适筋梁从开始受荷到破坏经历那几个受力阶段

问题描述

精选答案

实验表明，适筋梁正截面受弯的全过程可划分为三个阶段——未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段。 (1) 第 I 阶段：混凝土开裂前的未裂阶段 a. 当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时（），为截面即将开裂的临界状态（Ⅰ a 状态），此时的弯矩值称为开裂弯矩 Mcr b.从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，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。 (2) 第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段 a.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。 b.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。c.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） d.荷载继续增加，钢筋拉应力、挠度变形不断增大，裂缝宽度也不断开展，但中和轴位置没有显著变化。 e. 由于受压区混凝土压应力不断增大，其弹塑性特性表现得越来越显著，受压区应力图形逐渐呈曲线分布。 (3) 第Ⅲ阶段：银筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段 a.对于配筋合适的梁，钢筋应力达到屈服时，受压区混凝土一般尚未压坏。 b.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 εs 则急剧增大，裂缝显著开展。 c.中和轴迅速上移，受压区高度 xn 有较大减少。 d.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。 e.受压区高度 xn 的减少使得钢筋拉力 T 与混凝土压力 C 之间的力臂有所增大，截面弯矩也略有增加。 f.由于混凝土受压具有很长的下降段，因此梁的变形可持续较长，但有一个最大弯矩 Mu 。 g.超过 Mu 后，承载力将有所降低，直至压区混凝土压酥。 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 “ Ⅲ a 状态 ” 。 h. 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。