1、正截面受彎的三種破壞形態 （4）試驗過程分析 A.三階段的劃分原則： 第階段：彎矩從零到受拉區邊緣即將開裂，結束時稱為a點，其標志為受拉區邊緣混凝土達到其抗拉強度 ft （或其極限拉伸應變tu ）； 第階段：彎矩從開裂彎矩到受拉鋼筋即將屈服，結束時稱為a點，其標志為縱向受拉鋼筋應力達到 fy ； 第階段：彎矩從屈服彎矩到受壓區邊緣混凝土即將壓碎，結束時稱為a點，其標志為受壓區邊緣混凝土達到其非均勻受壓時的極限壓應變 cu 。 B.各階段受力分析：見圖3-10。 C.三階段劃分的理論意義：是今后推導相關計算公式的理論基礎，例如： a ：抗裂驗算的依據； 第階段 ：裂縫寬度及變形驗算的依據； a

2、：正截面受彎承載力計算的依據 。 第一階段 截面開裂前階段 第二階段 從截面開裂到縱向受拉鋼筋屈服前的裂 縫階段 第三階段 鋼筋屈服到破壞階段 鋼筋混凝土梁正截面受力過程三個階段的應力狀態與設計有何關系 加荷初期，梁截面承擔的彎矩較小，材料近似處于彈性階段，在第一階段末即a階段，由于受拉邊緣應變已經達到了混凝土的極限拉應變，構件截面處于將要開裂而還沒有開裂的極限狀態。此時的截面應力分布圖形是計算開裂彎矩的依據。第階段是構件帶裂縫工作階段，在這個階段由于裂縫不斷出現和開展，相應截面的混凝土不斷退出工作，引起截面剛度明顯降低。其應力分布圖形是受彎構件正常使用極限狀態驗算的依據。當彎矩增大到一定程度

3、時，裂縫截面中的鋼筋將首先達到屈服強度，其后應變在彎矩基本不增大的情況下持續增長，帶動裂縫急劇開展，受壓混凝土高度不斷減小，當受壓區邊緣混凝土纖維達 到極限壓應變時，被壓碎而失去承載能力。所以第三階段末截面應力分布圖形則是受彎構件正截面受彎承載力計算的依據。 隨著配筋率不同，鋼筋混凝土梁可能出現下面三種不同的破壞形態： （1）適筋破壞形態 當配筋適中時- 適筋梁的破壞 發生條件：min.h/h0b 適筋梁從開始加荷直至破壞，截面的受力過程經歷了三個階段。這種適筋梁的破壞特點是：受拉鋼筋首先達到屈服強度，維持應力不變而發生顯著的塑性變形，直到受壓區邊緣纖維的應變達到混凝土彎曲受壓的極限壓應變時，

4、受壓區混凝土被壓碎，截面即告破壞，其破壞類型屬延性破壞。試驗表明，適筋梁在從受拉鋼筋開始屈服到截面完全破壞的這個過程中，雖然截面所能承擔的彎矩增加甚微，但承受變形的能力卻較強，截面的塑性轉動較大，即具有較好的延性，使梁在破壞時裂縫開展較寬，撓度較大，而具有明顯的破壞預兆（圖4-2a）。 除此之外，鋼筋和混凝土這兩種材料的強度都能得到充分利用，符合安全、經濟的要求，故在實際工程中，受彎構件都應設計成適筋梁。適筋梁從加載到破壞“應力-應變三階段”總結表隨荷載增加：階段截面應力分布圖形階段劃分混凝土應力分布縱向鋼筋應力中和軸計算依據第I階段（未裂階段）拉區混凝土未裂I時，應力很小，直線分布。Ia時，

5、拉區有塑性發展，出現曲線分布，直到拉區應力比較均勻。壓區強度較高，相應應力較低。應力很小。(2030MPa)略有上移Ia抗裂驗算依據拉區混凝土開裂拉區混凝土邊緣到達極限拉應變，相應應力到達拉區混凝土脫離工作。應力有個突增。上移第階段（裂縫階段）未屈服拉區混凝土開始脫離工作，裂縫逐漸發展。壓區應力增長，漸呈塑性分布。拉區應力只由鋼筋承擔，隨荷載增大而加大逐漸上升裂寬撓度驗算依據屈服屈服，應力不增，應變迅速增大上移第階段（破壞階段）壓區混凝土應力上升壓碎梁破壞隨裂縫發展，壓區面積不斷減小，應力不斷上升，應力分布成豐滿曲線，最大值不在壓區邊緣。最后壓區混凝土被壓碎，即到達極限壓應變維持不變。迅速上升

6、a承載力計算依據 （2）超筋破壞形態 配筋率過大的梁稱為“超筋梁”。試驗表明，由于超筋梁內鋼筋配置過多，抗拉能力過強，當荷載加到一定程度后，在鋼筋的拉應力尚未達到屈服強度之前，受 壓區混凝土已先被壓碎，致使構件破壞（圖5-2b）。由于超筋梁在破壞前鋼筋尚未屈服而仍處于彈性工作階段，裂縫開展不寬，延伸不高，梁的撓度較小。由于它在沒有明顯預兆的情況下突然破壞，故其破壞類型屬脆性破壞。超筋梁雖然配置有很多受拉鋼筋，但其強度不能充分利用，這是不經濟的，同時破壞前又無明顯預兆，所以在實際工程中應避免設計成超筋梁。 （3）少筋破壞形態 圖5-3 示意圖配筋率過低的梁稱為“少筋梁”。這種梁在開裂以前受拉區的

7、拉力主要由混凝土承擔，鋼筋承擔的拉力占很少一部分。到了第階段末，受拉區一旦開裂，拉力就幾乎全部轉由鋼筋承擔。由于鋼筋數量太少，使裂縫截面的鋼筋拉應力急劇增至超過屈服強度而進入強化階段，此時鋼筋塑性伸長已很大， 裂縫開展過寬，梁將嚴重下垂，即使受壓區混凝土暫未壓碎，但過大的變形及裂縫已經不適于繼續承載，從而標志著梁的破壞（圖5-2c），在個別情況下，鋼筋甚至可能被拉斷。上述破壞過程一般是在梁出現第一條裂縫后突然發生，所以也屬脆性破壞。因此，少筋梁也是不安全的。少筋梁雖然配了鋼筋，但不能起到提高純混凝土梁承載能力的作用，同時，混凝土的抗壓強度也不能充分利用，在實際工程設計中也應避免。不同配筋量梁的的關系如圖5-3所示圖5-3 示意圖圖5-3 示意圖B.建立的界限相對受壓區