钢筋混凝土梁受力全过程及分类

014、钢筋混凝土梁受力全过程及分类

一、梁的受力阶段通常采用两点对称集中加荷，加载点位于梁跨度的1/3处，如下图所示。这样，在两个对称集中荷载间的区段(称“纯弯段”)上，不仅可以基本上排除剪力的影响(忽略自重)，同时也有利于在这一较长的区段上(L／3)布置仪表，以观察粱受荷后变形和裂缝出现与开展的情况。在“纯弯段”内，沿梁高两侧布置多排测点，用仪表量测梁的纵向变形。

在试验过程中，荷载逐级增加，由零开始直至梁正截面受弯破坏。整个过程可以分为如下三个阶段：

开裂前--第一阶段，界限Ia钢筋屈服前--第二阶段，界限IIa梁破坏前--第三阶段，界限IIIa0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

fcr

fy

fuIaIIIIIIaIIIMyIIa二、梁在各工作阶段的截面应力分布１、第I阶段－开裂前从开始加荷到受拉区混凝土开裂前，梁的整个截面均参加受力。受拉区混凝土有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性，荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线基本接近直线。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIa

二、梁在各工作阶段的截面应力分布2、受拉区混凝土即将开裂的临界状态Ⅰa

受拉区混凝土塑性变形达到最大，受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时，εt=εtu，为截面即将开裂的临界状态（Ⅰa状态）。受压区应力直线分布。此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr。作为受弯构件抗裂度计算依据。0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIa

3、带裂缝工作阶段（Ⅱ阶段）在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。随着荷载增加，受拉区不断出现一些裂缝，拉区混凝土逐步退出工作，截面抗弯刚度降低，荷载-挠度曲线或弯矩-曲率曲线有明显的转折。虽然受拉区有许多裂缝，但如果纵向应变的量测标距有足够的长度（跨过几条裂缝），则平均应变沿截面高度的分布近似直线（平截面假定）。0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIa4、破坏前（III阶段）钢筋应力达到屈服时，受压区混凝土尚未压坏。在该阶段，钢筋应力保持为屈服强度fy不变，即钢筋的总拉力T保持定值，但钢筋应变es则急剧增大，裂缝显著开展，中和轴迅速上移，受压区高度xn有较大减少。由于受压区混凝土的总压力C与钢筋的总拉力T应保持平衡，即T=C，受压区高度xn的减少将使得混凝土的压应力和压应变迅速增大，混凝土受压的塑性特征表现的更为充分。0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

fcr

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIaM>eyfy4、破坏前（III阶段）在试验室内，混凝土受压可以具有很长的下降段，梁的变形可以持续较长，但有一个最大弯矩Mu。超过Mu后，梁的承载力将有所降低，直至最后压区混凝土压酥。

Mu称为极限弯矩，此时的受压边缘混凝土的压应变称为极限压应变εcu，对应截面受力状态为“IIIa状态”。试验表明，达到Mu时，εcu约在0.003~0.005范围，超过该应变值，压区混凝土即开始压坏，表明梁达到极限承载力。因此该应变值的计算为极限弯矩Mu的标志。0.40.60.81.0McrMu0

fM/Mu

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fuIaIIIIIIaIIIMyIIaMu>eyⅢa阶段截面应力和应变分布fyecu

总结

1、受压区混凝土应力图第Ⅰ阶段为三角形分布；第Ⅱ阶段为微曲的曲线形；第Ⅲ阶段呈高次抛物线形。

2、钢筋应力第Ⅰ阶段增长速度较慢；第Ⅱ阶段增长速度较第Ⅰ阶段为快；第Ⅲ阶段当钢筋应力达到屈服强度后，应力即不再增加，直到破坏。