受弯构件正截面的破坏形态
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2)三阶段的正截面上应力和应变 的变化规律 (1)第Ⅰ阶段—整体工作阶段 M很小 ε沿截面高度直线分布 σc(拉压区)均接近三角形分布 σs 很小 如左图: Ⅰa—第一阶段末 ε直线分布 σs<fs,σc三角形分布 σct曲线形分布σct=fct
Mcr
(2)第Ⅱ阶段—带裂缝工 作阶段 M>Mcr,出现裂缝 ε仍符合平截面假定 σs急剧增加 σct>fct,受拉区退出 工作,应力重分布, 中性轴附近残存 σc应力图形ຫໍສະໝຸດ Baidu缓及曲 线形σs<fS σs→fS此阶段末为Ⅱa
试验概述 (1)试验目的:了解RC受弯构件的工作性能,即受 力、应力应变、变形、裂缝开展情况。 (2)试验方法:RC简支梁,三分点对称集中加荷直 至破坏。如图所示 (3)测试内容 ①应变:εs和εc电阻应变片,应变仪 ②变形:(挠度)特定部位(支座、跨中l/2、l/4等) 安装百分表
③荷载:不同的应变、挠度所对应的不同加荷的大 小通过荷载传感器测得 ④裂缝的发展和裂宽的测得
c
图 3-13
2、超筋梁破坏—脆性破坏(图3-13c) 配筋很多时,破坏时受拉钢筋未达到其屈服强度。 受压区边缘纤维的应变达到受弯时的极限压应变 破坏。裂缝细,无主裂缝,挠度小,为脆性破坏。 不经济,且破坏无明显预兆,工程中不准许采用。 界限破坏:适筋梁破坏始于受拉钢筋屈服,而后 受压区破坏,超筋梁始于混凝土受压破坏。若砼 强度、钢筋强度、截面尺寸合适时,必存在一特 定状态,在钢筋屈服的同时,受压区混凝土达到 极限强度,此特定状态即界限破坏,此时配筋率 ρmax为最大配筋率。
§3.2 受弯构件正截面受力全过程和破坏形态
主要内容: 受弯构件的受力阶段、截面正应力分布以及破坏形态 3.2.1试验研究 •理想匀弹体的受弯件 正截面: (1)平截面:ε直线分布 (2)沿高度σ直线分布边缘至σmax破坏 (3)M/Mu~ω直线关系
•RC受弯构件,由两种不同材料组成,且砼非匀质,非 弹性材料,其工作特性如何? 即σ-ε分布情况,ω变 化规律,裂缝开展情况如何?途径通过试验
(3)第Ⅲ段——破坏阶段
σs→fS,钢筋屈服,M→My
砼受压区高度不断减小, 中和轴上移,压应力曲线 更趋丰满。裂宽增加。形 成主裂缝。εc→εcu,受 压区形成一些压破坏的纵 向缝,砼压碎而破坏,
M→Mu。
整体工作阶段末期的应力状态(Ia)为计算构件 抗裂性的依据。带裂缝工作阶段的应力状态Ⅱ为 普通RC构件是带裂缝的条件下工作的,故为使用 阶段裂缝宽度和变形计算之依据。破坏瞬间的状 态是计算构件强度。 3.2.2受弯构件正截面的破坏形态 受弯构件的破坏性质与配筋率、钢筋强度等级、 混凝土强度等有关。对常用的钢筋和砼而言,主 要与配筋率有关,按其破坏特征的不同,可将正 截面破坏形态分三类:
1)正截面工作的三个阶段F~ω关系 建研院试验结果 (1)F较小时,ω~F接近直线变化,梁尚未开裂, 第Ⅰ阶段;Ⅰa,裂缝即将开裂 (2)F>Ff,裂缝发生且不断再现新裂缝,ω随F增 大较快,F~ω出现第一个转折点带裂缝工作阶段, 第Ⅱ阶段;Ⅱa,纵向受力钢筋屈服 (3)σS →fs,裂缝急剧开展,挠度急剧增加,F ~ ω出现第二个转折点,εs有较大的增长。F→Fus, 梁发生破坏,第Ⅲ阶段如图3-10,Ⅲa,受压区混凝土 压碎,截面破坏
1、适筋梁破坏—塑性破坏(图3-13b) • 梁的受拉钢筋首先屈服,应力不变而应变显著增 大,直到受压区边缘混凝土达极限压应变,裂缝 急剧展开。有明显的破坏预兆,塑性破坏 • 受弯构件的截面曲率Φ是一项综合表达构件的刚 度、变形能力的指标。
i h0 εc为截面边缘混凝土应变;ho为截面有效高度 • 结构的延性:在截面承载能力没有明显的变化的 情况下,结构耐受变形(转角、挠度)的能力, 衡量土建结构优劣的破坏一个重要技术指标
3、少筋梁破坏——脆性破坏(图3-13a) 配筋率很小,开裂后,Mu-ω直线关系,开裂后 挠度急剧增加,钢筋屈服,构件破坏。此时配筋 率ρmin为最小配筋率。 必须控制最小配筋率,避免此种破坏 受弯构件正截面强度试验(1), (2), (3), ( 4)