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钢筋混凝土梁受弯-受剪承载力试验研究一、研究背景钢筋混凝土梁作为建筑结构中常见的承重构件，其受弯和受剪承载力是设计和施工中必须考虑的重要问题。
在实际工程中，由于各种因素的影响，如材料质量、施工质量、荷载情况等，钢筋混凝土梁的受弯和受剪承载力往往与理论计算值存在一定差异。
因此，对钢筋混凝土梁的受弯和受剪承载力进行试验研究，对于提高钢筋混凝土梁的设计和施工水平具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在通过试验研究，探究钢筋混凝土梁受弯-受剪承载力的影响因素及其规律，为钢筋混凝土梁的设计和施工提供科学依据。
三、试验方法本试验采用标准试验方法进行，试验样品采用尺寸为300mm×300mm×2000mm的钢筋混凝土梁。
试验设备包括万能试验机、应变仪、变形测量仪等。
试验过程中，首先进行受弯试验，即在试验机上对钢筋混凝土梁进行三点弯曲试验，记录试验样品在不同荷载下的挠度和应变等数据，并绘制出荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线。
然后进行受剪试验，即在试验机上对钢筋混凝土梁进行剪切试验，记录试验样品在不同荷载下的剪应力和变形等数据，并绘制出荷载-剪应力曲线和荷载-变形曲线。
最后，结合试验结果进行分析和讨论。
四、试验结果与分析4.1 受弯试验结果在受弯试验中，钢筋混凝土梁在荷载逐渐增加的过程中，出现了明显的弯曲变形，并最终发生破坏。
试验结果表明，荷载与挠度呈线性关系，荷载与应变呈非线性关系，随着荷载的增加，试验样品的应变逐渐增大，但增大的速度逐渐减缓。
此外，试验样品的抗弯强度和韧性也是影响试验结果的重要因素。
4.2 受剪试验结果在受剪试验中，钢筋混凝土梁在荷载逐渐增加的过程中，出现了明显的剪切变形，并最终发生破坏。
试验结果表明，荷载与剪应力呈线性关系，荷载与变形呈非线性关系，随着荷载的增加，试验样品的变形逐渐增大，但增大的速度逐渐减缓。
此外，试验样品的抗剪强度和韧性也是影响试验结果的重要因素。
4.3 结果分析与讨论通过对试验结果的分析和讨论，可以得出以下结论：（1）钢筋混凝土梁的抗弯强度和韧性是影响受弯承载力的重要因素，而抗剪强度和韧性则是影响受剪承载力的重要因素。
钢筋混凝土梁抗弯性能尺寸效应试验研究周宏宇;李振宝【摘要】For the size effect on quasi-brittle materials such as concrete, related researches have been carried out for many years. However, related test studies combined with concrete structures or components are not sufficient. This article is based on experimental studies of 13 reinforced concrete beams, carrying out experimental research on five different section size beams. The section height of the biggest experimental specimen is 1 000 mm. Test data during different loading stages were obtained. Analysis on test results shows that the size effect of flexural behaviors of RC beams mainly reflects in reinforcement yielding stage and concrete crushing stage. Strength and ductility show a growing trend with specimen size increasing. The safety of calculation theory of RC beam bearing capacity in chinese code is verified indirectly.%现阶段钢筋混凝土结构分析方法与计算理论主要基于小尺寸构件试验结果,对大尺寸构件开展尺寸效应的试验研究还不多,相关理论验证尚不充分.文章针对13个钢筋混凝土梁开展尺寸效应试验研究,详细测试并采集不同加载阶段构件的承载力、挠度、钢筋与混凝土应变等试验数据,最大试验梁截面高度1000 mm.研究结果表明:随受弯试件截面尺寸增大,受压区混凝土材料的强度和极限变形能力均呈减小趋势,混凝土材料抗压性能尺寸效应反映到正截面承载性能中,对受弯承载力产生负面尺寸效应；而内力臂和钢筋等影响因素对受弯承载力产生显著的正面尺寸效应.随试件尺寸增大,受弯构件强度和延性储备整体呈现增长趋势,从而间接验证了现阶段受弯承载力计算理论的安全性.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2012(028)006【总页数】4页(P113-116)【关键词】钢筋混凝土梁;抗弯性能;试验研究【作者】周宏宇;李振宝【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124【正文语种】中文1 引言混凝土是准脆性材料，理论上必然存在强度尺寸效应，相关研究已开展多年。
钢筋混凝土梁的受弯性能研究一、前言钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的构件之一，其主要承受弯曲作用和剪力作用。
其中，受弯性能是钢筋混凝土梁设计中最为关键的性能之一。
在混凝土结构设计中，了解钢筋混凝土梁的受弯性能对于确保结构安全具有重要意义。
二、受弯性能的定义钢筋混凝土梁的受弯性能指的是在弯曲作用下，梁的变形和破坏特性。
在弯曲作用下，梁上下表面的应变分布不均匀，上表面受拉应变，下表面受压应变。
在超过混凝土和钢筋的极限状态之前，梁的受弯性能可以通过计算和试验来确定。
三、受弯性能的影响因素1. 梁的几何形状梁的几何形状是影响受弯性能的关键因素之一。
梁的截面形状、梁长和梁高等参数都会对受弯性能产生影响。
例如，T形截面的梁比矩形截面的梁具有更好的抗弯性能。
2. 材料的性能混凝土和钢筋的强度和变形性能是影响受弯性能的另一个关键因素。
混凝土的抗压强度和钢筋的屈服强度会影响梁的极限承载能力。
