3.2.1 单筋梁受弯三阶段在线视频

同学们

学习受弯构件正截面承载力计算

首先要清楚适筋梁正截面

受弯破坏三个阶段 它的工作特点和状态

这也是本节课我们要讲述的内容

为了建立受弯构件的正截面承载力公式

必须通过试验

了解钢筋混凝土构件截面的应力

应变分布规律

以及构件的破坏过程

为重点研究受弯构件正截面的受弯性能

通常采用如图所示的试验方法

两个对称集中荷载间的区段为纯弯段

在忽略试验梁自重的情况下

这一区段内各截面承受的弯矩相等

剪力为零

这样

一方面可以排除剪力的影响

另一方面也便于在这一较长的区段上布置仪表

有利于观测梁的变形和裂缝情况

在纯弯段内

沿梁高两侧布置测点

用仪表测量梁的纵向应变

以便得到正截面沿梁高的应变规律

试验时

荷载从零逐级施加

每加一级荷载后

用仪表量测混凝土纵向纤维

和钢筋的应变及梁的挠度

并观察梁的外形变化

直到梁破坏为止

荷载由小变大一直加到梁正截面受弯破坏

图中横坐标为梁跨中绕度f的实测值

单位为mm

纵坐标为相对于梁破坏

是极限弯矩Mu的弯矩的无量纲值

对于配有适量纵向受拉钢筋的梁

我们也叫做适筋梁

从开始加载到完全破坏

其应力变化经历了三个阶段

第Ⅰ阶段我们称之为弹性工作阶段

也称混凝土开裂前的未裂阶段

刚开始加载时

荷载很小

混凝土的压应力及拉应力都很小

应力和应变几乎呈直线关系

此时混凝土处于弹性工作阶段

受拉区的拉力由混凝土和钢筋共同承担

当继续加载

弯矩增大时

受拉区混凝土表现出明显的塑性特征

应力和应变不再呈直线关系

应力分布呈平缓曲线

当受拉边缘纤维的应变

达到混凝土的极限拉应变εtu时

截面处于将裂未裂的极限状态

即第Ⅰ阶段末

用Ⅰa表示

此时截面所能承担的弯矩称为抗裂弯矩Mcr

如图所示

Ⅰa阶段的应力状态是抗裂验算的依据

下面我们看第Ⅱ阶段

也叫带裂缝工作阶段

这个阶段是混凝土开裂后

至钢筋屈服前的裂缝阶段

当弯矩继续增加时

受拉区边缘混凝土的拉应变

达混凝土极限拉应变εtu

梁受拉区出现裂缝

截面即进入第Ⅱ阶段

裂缝出现后

在裂缝截面处

受拉区混凝土大部分退出工作

拉力几乎全部由受拉钢筋承担

随着弯矩的不断增加

裂缝逐渐向上开展

中和轴逐渐上移

受压区混凝土由于应力增加

呈现出一定的塑性特征

压应力图形呈曲线形

如图所示

第Ⅱ阶段的应力状态

是裂缝宽度和变形验算的依据

当弯矩继续增加

钢筋应力达到屈服强度fy

这时截面所能承担的弯矩称为屈服弯矩My

它标志截面进入第Ⅱ阶段末

如图所示

我们可以用罗马数字

Ⅱa表示

第Ⅲ阶段破坏阶段

也称钢筋屈服至构件破坏阶段

随着荷载增加

弯矩继续增加

钢筋屈服

试验进入第Ⅲ阶段

随着荷载的进一步增加

受拉钢筋应力将保持屈服强度不变

而其应变继续增大

受拉区混凝土的裂缝迅速向上开展

中和轴继续上移

受压区高度不断减小

因此此时混凝土压应力迅速增大

受压区混凝土的塑性特征表现的更加充分

压应力呈显著曲线分布

图形显示更加丰满

到本阶段末

受压边缘混凝土压应变达到极限压应变

受压区混凝土产生近乎水平的裂缝

混凝土被压碎

甚至崩脱

截面宣告破坏

此时截面所承担的弯矩即为破坏弯矩Mu

Ⅲa阶段的应力状态作为构件

正截面承载力计算的依据

综上所述

适筋梁的破坏过程

先是受拉区混凝土出现裂缝

受拉钢筋达到钢筋屈服强度

最后受压区边缘混凝土达到极限压应变

构件破坏

在梁完全破坏前

由于钢筋要经历较大的塑性变形

随之引起裂缝急剧开展和挠度的急增

它将给人以明显的破坏预兆

这种破坏称为延性破坏

并且钢筋与混凝土两种材料的强度

都能得到充分利用

因此

建筑工程中的受弯构件均应设计成适筋梁

同学们

这节课我们就讲到这里

下节课我们再见