图2-90 雨篷梁的扭矩荷载图2-91 雨篷梁上的梁板荷载及墙体荷载墙体荷载 对于砖砌体，当雨篷梁上的墙体高度hw＜ln/3时，应按墙体的均布自重计算；当墙体高度hw≥ln/3时，应按高度为ln/3墙体的均布自重计算。雨篷梁一般支承于门窗洞口两侧墙上。雨篷梁在平面内竖向荷载作用下，一般简化为简支梁，按简支梁计算弯矩和剪力。例如，梁上作用均布线扭矩荷载mT，则支座截面最大扭矩内力为，ln为雨篷梁的净跨度。......
2025-09-30
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)(https://www.chuimin.cn)
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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