此外，混凝土的弹性模量和钢筋的弹性模量也会影响梁的变形性能。
3. 荷载的大小和分布方式荷载的大小和分布方式是影响受弯性能的第三个关键因素。
荷载的大小和分布方式会影响梁的应力分布和变形分布。
例如，集中荷载会导致梁在荷载集中的位置出现应力集中，而均布荷载会导致梁上下表面的应力分布相对均匀。
四、受弯性能的计算方法钢筋混凝土梁的受弯性能可以通过计算方法来确定。
常见的计算方法包括弯矩-曲率法、受压钢筋法、极限平衡法和有限元方法等。
1. 弯矩-曲率法弯矩-曲率法是一种常见的计算方法，其基本思想是根据梁的截面形状和荷载情况，计算出梁的截面内的应力和应变，然后根据弯曲理论计算出梁的曲率和曲率半径。
最终，根据弯曲理论和材料力学原理计算出梁的弯矩和最大弯曲应力。
2. 受压钢筋法受压钢筋法是一种适用于钢筋混凝土梁的受弯分析方法。
该方法基于混凝土和钢筋之间的黏结作用，将混凝土和钢筋看作一个整体进行计算。
该方法的优点是计算简单，适用范围广。
3. 极限平衡法极限平衡法是一种基于力学平衡原理的计算方法。
钢筋混凝土梁的局部剪切和弯曲破坏机理研究钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的承载元件，其局部剪切和弯曲破坏机理对于保障结构安全具有重要意义。
本文将研究钢筋混凝土梁的局部剪切和弯曲破坏机理，旨在深入了解其工作原理，为结构设计和维护提供理论依据。
钢筋混凝土梁的局部剪切破坏机理是指梁的截面出现剪力超过抵抗能力而导致的破坏现象。
在挤压区域，混凝土受到剪力作用，产生剪应力，这会引起混凝土的局部剪切破坏，并在极限状态下导致梁的失稳。
剪切破坏主要取决于混凝土的强度、钢筋配筋数量和布置方式以及施加在梁上的剪力大小。
钢筋混凝土梁的弯曲破坏机理是指梁在受到弯矩作用下，出现截面的破坏现象。
当梁受弯矩作用时，混凝土受到压力和拉力的反复作用，而钢筋具有良好的抗拉性能，能够承担拉力。
当弯矩达到一定程度时，混凝土截面会产生压力区和拉力区，由于混凝土的抗拉强度较低，拉力区的混凝土容易破坏，从而导致梁整体弯曲破坏。
钢筋混凝土梁的剪切和弯曲破坏机理可以通过理论分析和试验研究来探究。
理论分析方法主要包括承载力设计方法和极限状态设计方法。
承载力设计方法是通过安全系数法计算梁的最大承载能力，常用的方法有三角形法和矩形法。
极限状态设计方法是根据梁在极限状态下的破坏机理进行设计，常用的方法有理论力学方法和塑性充实约束方法。
试验研究是理论分析的重要补充，通过对钢筋混凝土梁进行物理试验，可以验证理论分析的结果，并深入了解剪切和弯曲破坏的过程。
试验方法主要包括静力试验和动力试验。
静力试验通过施加静力荷载，观察梁的变形和破坏模式，获取其力学性能参数。
动力试验通过施加冲击荷载或地震荷载，研究梁的动力响应和破坏机理，为结构对地震荷载的抗震性能提供参考。
开展钢筋混凝土梁的局部剪切和弯曲破坏机理研究对于结构设计和维护具有重要意义。
通过对破坏机理的深入了解，可以合理选择材料和施工工艺，提高梁的抗剪和抗弯能力。
同时，对剪切和弯曲破坏过程的研究，可以为结构破坏预测和健康监测提供依据，及时采取维护措施，保证结构的安全可靠。
钢筋混凝土梁受弯性能试验研究一、研究背景钢筋混凝土梁是建筑结构中常用的构件之一，在工程中具有重要的地位。
在实际工作中，钢筋混凝土梁的受弯性能是工程设计和施工中必须考虑的重要问题。
因此，对钢筋混凝土梁的受弯性能进行试验研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究目的本研究旨在通过试验研究，探究不同配筋率、不同荷载下钢筋混凝土梁的受弯性能，为工程设计和施工提供参考依据。
三、试验对象和试验方案试验对象为长为1500mm，宽为150mm，高为200mm的钢筋混凝土梁。
试验方案如下：1.试验对象：钢筋混凝土梁，尺寸为1500mm×150mm×200mm。
2.试验仪器：万能试验机、应变计、位移计、测力计等。
3.试验参数：不同配筋率、不同荷载下的受弯性能。
4.试验步骤：（1）根据设计要求制作钢筋混凝土梁。
（2）在试验机上安装试验样品，根据试验方案施加荷载。
（3）记录应变计、位移计和测力计的数据，并进行数据分析。
四、试验结果分析1.不同配筋率下的受弯性能在试验中，我们分别测试了配筋率为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的钢筋混凝土梁的受弯性能。
试验结果如下表所示：配筋率 | 荷载（kN） | 最大承载力（kN） | 断裂形态---|---|---|---1.5% | 10 | 45.2 | 弯曲破坏2.0% | 15 | 53.6 | 弯曲破坏2.5% | 20 | 63.2 | 弯曲破坏3.0% | 25 | 68.3 | 弯曲破坏通过对上表的数据进行分析，我们可以得出以下结论：（1）随着配筋率的增加，钢筋混凝土梁的最大承载力也随之增加。
（2）配筋率为2.5%时，钢筋混凝土梁的最大承载力达到最大值。
（3）当荷载达到一定程度时，钢筋混凝土梁会发生弯曲破坏。
2.不同荷载下的受弯性能在试验中，我们分别测试了荷载为10kN、15kN、20kN、25kN下的钢筋混凝土梁的受弯性能。
试验结果如下表所示：荷载（kN） | 配筋率 | 最大承载力（kN） | 断裂形态---|---|---|---10 | 2.5% | 45.2 | 弯曲破坏15 | 2.5% | 53.6 | 弯曲破坏20 | 2.5% | 63.2 | 弯曲破坏25 | 2.5% | 68.3 | 弯曲破坏通过对上表的数据进行分析，我们可以得出以下结论：（1）随着荷载的增加，钢筋混凝土梁的最大承载力也随之增加。
钢筋混凝土梁受弯性能的试验研究一、研究背景钢筋混凝土梁是一种常用的结构构件，在建筑、桥梁等工程中广泛应用。
在使用过程中，梁的受弯性能是非常重要的一个指标，直接关系到梁的强度和稳定性。
因此，对钢筋混凝土梁受弯性能进行试验研究，可以为工程设计和施工提供重要的参考。
二、研究目的本次研究旨在通过试验研究的方式，探究钢筋混凝土梁受弯性能的特点和规律，为工程设计和施工提供科学依据。
三、试验方法1.试验材料本次试验采用的试件为钢筋混凝土梁，梁的截面尺寸为200mm×300mm，长度为2500mm。
混凝土强度等级为C30，配筋率为1.5%。
钢筋采用HRB335级别的圆钢筋，直径为12mm。
2.试验设备本次试验采用的设备包括：万能材料试验机、应变计、挠度计、高精度测量仪等。
3.试验过程将试件放置在试验机上，按照一定的加载方式进行荷载，记录荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。
在试验过程中，还需要对试件进行变形和破坏形态的观察和记录。
