适筋梁受弯构件破坏的三个阶段详解
适筋梁受弯构件破坏的三个阶段详解
适筋梁在受弯构件中从加荷到破坏会经历三个主要阶段，每个阶段都有其独特的特征和工程意义。
第一阶段：混凝土开裂前的未裂阶段
在这一阶段，施加荷载后，拉力由受拉区的钢筋和混凝土共同承担。随着荷载的继续增加，受拉区混凝土处于一种即将开裂又未开裂的状态。此时，受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变，截面即将开裂的临界状态（Ⅰa状态），此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr。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。
第二阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段
在这一阶段，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）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。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。
第三阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段
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。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。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。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。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。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“Ⅲa状态”。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。
扩展资料
无论作强度、抗裂度、裂缝开展宽度和挠度计算，都必须首先确定结构在荷载作用下的内力。超静定连续梁的内力分布与各跨梁的刚度比值有关。传统的结构力学，将连续梁视为弹性匀质体，即假定梁的刚度不因力的大小及作用时间的久暂而改变，因此，内力与荷载之间具有线性关系。但是，钢筋混凝土连续梁在荷载作用下，由于混凝土的徐变变形、钢筋的塑性变形及受拉区混凝土出现裂缝等因素的影响，都会引起梁的刚度和各跨刚度之间的比值发生变化，从而其内力的分布规律将不断偏离按弹性匀质体计算的分布规律，这种现象称内力重分布。在设计钢筋混凝土连续梁时，恰当地考虑内力重分布十分重要。因为一方面只有考虑内力重分布才能正确地估计连续梁在使用荷载下的工作性能：抗裂度、挠度和裂缝开展宽度。另一方面，在按照结构的承载能力设计连续梁时，可根据内力重分布的特点，对连续梁的内力加以调整，如在相应增加跨中弯矩的前提下，适当减少支座弯矩，可收到节约材料、简化配筋构造和便于施工的效果。
参考资料来源：百度百科-适筋梁