3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 幻灯2.ppt

3.2 梁正截面受弯 性能的实验分析 1 受弯构件正截面的破坏形式 少筋梁 适筋梁 超筋梁 2 适筋梁受力的三个阶段 整体工作阶段 带裂缝工作阶段 承载力“极限状态” 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 3.2.1受弯构件正截面的破坏形式 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 C 受弯构件的截面配筋率： ρ=AS／（bho） 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 1）少筋梁 配筋太少时，构件不但承载力很低，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。 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。 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。 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 1）????????? 第一阶段——截面开裂前的阶段。 荷载很小，截面上的弯矩很小，应力与应变成正比，截面的应力分布呈直线——第Ⅰ阶段——弹性阶段。 当受拉区边缘混凝土应力接近其抗拉强度时，受拉区混凝土出现塑性变形，而使受拉区的应力图形呈曲线。 当荷载增大到某一数值时，受拉区边缘的混凝土达到其实际的抗拉强度ft和抗拉极限应变值εtmax。截面处在要开裂而又未开裂的临界状态，这种受力状态——称为第Ⅰe阶段。 此时受拉钢筋的应力σs=Esεtmax=20～30N/mm2 。 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 2）第二阶段——从截面开裂到受拉区纵向受力钢筋开始屈服的阶段。 超过Ⅰe阶段后，受拉区混凝土开裂，截面上应力发生重分布，裂缝处混凝土不再承担拉应力，退出工作，钢筋的拉应力突然增大，受压区混凝土出现明显的塑性变形，应力图形呈曲线——第Ⅱ阶段。 荷载继续增加，裂缝进一步开展上移，钢筋和混凝土的应力不断增大。当荷载增加到某一特定数值时，受拉区纵向受力钢筋开始屈服，钢筋应力达到其屈服强度fy——Ⅱe阶段。 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 3）? 第三阶段——破坏阶段。 受拉纵向受力钢筋屈服后，截面的承载能力无明显的提高，但塑性变形急速发展，裂缝迅速开展并且向受压区延伸，受压区面积减小，受压区混凝土压应力迅速增大——第Ⅲ阶段。 在荷载几乎不再增加的情况下，裂缝进一步急剧开展，受压区混凝土出现极明显的塑性性质，当受压区边缘的混凝土达到极限压应变εcu时，出现水平裂缝，混凝土被压碎，截面发生破坏——第Ⅲe阶段。 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 第一阶段——整体工作阶段 Ⅰe阶段的中和轴略有上升。 C Ⅰe的应力图形将作为计算开裂弯矩Mcr的依据。 第二阶段——带裂缝工作阶段 ——相当于梁正常使用时的应力状态。 C第Ⅱ阶段的应力状态将作为正常使用阶段变形和裂缝宽度计算的依据。 第三阶段——承载力“极限状态” C设计中，以Ⅲe阶段的应力图形作为计算受弯构件正截面承载力“极限状态”的依据。 Ⅰ：σsAs Ⅰa：ft——σsAs ——εtmax Ⅱ：σsAs Ⅱa：fyAs ——εy Ⅲ：fyAs Ⅲa：fyAs ——εcu 梁的破坏特征 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析 在适筋梁破坏和超筋梁破坏之间，存在着一个过渡状态： 当受拉钢筋刚好屈服（其应力σs=fy，应变εy=fy/Es）时，受压区边缘的混凝土恰好达到极限压应变εcu，混凝土压碎。 这种破坏状态称为界限破坏。 C 界限截面受压区高度xb与截面有效高度ho的比值 （xb／ho）称为界限相对受压区高度，ξb= xb／ho。 如ξ≤ξb，构件破坏时钢筋应力就能达到屈服强度，即属于适筋破坏。 3.2 梁正截面受弯性能的实验分析