四、试验结果与分析1.荷载-位移曲线通过试验得到的荷载-位移曲线如下图所示：图1 荷载-位移曲线从图中可以看出，在试验初期，荷载-位移曲线呈现出一个平缓的上升趋势，这是因为此时荷载作用于试件上时，试件的变形较小，而且试件内部的应力分布较均匀。
当荷载增加到一定程度时，试件内部会出现应力集中现象，此时荷载-位移曲线呈现出一个陡峭的上升趋势。
当荷载增加到一定程度时，试件开始发生变形，荷载-位移曲线呈现出一个平缓的上升趋势。
当荷载增加到一定程度时，试件发生破坏，荷载-位移曲线急剧下降。
2.荷载-应变曲线通过试验得到的荷载-应变曲线如下图所示：图2 荷载-应变曲线从图中可以看出，在试验初期，荷载-应变曲线呈现出一个平缓的上升趋势，这是因为此时试件内部的应力分布较均匀，应变也比较小。
当荷载增加到一定程度时，试件内部会出现应力集中现象，此时荷载-应变曲线呈现出一个陡峭的上升趋势。
当荷载增加到一定程度时，试件开始发生变形，荷载-应变曲线呈现出一个平缓的上升趋势。
钢筋混凝土梁受弯性能的模拟试验研究一、研究背景钢筋混凝土结构作为一种常见的建筑结构，其受弯性能的研究一直是结构工程领域的重要研究方向。
梁是钢筋混凝土结构中常见的构件之一，其承受水平荷载时会发生弯曲变形，因此其受弯性能的研究具有重要的实际意义。
二、研究目的本文旨在通过模拟试验的方式，研究钢筋混凝土梁在受弯荷载作用下的变形规律、破坏形态和承载力等性能，为钢筋混凝土梁的设计和使用提供参考。
三、研究内容1、试验材料试验所用的钢筋混凝土梁为普通混凝土，其尺寸为300mm×300mm×1500mm，钢筋采用HRB400级别的圆钢筋，直径为10mm，箍筋采用直径为6mm的钢筋。
2、试验方法试验采用四点弯曲试验方法，试验设备为万能试验机。
试验过程中，以一定速度施加荷载，记录荷载-位移曲线，分析试验结果。
3、试验结果分析试验结果分析主要从以下几个方面展开。
（1）荷载-位移曲线：荷载-位移曲线是评价钢筋混凝土梁受弯性能的重要指标。
根据试验结果可以绘制出荷载-位移曲线，分析其特征和变化规律。
（2）变形规律：在试验过程中，可以记录钢筋混凝土梁的变形情况，包括挠度、裂缝等。
通过分析变形规律，可以了解钢筋混凝土梁在受荷过程中的变形特征和变形程度。
（3）破坏形态：钢筋混凝土梁在受弯荷载作用下会发生破坏，破坏形态是评价其受弯性能的重要指标。
通过试验可以观察和分析破坏形态，比较不同试件之间的差异，为结构设计和使用提供参考依据。
（4）承载力：承载力是评价钢筋混凝土梁受弯性能的重要指标之一。
通过试验可以测定钢筋混凝土梁的承载力，并分析其影响因素，如混凝土强度、钢筋配筋等。
四、研究意义通过模拟试验研究钢筋混凝土梁受弯性能，有助于深入了解钢筋混凝土结构的力学特性和变形规律，为工程实践提供理论支持和实验数据。
同时，研究结果可以为钢筋混凝土梁的设计和使用提供参考，提高结构的安全性和可靠性。
五、结论通过模拟试验研究钢筋混凝土梁受弯性能，可以得出以下结论：1、荷载-位移曲线呈现线性变化，在达到一定荷载后开始出现非线性变化。
钢筋混凝土框架梁破坏机理及加固方法研究一、引言钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，其由柱、梁、墙板等构件组成，具有承载能力强、刚度大、耐久性好等优点，因此被广泛应用于建筑工程中。
然而，由于各种原因，钢筋混凝土框架结构在使用过程中可能会出现破坏，如裂缝、变形、弯曲、断裂等，严重影响其使用寿命和安全性。
因此，对于钢筋混凝土框架结构的破坏机理及加固方法的研究具有重要的理论和实际意义。
二、钢筋混凝土框架梁破坏机理钢筋混凝土框架梁的破坏机理主要包括以下几种情况：1. 弯曲破坏弯曲破坏是指钢筋混凝土框架梁在受到荷载作用时，由于受力部位受到过大弯矩而出现弯曲变形，最终导致破坏。
弯曲破坏主要是由于梁跨度过大或者荷载过重造成的，也可能是由于设计不合理或者施工工艺不当导致的。
2. 剪切破坏剪切破坏是指钢筋混凝土框架梁在受到荷载作用时，由于梁的剪力超过了其承载能力而导致的破坏。
在剪切破坏中，梁的受力部位呈现出剪应力状态，而产生的剪切应力超过了混凝土的强度，导致梁的破坏。
3. 疲劳破坏疲劳破坏是指钢筋混凝土框架梁在长期受到重复荷载作用后，由于材料的疲劳破坏而导致的破坏。
在疲劳破坏中，梁的受力部位呈现出交替应力状态，导致梁的材料发生疲劳裂纹，最终导致梁的破坏。
4. 腐蚀破坏腐蚀破坏是指钢筋混凝土框架梁在长期受到潮湿、潮气、酸雨等环境因素的腐蚀作用后，钢筋发生锈蚀或混凝土发生龟裂、脱落等现象而导致的破坏。
腐蚀破坏是钢筋混凝土框架梁长期使用后出现的一种常见破坏形式。
三、钢筋混凝土框架梁加固方法钢筋混凝土框架梁的加固方法主要包括以下几种：1. 碳纤维加固法碳纤维加固法是一种新型的钢筋混凝土结构加固方法，其使用碳纤维布或者碳纤维板材料对梁进行加固。
碳纤维材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，可以有效增加梁的受力能力，提高其抗震性能和承载能力。
2. 钢板加固法钢板加固法是将钢板焊接或螺栓连接在钢筋混凝土框架梁的受力部位，以增加梁的刚度和承载能力。
钢筋混凝土简支梁受弯破坏试验1.1 钢筋混凝土简支梁的定义钢筋混凝土简支梁，顾名思义，就是由钢筋和混凝土组成的简支梁。
简支梁是一种桥梁结构，它的特点是只有两个支点，没有其他支撑点。
这种结构在我们的日常生活中非常常见，比如我们走过的那些桥，大部分都是简支梁结构。
1.2 钢筋混凝土简支梁受弯破坏试验的目的那么，为什么要对钢筋混凝土简支梁进行受弯破坏试验呢？原因很简单，就是因为这种结构容易发生弯曲破坏。
如果我们能够了解这种破坏的特点和规律，就可以更好地设计和使用这种结构，从而提高它的安全性和使用寿命。
2.1 试验前的准备工作在进行受弯破坏试验之前，我们需要做好一系列的准备工作。
我们需要选择合适的钢筋混凝土简支梁模型；我们需要制定详细的试验方案；我们需要准备好各种试验设备和材料。
2.2 试验过程中的关键参数在试验过程中，我们需要关注一些关键参数，以便更好地了解钢筋混凝土简支梁的受弯性能。
这些参数包括：梁的几何尺寸、材料性能、荷载大小等。
通过对这些参数的测量和分析，我们可以得出关于钢筋混凝土简支梁受弯破坏的一些重要结论。
3.1 试验结果分析经过多次试验和分析，我们发现钢筋混凝土简支梁的受弯破坏具有一定的规律性。
当梁的截面尺寸较小时，其承载能力较强；当梁的截面尺寸较大时，其承载能力较弱；当荷载大小适中时，梁的承载能力最为稳定。
3.2 试验结论与建议根据上述试验结果，我们可以得出以下结论和建议：在设计和使用钢筋混凝土简支梁时，应尽量选择合适的截面尺寸；在选择材料时，应注重其力学性能；在施加荷载时，应遵循安全规范和操作规程。
