鋼筋混凝土梁受壓破壞的試驗研究

摘要：本文通過對鋼筋混凝土梁進行加載試驗，觀察在不同荷載時鋼筋混凝土梁的裂縫開裂發展情況，對梁的撓度和鋼筋的應變進行測定以及對數據進行處理，詳細的分析了鋼筋混凝土梁發生剪壓破壞的破壞形態。

關鍵詞：鋼筋混凝土梁；斜裂縫；剪壓破壞

中圖分類號：TU37

0.引言

鋼筋混凝土受彎構件除受彎矩外，往往還同時承受剪力。實驗研究和工程實踐都證明在鋼筋混凝土受彎構件中彎矩和剪力同時作用的區段內，常產生斜裂縫，并可能沿斜截面（斜裂縫）發生破壞，這種破壞往往帶有脆性性質，在實際工程中應當避免。在設計時，必須對斜截面的抗剪承載力進行計算。因此，在進行精確計算之前，對斜截面的破壞形態進行研究是非常有必要的。

1.試驗步驟

先制作120×180×1500的鋼筋混凝土梁，其中C25混凝土，縱筋3Φ12，箍筋φ6.5@150。在縱筋上貼上電阻應變片。用電烙鐵將電阻應變片上的引出線與電纜線焊接后，將電纜線接在靜態應變儀上，然后再在鋼筋混凝土梁的支座附近和跨中各放一個百分表，之后再使用千斤頂人工加載。從測力儀和應變儀以及百分表上讀取相關數據并做記錄。

2.試驗過程

為了減小儀器和構件縫隙產生的誤差，先用千斤頂對試驗的鋼筋混凝土梁進行預加載，再對梁進行人工加載，當千斤頂加載從0t至4t的過程中，鋼筋混凝土梁處于未裂階段。當千斤頂的加載到超過4t時，由于梁受拉區邊緣纖維的拉應變值達到混凝土極限拉應變，在彎剪區段的受拉區邊緣先出現一些豎向微小裂縫，梁進入帶裂縫工作階段。隨后繼續加載，這些裂縫沿豎向逐漸延伸一小段長度。當千斤頂繼續加載至接近5.5t時在彎剪區段形成了第一條較長的細微斜裂縫，而后繼續加載又在這條斜裂縫附近又逐漸產生一些細微斜裂縫，當千斤頂加載到7t時在彎剪區段產生了一條貫穿的較寬的主要斜裂縫，稱為臨界斜裂縫，臨界斜裂縫出現后迅速延伸，使斜截面剪壓區的高度縮小。而后繼續加載，裂縫越來越寬，梁進入破壞階段，最后在剪壓區破壞區段內上端混凝土被壓酥壓碎甚至剝落，使斜截面喪失承載力，發生斜截面剪壓破壞。破壞處可以看

從數據曲線圖中可以看出，當千斤頂加載從0t～4t時，梁的整個截面均參加受力，雖然受拉區混凝土在開裂以前有一定的塑性變形，但整個截面的受力基本接近線彈性，梁的荷載—撓度增加量曲線和鋼筋的荷載—變形量曲線基本接近直線。加載到4噸以上時隨著裂縫的產生，荷載—撓度增加量曲線有明顯的轉折，鋼筋的荷載—變形量曲線的斜率也有明顯的變化。當千斤頂加載到7t以上時，由于鋼筋已經完全屈服，混凝土也產生了許多裂縫，梁的承載能力急劇下降，此時已很難繼續加載，所以鋼筋回彈，變形量減小。

3.實驗結論

從試驗加載示意圖中可以看出，鋼筋混凝土梁的剪跨比1<250/180<3，而且當箍筋量適量、箍筋間距不太大時，發生剪壓破壞。

此時，加載量從0～4噸鋼筋混凝土梁基本處于彈性階段，5.5噸時產生第一條斜裂縫，之后不斷產生斜裂縫以及裂縫不斷發展，7噸時形成臨界斜裂縫，之后梁的承載能力急劇下降并迅速破壞。

參考文獻

[1]袁錦根余志武.混凝土結構設計基本原理.中國鐵道出版社，2002

湖北文理學院大學生科研項目資助：基于圖像維數理論的混凝土表面形貌研究