钢筋混凝土梁试验研究

研究钢筋混凝土梁的弯曲性能及梁正截面的应力和应变分布规律，采用如图3-7 所示试验。图中C、D 两点对称，分别施加集中力P，忽略梁的自重，则梁的CD 段剪力为零，弯矩为常数，称为纯弯曲段。在梁的纯弯曲段，布置应变测点，测量各点的应变。在跨中截面布置百分表，测量挠度值。

图3-7　钢筋混凝土梁试验示意图

根据试验结果，把梁的受力过程划分为三个阶段，各受力阶段的截面应力分布情况如图3-8。

图3-8　钢筋混凝土梁的应力阶段

（1）阶段I—— 混凝土开裂前大致弹性工作的阶段。

当荷载较小时，挠度随荷载的增加而不断增长，梁处于弹性工作阶段。梁下缘处的拉应力小于混凝土抗拉极限强度，上缘应力远小于其抗压极限强度，此时应力分布为直线，如图3-8a。

（2）阶段Ia—— 混凝土开裂的临界状态。(www.xing528.com)

当荷载增加时，混凝土的塑性变形发展，此时梁下缘混凝土的拉应变达到极限应变值，应力达到其抗拉强度极限值，混凝土即将出现裂缝，受拉区应力图呈曲线形，接近矩形。受压区混凝土依然处于弹性工作状态，其应力图仍接近于三角形，如图3-8b。此阶段是抗裂性计算的基础。

（3）阶段Ⅱ—— 受拉区混凝土开裂后的工作阶段。

当荷载继续增加时，受拉区混凝土出现裂缝，并向上不断发展，受拉区混凝土基本不参加工作而由钢筋承受拉应力，此阶段钢筋应力未达到屈服强度，钢筋处于弹性工作状态。混凝土受压区的塑性变形加大，其应力图形略呈曲线形，但基本上仍处于弹性工作阶段，如图3-8c。此阶段是按容许应力法计算的基础。

（4）阶段Ⅲ—— 破坏阶段。

荷载继续增加，受拉区钢筋的应力也随之增大。如果配筋适当，当钢筋应力达到屈服强度时，其应变迅速增加，裂缝急剧向上延伸，中性轴上移，受压区混凝土面积缩小，其压应力增大，当达到混凝土抗压强度极限值时混凝土被压碎，梁即破坏，如图3-8d。此阶段是按承载能力极限状态计算的基础。

总结上述钢筋混凝土梁从加荷到破坏的整个过程，可以看出：

（1）受压区混凝土应力图在第I 阶段为三角形分布；第Ⅱ阶段为微曲的曲线形；第Ⅲ阶段呈高次抛物线形。

（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 阶段为快；第Ⅲ阶段当钢筋应力达到屈服强度后，应力即不再增加，直到破坏。

（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为快；第Ⅲ阶段由于钢筋屈服，裂缝急剧开展，挠度急剧增加。