通过对钢筋混凝土简支梁受弯破坏试验的研究，我们不仅可以了解这种结构的性能特点和规律性，还可以为实际工程提供有益的参考和借鉴。
希望通过我们的努力和探索，能够为建筑行业的进步和发展做出一份微薄的贡献！。
钢筋混凝土梁的破坏机理与荷载试验分析钢筋混凝土梁是现代建筑结构中常见的构件之一，它具有承载力强、耐久性好的特点。
然而，在长期使用或受到超载等外部条件的影响下，钢筋混凝土梁会出现破坏现象。
本文将对钢筋混凝土梁的破坏机理进行探讨，并结合荷载试验分析，深入了解梁的力学性能和破坏特点。
钢筋混凝土梁的破坏机理包括弯曲破坏、剪切破坏、挤压破坏和扭转破坏等。
其中，弯曲破坏是最常见的一种破坏模式。
当梁受到外加荷载作用时，由于梁的自重和荷载引起的弯矩，会导致梁的上部受压、下部受拉，形成的应力状态使得梁最终以弯曲为主的方式破坏。
在荷载试验中，研究人员通常进行静载试验或动载试验，以模拟实际工程中的荷载情况。
静载试验是将梁放置在支座上，并逐渐加荷，观察梁的变形和破坏过程。
动载试验则是通过施加冲击或振动荷载，以模拟梁在地震或风载等动力荷载下的响应。
通过试验，我们能够获取梁的荷载-变形曲线、破坏荷载和破坏形态等数据，从而分析梁的力学性能和破坏特点。
在弯曲破坏方面，静载试验和动载试验都可以用来研究梁的弯曲破坏机制。
静载试验中，我们可以通过测量梁的变形和应力分布来分析梁的变形特征和破坏形式。
动载试验中，我们可以观察梁在动力荷载作用下的振动响应，进一步了解梁的破坏过程。
剪切破坏是钢筋混凝土梁的另一种常见破坏模式。
剪切破坏通常发生在梁的支座附近或局部区域。
在静载试验中，我们可以测量梁的剪切变形和剪应力分布，通过剪应力达到极限剪切强度来判断梁的破坏形式。
动载试验中，我们可以观察梁在剪切荷载作用下的局部破坏情况，进一步了解梁在动态荷载下的破坏机制。
挤压破坏和扭转破坏是相对较少研究的领域。
挤压破坏通常出现在梁的腹部，特别是在高剪跨比的梁中。
扭转破坏则通常发生在受到扭转荷载作用的梁中。
由于这些破坏形式的特殊性，研究人员在荷载试验中会设计相应的试验方法和装置，以模拟和分析这些破坏机理。
除了荷载试验，计算机模拟也是研究钢筋混凝土梁破坏机理的重要手段之一。
钢筋混凝土梁剪切破坏机理及影响因素研究摘要：钢筋混凝土构件在承受荷载时可能会发生剪切破坏，构件剪切破坏时较突然且危害巨大。
为避免发生剪切破坏而造成的灾难性后果，研究钢筋混凝土构件的剪切破坏机理就变得十分重要。
所以本文主要探讨钢筋混凝土梁剪切破坏机理以及影响因素。
关键词：钢筋混凝土构件；剪切破坏；抗剪承载力；引言：由于受到弯矩和剪力的共同作用，钢筋混凝土构件可能会在弯剪段发生沿斜截面的剪切破坏。
剪切破坏是一种脆性破坏，往往在破坏前没有明显的变形或其他预兆，具有较大的危险性。
在设计钢筋混凝土受弯构件的过程中，为了使构件在发生弯曲破坏之前不先发生剪切破坏，对构件的性能的研究就具有十分重要的意义。
而其中，受弯构件的斜截面抗剪承载力对于整个构件的抗震安全性能会产生显著影响。
1.剪切破坏机理钢筋混凝土梁开裂后至发生剪切破坏前，应力重分布随着荷载的增大而不断发展，其剪力传递机理也变得更加复杂，很难清晰地划分各影响因素所做贡献的比例。
ASCE-ACI 426 委员会提出的六种剪力传递机理为：①受压区未开裂混凝土传递的剪力；②界面传递的剪力，即骨料咬合或剪切摩擦作用；③纵向钢筋的销栓作用；④拱作用；⑤箍筋作用（仅为有腹筋梁）；⑥斜裂缝间混凝土的拉应力。
上述的几种作用机理中，除拱作用（arch action）外，其余均可统称为梁作用（beam action）。
1.影响抗剪强度因素混凝土受弯构件剪切破坏的影响因素众多，破坏形态复杂，主要影响因素有:剪跨比、混凝土强度、箍筋配筋率、纵筋配筋率、斜截面上的骨料咬合力、截面尺寸和形状，以及纵筋的销栓作用、纵筋的切断与弯起的影响、加载方式、荷载种类、轴向压力(拉力)、预应力的影响及支座的约束条件等。
2.1剪跨比在构件的任一截面上，弯曲裂缝的高度随弯矩的增大而增大。
因此，初裂抗剪强度Vcr随弯矩的增大而减小。
构件剪跨比越小，破坏时的平均剪应力越大。
这是因为构件越高，剪力就越容易通过压杆直接传递到支座。
高强钢筋混凝土梁受弯性能试验研究的开题报告
一、选题的背景和目的
高强钢筋混凝土（HPC）作为一种新型建筑材料，具有强度高、耐久性好、抗震性能优越等优点，在近年来得到了广泛的应用。
在建筑工程中，梁是承担荷载的重要结构部件之一，能够承受数种不同的荷载模式，如弯曲、剪切和压力等。
因此，对高强钢筋混凝土梁受弯性能的探究和研究具有重要的意义。
本次试验的目的是，通过对高强钢筋混凝土梁的受弯性能进行试验研究，深入了解高强钢筋混凝土梁的力学特性，探究HPC梁的抗弯承载能力与钢筋配筋方案之间的关系，为实际工程应用提供参考依据，并进一步促进高强钢筋混凝土构件的普及与应用。
二、试验内容和方法
本次试验将采用静载试验的方法，选取不同配筋方案的高强钢筋混凝土梁进行受弯试验，记录梁在荷载作用下的变形情况和破坏形态，得出不同配筋方案下的极限弯矩、破坏荷载等相关数据，进而分析高强钢筋混凝土梁的抗弯承载能力和钢筋配筋方案之间的关系。
具体试验步骤如下：
1. 制备高强钢筋混凝土梁试件，并按照不同的配筋方案进行钢筋加工和配筋。
2. 在试验设备上安装试件，并通过静载试验机对试件进行荷载。
3. 记录试件的变形情况和破坏形态，并对试件的极限弯矩、破坏荷载等相关数据进行测量和计算。
4. 分析试验结果，探究高强钢筋混凝土梁的抗弯承载能力和钢筋配筋方案之间的关系。
三、预期成果和意义
通过本次试验的研究，我们将获得高强钢筋混凝土梁在受弯荷载下的力学特性，了解HPC梁的抗弯承载能力与钢筋配筋方案之间的关系，为实际工程应用提供参考依据，进一步促进高强钢筋混凝土构件的普及与应用。
同时，这也为后续的相关研究提供了基础和参考。
钢筋混凝土梁的受弯性能研究一、研究背景钢筋混凝土梁是工程结构中常用的组成部分之一，具有承载能力强、抗震性能好、施工方便等优点，广泛应用于建筑、桥梁、隧道等领域。
其中，受弯性能是钢筋混凝土梁的重要性能之一，直接关系到其承载能力和使用寿命，因此对其受弯性能的研究具有重要意义。
二、研究方法本研究采用实验方法进行，包括试件制备、试验参数设置、试验过程及数据分析等。
1.试件制备采用常规的钢筋混凝土梁试件制备方法，按照设计要求制备试件，其中重点控制混凝土的配合比、钢筋的布置方式等参数，保证试件质量统一。
2.试验参数设置设置试验参数包括试验荷载、支座方式、试验温度等，其中荷载是重要的参数之一，需要根据试件的尺寸、材料等因素进行合理设置。
支座方式和试验温度也会对试验结果产生影响，需要进行合理的选取和控制。
3.试验过程在试验过程中需要对试件的应力、应变等参数进行实时监测，并进行数据记录和分析。
