2)梁内钢筋布置及种类纵向受力钢筋梁内主钢筋通常放在梁的底部承受拉应力，是梁的主要受力钢筋。梁内纵向受力钢筋直径一般选用10～30 mm，一般不超过40 mm，以满足抗裂要求。钢筋混凝土T梁的架立钢筋直径多为22 mm，矩形截面梁一般为10～14 mm。图3.5梁内钢筋骨架3)梁内钢筋保护层为使钢筋免于锈蚀，主钢筋至构件边缘的净距应符合规范规定。梁内钢筋的位置排布及间距要求如图3.6所示。其中，h0，h，as释义详见本章3.3.3节。......
2023-09-19
混凝土结构设计计算：梁的受力性能
【摘要】：在长度为l0/3的纯弯区段布置仪表，以观察加载后梁的受力全过程。图3.7试验梁的构造与受力图荷载逐级施加，由零开始直至梁正截面受弯破坏。图3.8所示为钢筋混凝土试验梁的弯矩与截面曲率关系曲线实测结果。从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力，故又称为整体工作阶段。
图3.7所示为一强度等级为C25的钢筋混凝土简支梁。为消除剪力对正截面受弯的影响，采用两点对称加载方式，使两个对称集中力之间的截面，在忽略自重的情况下，只受纯弯矩而无剪力，称为纯弯区段。在长度为l0/3的纯弯区段布置仪表，以观察加载后梁的受力全过程。
图3.7 试验梁的构造与受力图
荷载逐级施加，由零开始直至梁正截面受弯破坏。下面分析在加载过程中，钢筋混凝土受弯构件正截面受力的全过程。在纯弯段内，沿梁高两侧布置测点，用仪表量测梁的纵向变形。所测得的数值都表示在此标距范围内的平均应变值。另外，在跨中和支座处分别安装百(千)分表以量测跨中的挠度f(也可采用挠度计测量挠度)，有时还要安装倾角仪以量测梁的转角。
图3.8所示为钢筋混凝土试验梁的弯矩与截面曲率关系曲线实测结果。图3.8中，纵坐标为梁跨中截面的弯矩实验值M0，横坐标为梁跨中截面曲率实验值φ0。
实验表明，适筋梁正截面受弯的全过程可划分为3个阶段——未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段。
(1)第Ⅰ阶段：混凝土开裂前的未裂阶段(整体工作阶段)
当荷载很小时，截面上的内力很小，应力和应变成正比，截面上的应力分布为直线。这种受力阶段为第Ⅰ阶段，如图3.9(a)所示。
第Ⅰa阶段为整体工作阶段末期。从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力，故又称为整体工作阶段。当作用增加，混凝土塑性变形不断发展，进入Ⅰa阶段，如图3.9(b)所示。受拉区混凝土应力图呈现曲线形，下缘混凝土拉应力即将达到其抗拉强度极限值，混凝土即将出现裂缝；对受压区混凝土，因其抗压强度远大于抗拉强度，应力图仍接近三角形。
在这一工作阶段，混凝土即将出现裂缝，截面整体工作状态即将结束，故称为整体工作阶段末期。计算钢筋混凝土构件裂缝时，即以此阶段为计算基础。
图3.8 试验梁的M0-φ0图
图3.9 适筋梁在各工作阶段的截面应力分布图
(2)第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段(带裂缝工作阶段)
混凝土开裂，截面发生应力重分布，裂缝处混凝土不再承受拉应力，与此同时钢筋的拉应力突然增大，受压区混凝土出现明显的塑性变形，应力图形呈曲线，这个受力阶段称为第Ⅱ阶段，如图3.9(c)所示。当荷载增加到某一数值时，受拉区纵向钢筋达到其屈服强度，这个受力状态为Ⅱa阶段，如图3.9(d)所示。
在这一阶段，受拉区混凝土基本退出工作，全部拉力由钢筋单独承受(但钢筋尚未屈服)。按照容许应力法计算构件强度的理论，即以此阶段为基础。
(3)第Ⅲ阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段(破坏阶段)
受拉区钢筋屈服后，截面承载力无明显增加，但塑性变形发展很快，裂缝迅速开展，并向受压区延伸；混凝土受压区面积减小，受压区混凝土的压应力迅速增大，这是截面受力的第Ⅲ阶段，如图3.9(e)所示。
在荷载几乎不变的情况下，裂缝进一步急剧开展，受压区混凝土出现纵向裂缝，混凝土被完全压碎，截面发生破坏，这个受力状态称为第Ⅲa阶段，如图3.9(f)所示。
进行受弯构件截面各受力工作阶段的分析，可以详细了解截面受力的全过程，而且为裂缝、变形及承载力的计算提供依据。
截面抗裂验算是建立在第Ⅰa阶段的基础上，即Ⅰa抗阶段的应力状态是抗裂计算的依据。
构件使用阶段的变形和裂缝宽度验算是建立在第Ⅱ阶段的基础上，即第Ⅱ阶段的应力状态是变形和裂缝宽度计算的依据。
截面的承载力是建立在第Ⅲa阶段的基础上，即第Ⅲa阶段是承载力计算的依据。
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阶段为高次抛物线形。
②钢筋应力在第Ⅰ阶段增长速度缓慢，第Ⅱ阶段应力增长较快，第Ⅲ阶段钢筋应力达到屈服强度后，应力不再增加，直到破坏。
③梁在第Ⅰ阶段混凝土尚未开裂，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。
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