配筋率率过大，，受拉区区裂缝发发展不充充分。●少筋梁：配筋率率过小，，裂缝贯贯通，断断裂破坏坏。fＭ少筋梁适筋梁适筋梁超筋梁4.4适筋梁的的截面应应力分布布混凝土与钢筋的的应力-应应变曲线线42e0

Oscec

ecu

混凝土的应力-应变曲线42ey

Osses

钢筋的理想应力-应变曲线4.4适筋梁的的截面应应力分布布梁各阶段段的截面面应变及及对应的的应力分分布et<eyey>eyecu>eyM1bhh0ssAsMcrssAsM2ssAsMyfyAsMyfyAsMcufyAsIIaIIIIaIIIIIIa4.4试验测试及结果

试验曲线钢筋屈服混凝土开裂Mu/MuMy/MuMcr/Mu0.20.40.60.81.0010203040506070f/mmM/Mu跨中挠度Mu/MuMy/MuMcr/Mu00.20.40.60.81.0100200300400500ss/Ｎ/mm2M/Mu纵筋应力0.20.40.60.81.000.10.20.30.40.50.60.7j=xc/h0M/MuMu/MuMy/MuMcr/Mu中和轴位置M/Mu0.110.220.540.951.00xch00123432187659e/×10-3纵向应变4.5钢筋混凝凝土梁的的受力特特点适筋梁正正截面受受弯三个个受力阶阶段的主主要特点点Ⅲa阶段用于正截面受弯承载力计算Ⅱ阶段用于裂缝宽度及变形验算Ⅰa阶段用于抗裂验算ss=fy20～30N/mm2<ss<fy≤20～30N/mm2绝大部分退出工作大部分退出工作前期为直线，后期为有上升段的曲线，应力峰值不在受拉区边缘受压区高度进一步减小，混凝土压应力图形为较丰满的曲线；后期为有上升段和下