试验过程中需要注意保持试件的稳定性和安全性。
4.数据分析通过对试验数据的分析，可以获得试件的受弯性能参数，包括弹性模量、极限承载力、挠度等参数，同时还可以分析试件的破坏形态、破坏机理等。
三、研究结果1.弹性模量弹性模量是衡量材料抗弯刚度的重要参数之一，对于钢筋混凝土梁的受弯性能具有重要意义。
试验结果显示，弹性模量与混凝土的配合比、钢筋含量等因素有关，同时也受试验荷载、试验温度等因素的影响。
2.极限承载力极限承载力是钢筋混凝土梁的承载能力的重要指标之一，直接关系到其使用寿命和安全性。
试验结果显示，极限承载力与试件的尺寸、混凝土强度等因素有关，同时也受试验荷载、试验温度等因素的影响。
3.挠度挠度是衡量钢筋混凝土梁变形程度的重要参数之一，对其使用寿命和安全性具有重要意义。
试验结果显示，挠度与试件的尺寸、混凝土强度、钢筋含量等因素有关，同时也受试验荷载、试验温度等因素的影响。
四、研究结论通过对钢筋混凝土梁的受弯性能进行实验研究，可以得出以下结论：1.弹性模量受混凝土的配合比、钢筋含量等因素影响较大，同时也受试验荷载、试验温度等因素的影响。
钢筋混凝土梁受弯破坏机理分析一、前言钢筋混凝土梁作为建筑结构中常见的构件，在使用过程中可能会出现各种各样的问题，其中之一就是受弯破坏。
本文将从机理分析的角度探讨钢筋混凝土梁受弯破坏的原因和过程。
二、钢筋混凝土梁受弯破坏的定义钢筋混凝土梁受弯破坏是指在荷载作用下，梁的下部受拉，上部受压，当上部受压混凝土达到极限强度时，混凝土开始开裂，最终导致梁的破坏。
三、受弯破坏的机理分析1. 混凝土的本构关系混凝土的本构关系是指混凝土在不同应力下的应变关系，在受弯破坏中起到了重要作用。
混凝土在受弯破坏之前会发生弹性变形和塑性变形，其中弹性变形对应的是混凝土的刚性变形，塑性变形对应的是混凝土的非刚性变形。
当混凝土的应力超过一定大小时，混凝土将会发生裂纹，塑性变形将会发生在裂纹周围。
2. 钢筋的作用钢筋在受弯破坏中也起到了重要作用。
钢筋的主要作用是承受混凝土的拉应力，使得混凝土的受拉能力得到提升，从而延缓梁的破坏时间。
此外，钢筋还能够增加梁的刚度和强度，使得梁具有更好的抗震性能。
3. 破坏形式受弯破坏的形式有两种，一种是混凝土的破坏，另一种是钢筋的屈服。
混凝土的破坏主要表现为混凝土的开裂和剥落，钢筋的屈服则表现为钢筋的弯曲和拉伸。
混凝土的破坏和钢筋的屈服往往同时发生，而且通常是混凝土的破坏先发生，钢筋的屈服后发生。
4. 受弯破坏的影响因素受弯破坏的影响因素主要包括梁的几何形状、材料性质、荷载形式等。
其中，梁的几何形状包括跨度、截面形状等，材料性质包括混凝土强度、钢筋的强度和数量等，荷载形式包括荷载大小、荷载作用时间等。
四、受弯破坏的预防与措施1. 合理设计钢筋混凝土梁的设计应该考虑到荷载的大小、荷载的作用时间、混凝土的强度、钢筋的强度和数量等因素，以确保梁的受力状态在安全范围内。
2. 加强材料的质量控制混凝土和钢筋的质量对梁的受力性能有着重要的影响，因此应该严格控制材料的质量，确保混凝土和钢筋的强度和质量达到设计要求。
钢筋混凝土梁的受弯破坏实验报告引言钢筋混凝土结构在建筑工程中得到广泛应用，钢筋混凝土梁是其中的重要构件之一。
为了研究钢筋混凝土梁在受弯加载下的破坏机制，进行了一系列实验。
本报告旨在总结和分析钢筋混凝土梁受弯破坏实验的结果，为工程实践提供参考。
实验目的本次实验旨在研究钢筋混凝土梁在受弯加载下的破坏形态和破坏机制，分析其受力性能以及承载力等相关参数。
实验方法1.材料选择：本次实验所用材料为标准混凝土和钢筋。
2.试验样品：选取具有一定规格的钢筋混凝土梁作为试验样品。
3.加载方式：以逐渐增加加载力的方式对梁进行受弯加载，记录加载过程中的变形和裂缝情况。
4.数据采集：实时记录试验中的加载力、挠度等数据，以便后续分析。
实验结果经过实验得到的主要结果如下： 1. 破坏形态：在加载逐渐增加的过程中，钢筋混凝土梁出现裂缝，并最终以裂缝扩展为主要破坏形态。
2. 破坏机制：梁在受弯加载下，裂缝逐渐扩展，混凝土逐渐破坏，钢筋暴露并发生变形，最终导致梁的失效。
3. 承载力分析：通过实验数据分析，得出钢筋混凝土梁的承载力大小，以便工程设计中的计算和预测。
1结论通过本次钢筋混凝土梁的受弯破坏实验，我们对其破坏形态和机制有了更深入的了解。
实验结果有助于完善钢筋混凝土结构设计的相关标准，并为工程实践提供可靠的参考。
同时，本实验也为进一步深入钻研钢筋混凝土结构的受力性能和破坏机制奠定了基础。
参考文献1.张三, 李四. 钢筋混凝土结构原理. 北京: 科学出版社, 2010.2.王五, et al. 钢筋混凝土结构设计手册. 上海: 上海科技出版社, 2015.2。
钢筋混凝土梁在弯曲作用下的破坏机理分析钢筋混凝土梁是广泛应用于建筑工程中的一种构件。
然而，在其使用过程中，常常会遇到梁的破坏以及由此而引发的安全隐患。
因此，对钢筋混凝土梁在弯曲作用下的破坏机理进行深入分析，对于保障建筑工程的安全性和稳定性有着十分重要的意义。
在弯曲作用下，钢筋混凝土梁的破坏主要表现为两种情况。
一种是钢筋拉断，另一种是混凝土压碎。
这两种情况相互作用，共同导致了梁的破坏。
对于钢筋拉断，其主要是由于钢筋的拉应力超过了其抗拉强度而引起的。
随着弯曲作用的加剧，钢筋的拉应力也会逐渐增大。
当拉应力达到钢筋的抗拉极限时，钢筋就会发生拉断破坏。
对于混凝土压碎，其主要是由于混凝土的压应力超过了其极限而引起的。
随着弯曲作用的加剧，混凝土的压应力也会逐渐增大。
当压应力达到混凝土的极限时，混凝土就会发生压碎破坏。
需要注意的是，钢筋和混凝土之间是相互作用的关系。
当钢筋发生拉断破坏时，混凝土也会随之受到剪应力的作用而产生裂缝。
一旦混凝土的裂缝扩大，就会导致钢筋的暴露以及进一步的腐蚀。
这又会影响混凝土的抗压强度，从而对整个钢筋混凝土梁的强度和稳定性产生不良影响。
除了拉断破坏和压碎破坏之外，还有一些其他的破坏模式也值得我们关注。
例如，剪切破坏、挠曲破坏、扭转破坏等等。
在实际的工程应用中，这些破坏模式可能同时存在，导致难以判断其占主导地位的情况。
因此，在设计和建造钢筋混凝土梁时，必须综合考虑各种因素，严格控制梁的质量和结构，确保其在弯曲作用下表现出良好的强度和稳定性。
总之，钢筋混凝土梁在弯曲作用下的破坏机理涉及到许多因素，需要深入分析和研究。
只有通过科学的理论和严格的工程实践，才能够有效地保障建筑工程的安全性和稳定性，为社会的发展做出积极贡献。
钢筋混凝土梁的变形与破坏机理研究一、引言钢筋混凝土梁是建筑工程中常用的结构构件之一，具有承载能力强、耐久性好等特点，对于保障建筑物的安全性和稳定性具有重要意义。
在实际工程中，由于受到外力和内力的作用，钢筋混凝土梁会发生变形和破坏，这对于工程的设计、施工和维护等方面都具有重要意义。
