受弯构件正截面承载力计算-受弯构件正截面受力全过程和破坏形态

结构设计原理受弯构件正截面工作阶段划分跨长l为1.8米，截面矩形尺寸b×h=100mm×160mm，配有2Φ10钢筋,混凝土棱柱体抗压强度实测值fc=20.2MPa，纵向受力钢筋抗拉强度实测值fs=395MPa。lFFhbAs

梁上用油压千斤顶施加两个集中荷载F。两力F之间的梁段，剪力为零（忽略梁自重），而弯矩为常数，称为“纯弯曲”段，它是试验研究的主要对象。lFFhbAs弯矩M图剪力V图

试验全过程要测读荷载施加力值、挠度和应变的数据。lFFhbAs

集中力F大小用测力传感器测读；挠度用百分表测量，设置在试验梁跨中的位置，混凝土应变用标距为200mm的手持应变仪测读。

当荷载较小时，挠度随着力F的增加而不断增长，两者基本成比例；

当F≈4.4kN时，梁中间段的下部观察到竖向裂缝，此后挠度就比力F增加的快，并出现了若干条新裂缝；

当F≈14.8kN时，梁下部的裂缝急剧开展，挠度急剧增大；

当F≈15.3kN时，试验梁截面受压区边缘混凝土被压碎，梁不能继续负担油压千斤顶施加的荷载而破坏。整体工作

第一阶段：整体工作阶段，梁上混凝土没有裂缝的阶段，第一阶段末，裂缝即将出现。带裂缝工作

第二阶段：带裂缝工作阶段，梁下部混凝土裂缝出现与开展阶段，第二阶段末，纵向受拉钢筋屈服。破坏阶段

第三阶段：裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变，为梁破坏阶段，第三阶段末，梁受压区混凝土被压碎，整个梁发生破坏。结构设计原理梁正截面上的混凝土应力分布规律混凝土处于弹性工作阶段，应力与应变成正比。混凝土全截面工作，压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。第一阶段受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，裂缝即将出现。混凝土受压区的应力基本上仍是呈三角形，但是由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，拉区混凝土的应力图形为曲线形。Mcr第一阶段末在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。在有裂缝的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力转给了钢筋，发生了明显的应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加。混凝土的压应力不再是三角形分布，而形成微曲的曲线形，中和轴向上移动。第二阶段钢筋拉应变达到其屈服时的应变值。My第二阶段末钢筋拉应变增长很快，但钢筋的拉应力一般仍然维持在屈服强度不变。裂缝急剧开展，中和轴继续上升。混凝土受压区不断缩小，压应力不断增大，压应力图呈明显的丰满曲线形。M第三阶段受压区混凝土的抗压强度耗尽，在临近裂缝两侧的一定区段内，压区混凝土出现纵向水平裂缝，混凝土被压碎、梁破坏，此时，纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。受压区边缘的混凝土压应变达到极限压应变值，压应力图呈明显曲线形。并且最大压应力已不再是上边缘而是在距上边缘稍下处。Mu第三阶段末（1）钢筋混凝土梁的正截面应力状态随着荷载的不断增大不仅有数量上的变化，而且有性质上的改变—应力分布图形改变；应力特点My（2）不同受力阶段，中和轴的位置及内力偶臂也是有所不同的，因此，无论压区混凝土的应力或是纵向受拉钢筋的应力，不像弹性均质材料梁那样完全与弯矩成比例；应力特点MyMu（3）梁在大部分工作阶段中，受拉区混凝土已开裂，随着裂缝的开展，压区混凝土塑性变形也不完全服从弹性均质梁所具有的比例关系。应力特点（1）钢筋混凝土应力图在第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;总结（2）钢筋应力在第Ⅰ阶段增长速度较慢；第Ⅱ阶段应力增长速度较第Ⅰ阶段快；第Ⅲ阶段当钢筋应力达到屈服强度后，应力不再增加，直到破坏。总结（3）梁在第Ⅰ阶段混凝土未开裂，梁的挠度增长速度较慢；第Ⅱ阶段由于梁带裂缝工作，挠度增长速度较前阶段快；第Ⅲ阶段由于钢筋屈服，裂缝急剧开展，挠度急剧增加。总结结构设计原理受弯构件正截面破坏形态破坏性质

第一种：塑性破坏，指的是结构或构件在破坏前有明显变形或其他征兆；常见塑性破坏材料：钢筋混凝土（适筋）、低碳钢等。

第二种：脆性破坏，指的是结构或构件在破坏前无明显变形或其他征兆；常见脆性破坏材料：混凝土、石材等。破坏性质

根据试验研究，钢筋混凝土受弯构件的破坏性质与纵向受拉钢筋的截面配筋率、钢筋强度等级、混凝土强度等级有关。对常用的热轧钢筋和普通强度混凝土，破坏形态主要受到截面配筋率的影响。破坏性质适筋梁破坏适筋梁：ρmin≤ρ≤ρmax塑性破坏受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后压碎钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度都得到发挥工程上使用超筋梁：ρ＞ρ