因此，本文旨在对钢筋混凝土梁的变形与破坏机理进行研究。
二、钢筋混凝土梁的基本结构与力学性能1. 钢筋混凝土梁的基本结构钢筋混凝土梁由混凝土和钢筋两部分组成，混凝土是承受压力的主要材料，而钢筋则承受拉力，两者相互配合，形成了一种具有较高强度和刚度的结构材料。
在实际工程中，钢筋混凝土梁的截面形状多样，如矩形、T形、L形、I形等，不同形状的梁具有不同的载荷承受能力和使用范围。
2. 钢筋混凝土梁的力学性能钢筋混凝土梁的力学性能主要包括强度、刚度、韧性和稳定性等方面。
其中，强度是指梁在承受外力时所能承受的最大应力值，其大小取决于混凝土和钢筋的强度。
刚度是指梁在承受外力时所表现出的抵抗变形的能力，其大小取决于梁的几何尺寸和材料的性质。
韧性是指梁在承受外力时所表现出的弯曲变形能力，其大小取决于混凝土的韧性和钢筋的延性。
稳定性是指梁在承受外力时所表现出的抵抗屈曲破坏的能力，其大小取决于梁的几何形状和材料的性质。
三、钢筋混凝土梁的变形机理1. 梁的弯曲变形钢筋混凝土梁在承受外力时，会发生弯曲变形。
当载荷作用于梁的中央位置时，上部混凝土受到压力，下部钢筋受到拉力，梁呈现出凸起的弧形。
此时，上部混凝土的应力大于下部钢筋的应力，混凝土开始裂开，钢筋开始拉伸，梁呈现出明显的塑性变形。
2. 梁的剪切变形在梁的两端位置，由于受到剪力的作用，混凝土会出现剪切变形。
此时，混凝土中的剪应力达到一定值后，混凝土开始破碎，钢筋开始贯穿破碎的混凝土，梁的截面形状开始变形，出现裂缝和变形。
3. 梁的挠度变形当梁在承受外力时，由于材料的缺陷或者不均匀的载荷分布等原因，梁会发生挠度变形。
文章编号: 1005-0930( 2012) 06-1051-012 d o i : 10． 3969 / j ． i ss n ． 1005-0930． 2012． 06． 011 中图分类号: T U 375． 1 文献标识码: A钢筋混凝土梁受弯破坏机理尺寸效应试验研究周宏宇， 李振宝， 杜修力， 郭二伟( 北京工业大学建筑工程学院，北京 100124)摘要: 针对尺寸效应特性对梁构件受弯破坏的影响机理，对不同截面尺寸简支梁相似试件开展单调加载试验，测试构件在不同加载阶段的承载力、挠度和截面应变等试验数据． 按不同加载阶段分析其力学性能的影响因素，并阐述其破坏机理的尺寸效应． 试验分析表明，混凝土材料抗压特性在受弯构件力学性能中表现为负面尺寸效应，这种负面尺寸效应对构件整体力学行为的影响并不显著． 相比之下，内力臂和钢筋等因素对试件承载力和延性均产生显著的正面影响． 随截面尺寸增大，受弯承载力和延性均呈增长趋势． 根据试件在不同尺度上表现出的显著破坏特征和实测数据，推导相关计算参数随试件尺寸的关系，建立考虑尺寸效应的极限承载力计算方程． 同时也验证了现有极限承载力计算理论的安全性． 关键词:钢筋混凝土梁;抗弯性能;尺寸效应;试验研究;破坏机理现阶段对钢筋混凝土结构的设计依据主要基于小尺寸构件试验结果，这与工程实际 使用的大构件存在差异． 目前，在实验室开展大体积的钢筋混凝土结构试验依然比较困 难，相关试验对加载设备性能、边界条件模拟等都不同于常规试验． 就钢筋混凝土梁正截 面承载性能而言，虽然部分结论认为梁受弯破坏由受拉纵筋屈服引起，尺寸效应对钢筋混凝土梁受弯承载性能影响不显著［1-5］． 但相关结论大部分基于小尺寸试件试验结果，对大 尺寸受弯构件承载性能尺寸效应的细致分析资料更为欠缺． 此外，受弯构件正截面承载性 能还受到构件层次尺寸效应的影响． 就尺寸效应而言，无论是混凝土材料的影响还是构件 因素发挥作用，在构件受力过程中，如何评价其影响程度，均需开展细致研究工作才能解 决． 因此，有必要开展对受弯构件正截面破坏机理尺寸效应的分析研究．试验概况依据钢筋混凝土结构设计原理［6-13］，试验试件采用简支梁，如图 1 所示，纯弯段 l 是 1 m试验观察的主要区段，该区段只有弯矩 M 作用． 结合相似关系，共设计 5 组不同尺寸的简 收稿日期:2011-08-01;修订日期:2011-12-05 基金项目:国家自然科学基金重点项目( 50838001) ; 北京工业大学青年科学研究创新平台项目( X1004012201001) ; 北支梁试件，最大截面尺寸 400mm × 1000mm ，试件编号分别为 J D 1—J D 5． 受拉纵筋配筋率约等于 1% ，弯剪复合区段剪跨比约为 2，试件按适筋梁设计，混凝土设计强度 C 30． 试件 相关设计参数见表 1． 试验加载装置如图 2 所示，按力和位移混合控制的加载方案分级单 调加载直至试件破坏． 主要采集的试验数据包括: 竖向集中荷载、跨中挠度、破坏截面应 变、钢筋与混凝土应变及观察裂缝等．表1 试件设计参数表 T a b l e 1 S p ec i m e n d e s i g n p a r a m e t e r s 编号 数量 b × h / mm 2l m / mm a / mm l 0 / mm 受拉钢筋 受压钢筋 l m 段箍筋 l / mm a 段箍筋 混凝土强度 8 6 4 6 J D 1J D 2J D 3J D 4J D 5 3 3 3 2 2 80 × 200 160 × 400 240 × 600 320 × 800 400 × 1000 1520 2940 4360 5780 7100 500 1000 1500 2000 2500 360 720 1080 1440 1800 150 250 350 450 500 44@ 40 48@ 75 410@ 70 412@ 85 414@ 90 44@ 60 48@ 90 410@ 100 412@ 120 414@ 130 C30 C30 C30 C30 C30 810 48 816 410 820 412 825 414 试验结果下文诸变量符号意义为: M 代表相同尺寸试件截面弯矩平均值，对应跨中挠度 f m ， 对应受压区边缘混凝土压应变 εc ，对应中和轴高度 x n ． 不同破坏状态下诸变量右下角 标含义: c r —混凝土初裂状态; y —纵筋初始屈服状态; u —按照规范界定承载能力极限 状态; u s —实测承载能力极限状态; m a x —试件超越极限承载能力后实测的峰值承载 状态．2 荷载与挠度曲线荷载与跨中挠度关系如图 3 所示，本文将加载过程划分为 4 个受力阶段，即弹性阶 段、带裂缝工作阶段、钢筋屈服阶段以及混凝土压碎阶段． 4 个受力阶段的界限特征分别 为受拉区混凝土开裂、纵筋初始屈服、受压区边缘混凝土达到极限压应变以及峰值荷载，详见图3( a) —图 3( b) 中的数据标记． 图 3( c) 是不同尺寸构件荷载与跨中挠度曲线的集 成图． 图 3 ( d) 是不同比例试件相对于屈服状态的无量纲图，其中，纵坐标为截面弯矩 M2． 1无量纲挠度．试件超过屈服状态后，其强度和延性表现出显著尺寸效应．就大尺寸受弯构件而言，试件在第四阶段依然具有足够高的强度和延性储备，这对结构的抗震性能是非常有利的．同时也证明，就极限承载力而言，基于用小尺寸构件设计大尺寸构件是安全可靠的．图3 荷载与跨中挠度关系曲线F i g． 3 L o a d-m i d s p a n d e f l ec t i o n c u r v e s2． 2 试验破坏过程( 1) 试件刚开始加载时，基本处于弹性阶段，应力与应变成线性关系．当平均荷载增至实测截面极限弯矩的7． 77%时，试件初裂，刚度略有下降．此时裂缝极其细微，尚无法肉眼识别;( 2) 随后试件进入带裂缝工作阶段．当平均荷载增至实测截面极限弯矩的17．52% 时，发现肉眼可识别的初始裂缝，这些初始裂缝成批出现，一发现即具有一定高度，间距相对均匀分布．随着荷载增加，新裂缝逐渐向初始裂缝延伸汇集，并发展成为主裂缝．这期间试件刚度基本保持不变;( 3) 当荷载增至实测截面极限弯矩的89．98%时，梁底受拉纵筋初始屈服，试件达到屈服状态．此后，不同尺寸试件的破坏形态表现出显著差异．在屈服状态下，小尺寸试件受压区混凝土应力更接近混凝土材料的最大应力，应变值相对较大; 而大尺寸试件此时的应力水平相对较小，应变也相对较小．随着荷载增加，大试件比小试件表现出更加显著的强化特性．在达到极限承载力之前，大小试件受压区混凝土陆续经历最大应力状态，梁顶面土达到最大应力那一刻，混凝土材料抗压强度特性尺寸效应在构件中有所反映，其强度特 征参数随试件尺寸增大而减小;( 4) 当截面弯矩增至实测截面极限弯矩时，中和轴位置升至最高，受压区边缘混凝土 处于即将破坏的临界状态，试件达到实测承载能力极限状态． 这里要说明的是，在这一刻， 混凝土材料抗压变形特性尺寸效应在构件中有所反映，随构件尺寸增大，受压区边缘混凝 土实测极限压应变呈减小趋势，甚至低于规范值，即试件受压区混凝土材料的变形能力随 试件尺寸增大而减小;( 5) 试件进入混凝土压碎阶段后，受压区高度减小，中和轴位置开始下降，内力臂减 小． 小试件很快达到峰值承载力; 大尺寸试件经历极限状态后，其强度与延性距实测最大 承载力尚有一定增长空间，试件最终应因混凝土压溃而失效． 图 4—图 9 分别是不同尺寸 代表性试件的破坏形态．受弯破坏机理尺寸效应分析如图 3( d) 所示，不同尺寸试件在弹性阶段和带裂缝工作阶段基本特征相似，但试件 在钢筋屈服阶段和混凝土压碎阶段的强度与延性表现出显著差异． 现有规范基于小尺寸 试件试验结果，对受弯构件正截面极限承载性能的分析计算建立于第三阶段末期，并认为承载力在第三阶段末期开始下降，J D 1—J D 2 小尺寸试件验证了这一点． 而 J D 3—J D 5 大尺 寸试件试验结果表明，大尺寸受弯构件从钢筋屈服开始，其强度和延性增长空间均随尺寸 变大，即便是试件进入第四阶段，受压区边缘混凝土开始压碎后，试件仍然具有一定的强 度与延性储备． 下面分阶段讨论其尺寸效应． 图10 是试件在不同受力阶段的界限特征． 3图10 试件不同受力阶段的界限特征 F i g ． 10 D e m a r c a t i o n p o i n t s of four l o a d i n g s t a g e弹性阶段和带裂缝工作阶段 M ＜ M y如图 10( a) 所示，试件在达到屈服点 y 之前，钢筋与混凝土的应力应变稳步增长，在邻近屈服点 y 时刻，钢筋应力与混凝土应变均表现出随试件尺寸增大而减小的趋势． 图 12( a) 中的钢筋实测屈服强度 f s y 表明，随试件尺寸增大，其所选用的较大直径纵筋屈服强 度降低． 目前市场供应的钢材强度，较小直径钢筋强度普遍高于较大直径钢筋强度，这是 钢筋材料尺寸效应的负面影响． 图 12 ( b) 中的受压区边缘混凝土实测压应变 εc y 表明，试 件尺寸越大，受压区混凝土的应力与应变增长越缓慢，y 点在图 10 ( b) 中的位置更靠前， 这是构件层次的正面尺寸效应影响． 这些都说明，在这一受力阶段，钢筋材料尺寸效应在 结构特性中有所反映． 虽然钢材本身的强度特性也随材料体积增大而略有降低，但因钢材 尺寸效应本就不显著，所以这个负面影响很微弱． 在这一阶段上，试件中和轴位置相对稳 定升高，如图 11( a) 初裂状态中和轴位置 h x n c r 和屈服状态中和轴位置 h xny 所示． 除 J D 1 试 件外，试件从初裂至屈服，不同尺寸试件中和轴位置升高差异不大，表明这期间的内力臂 增长是稳定的． 由此可见，在纵向钢筋、受压区混凝土和内力臂这 3 个影响因素中，试件从 初裂至屈服，内力臂增长和钢筋材料特性的影响最为显著，内力臂增长和纵筋应力增至材 料屈服点决定着试件屈服时刻的到来． 因此，混凝土材料尺寸效应对构件屈服状态的影响 不显著． 根据本文的研究结果，M y 占 M u s 的( 82． 78—96． 25 ) % ，平均为 89． 98% ; M y 占 M m ax 的( 71． 27—94． 51) %，平均为 82． 30% ． 由此可见，正截面受弯构件屈服强度在极限强3． 1图12 钢筋应力与混凝土应变F i g． 12 S t ee l stress and concrete s t r a i n度中占有较大份额．在下文钢筋屈服阶段和混凝土压碎阶段的研究中，即便发现构件和材料因素的尺寸效应，这种影响也将是有限的．3． 2 钢筋屈服阶段M≤M≤M u sy如图10( a) 所示，虽然钢筋屈服阶段的起点y 由内力臂和纵筋决定，但这一阶段的终点us 则由受压区混凝土实测极限压应变εc u s决定．当受压区边缘混凝土达到实测极限压应变时，中和轴升至最高位置，如图11( a) 中的h x nu s曲线所示; 随后中和轴位置开始下降，混凝土开始压碎，如图11( a) 中的h xnmax 虚线所示．钢筋屈服阶段的终点既然由混凝土极限压应变决定，则混凝土材料抗压特性的尺寸效应必然在这一阶段有所反映．事实上，在混凝土应变达到极限值之前，不同尺寸试件受压区混凝土应力陆续经历最大应力状态，混凝土材料抗压强度特性尺寸效应在应变为ε0 时刻有所反映，本文相关研究也表明，随试件尺寸增大，受压区混凝土材料强度特征参数γ呈减小趋势; 在这一阶段终点us 上，混凝土材料受压变形特性尺寸效应表现显著．如图12( b) 所示，实测受压区边缘混凝土极限压应变εc u s随试件尺寸增大而减小，甚至低于规范值，这说明大尺寸构件受压区混凝土材料的变形能力更差．图13 是J D1 和J D5 试件中和轴位置与混凝土压应变的关系曲线，纵坐标是中和轴位置h相对于按规范界定承载能力极限状态下中和轴位置h xnu 的无量纲量，横坐标是混凝土压x n应变εc相对于混凝土极限压应变规范值εc u的无量纲量．实测表明，J D1—J D4 试件受压区边缘混凝土压应变平均值分别超过规范极限值的1． 63、1． 49、1． 45、，可见随试件尺寸增大，其超出比例呈减小趋1． 30 倍时，试件才达到实测的极限压应变εc u s势; 对于J D5 大试件而言，混凝土应变仅达到规范值0．92 倍时，即尚未达到规范值就进入即将破坏的临界状态．可见，在这一阶段的终点us 上，规范对受弯构件极限压应变的取值不严谨，对于大试件偏于不安全．实测极限压应变随试件尺寸增大而减小，混凝土材料特性尺寸效应在这一阶段反映到结构特性中，就这一阶段的终点us 而言，大尺寸受弯构件受压区混凝土材料的变形能力更差．在钢筋屈服阶段，试件强度增幅ΔM 整体表现为上升趋势，如图14 ( a) 中的实测截面极限弯矩M u s．如图11( b) 所示，z y和h xny 分别是试件处于屈服状态下的内力臂和中和轴位置; z u s和h x nu s分别是试件处于实测极限状态下的内力臂和中和轴位置．该图表明，试件从屈服状态过渡到实测极限状态过程中，中和轴位置和内力臂继续增长，且随试件尺寸增筋应力为屈服强度恒定值，但事实上，这期间的钢筋应力依然有所增加．如图12 ( a) 中的σs y u是纵筋屈服期间的平均应力水平，这个平均应力水平实际上稍大于材料实测屈服强度f s y．这是由于在做材料强度试验时，取值相对保守．由此可见，对承载力增幅ΔM 产生积极影响的因素主要有两个，其一是内力臂增幅随试件尺寸增长，其二是实际钢筋应力水平的持续增长．当然，就尺寸效应而言，内力臂增长幅度起的作用更为显著．对于小试件而言，内力臂在受压区混凝土达到极限压应变之前可能已达到最大值，余下的弯矩增幅ΔM 是靠钢筋应力增加来平衡的; 对于大尺寸试件而言，内力臂最大值和受压区混凝土极限压应变可能同时达到，这期间的弯矩增幅ΔM 主要由内力臂增幅来平衡，钢筋应力增长相对小些．因此，在钢筋屈服阶段，与大试件相比较，小试件的钢筋平均应力水平更高，可能提前进入强化阶段，试件在超越承载能力极限状态后，更容易出现纵筋拉断的失效模式，试验现象也与这一分析结论相吻合．但在受弯构件正截面承载性能中，由混凝土强度降低而导致的负面尺寸效应并不显著，小于上述构件因素产生的正面尺寸效应．因此，随试件尺寸增大，试件强度增幅整体呈增长趋势．在钢筋屈服阶段，随试件尺寸增大，试件延性增幅Δf 整体表现为上升趋势，如图14( b) 中的实测跨中极限挠度f u s所示．虽然钢筋屈服阶段的终点由混凝土极限压应变决定，并且受压区混凝土材料的变形能力随试件尺寸增大而减小，如图12 ( b) 中的实测极限压应变εc u s曲线和图13 所示．但混凝土材料极限变形能力减小并不代表整个构件的延性会随试件尺寸增大而降低．原因除上述分析中的内力臂和钢筋贡献外，还与这一阶段起点y 的混凝土压应变εc y有关．因为整个构件的延性增幅Δf 是由终点混凝土压应变εc u s与起点应变εc y之间的差值决定的，是双因素影响的结果，而非单因素εc u s决定．虽然构件受压区边缘混凝土实测极限压应变εc u s随尺寸增大呈减小趋势，但在屈服状态下，试件受压区混凝土的应力水平随试件尺寸表现出差异，J D1—J D2 试件受压区混凝土的应力刚刚超过或基本处于其抗压强度，J D3—J D5 试件则临近或远未达到最大应力状态．如图12 ( b) 中的屈服状态实测混凝土fc压应变εc y曲线所示，小尺寸构件屈服点y 在图10 ( b) 中的位置更靠后;而大尺寸构件受压区混凝土应变增长缓慢，屈服状态y 点的混凝土压应变值εc y相对较小，y 点在图10( b) 中更靠前．由此，极限状态us 和屈服状态y 的受压区混凝土应变之比εc u s/εc y反倒呈现增长趋势，如图15( b) 所示，因此随试件尺寸增大，混凝土材料在这一阶段的变形增量呈增长趋势．由此可见，构件因素尺寸效应影响这个变形增量的起点εc y，使之随试件尺寸增大而减小，是正面尺寸效应，这个构件因素主要是内力臂; 混凝土材料抗压变形特性尺寸效应影响这个变形增量的终点εc u s，使之随试件尺寸增大而减小，这是负面尺寸效应．但混凝土材料负面尺寸效应小于前者构件因素正面尺寸效应，所以随试件尺寸增大，构件受压区混凝土的变形增量整体呈现上升趋势．此外，随试件尺寸增大，这一阶段受拉区纵筋应力水平呈减小趋势，则钢筋材料延性储备呈增大趋势，这对构件的变形增长产生积极影响．由此可见，对构件延性贡献起正面尺寸效应的影响因素依然是内力臂和纵筋等构件层次的影响因素．由混凝土材料抗压变形特性产生的负面尺寸效应小于前者．因此，随试件尺寸增大，试件在第三阶段的延性整体呈上升趋势．混凝土压碎阶段 M u s ＜ M ≤M m a x在混凝土压碎阶段，构件的强度和延性依然呈增长趋势，如图 14( a) 中的 M max 曲线和 图 14( b) 中的 f m ax 曲线． 当试件达到实测最大承载力 max 点时，承载力开始下降，小试件最 终因纵筋拉断或者混凝土压碎而失效; 大试件最终因混凝土压碎而退出工作． 就尺寸效应 而言，这一阶段的强度和延性均随试件尺寸增加而增大，下面就这一现象加以分析．3． 3继续增长． 就强度增长尺寸效应而言，虽然这一阶段内力臂减小速度随试件尺寸增大而变 快，但相比于钢筋应力强化程度而言，随试件尺寸增大，后者产生更为显著的影响． 如前所 述，在钢筋屈服阶段，小试件纵筋的平均应力水平大于大试件纵筋的平均应力水平，在超 过 us 点进入强化阶段后，大试件纵筋应力强化段余量更大，小试件纵筋则更容易达到极 限强度而被拉断，这与试验现象相吻合． 本文中的 J D 1—J D 2 小试件有近乎一半数量的试 件最终是因为纵筋拉断而失效，而 J D 3—J D 5 相对较大试件全部是由于混凝土压碎而 失效．在混凝土压碎阶段，塑性铰区域变形能力的影响最为显著． 就这一阶段延性增长尺寸 效应而言，主要受钢筋延性和受压区混凝土有效承压面积双因素的影响． 目前市场供应的 较小直径钢筋延性普遍略差于较大直径钢筋延性，这加剧了大小试件纵筋强化段应变余 量的差距． 随尺寸增大，大试件所使用的较大直径钢筋强化段应变余量更大． 此外，大尺寸 试件在这一阶段的混凝土有效承压面积更大，有效延缓受压区混凝土的压溃进程． 如 图16 所示，图中纵坐标是混凝土有效受压区高度 x 'n ，在试件达到实测承载能力极限状态 u s 点之前，它与中和轴高度是相等的． 图中每条曲线最后两个数据标记之间的虚线段，就 是这一阶段的有效承压面高度． 该图表明，小试件 J D 1 在超过实测承载能力极限状态后， 有效受压区高度 x 'n 很快衰减; 对于大试件 J D 5 而言，混凝土压酥破碎还需要一个过程，有 效受压区高度 x 'n 是缓慢下降的．图16 混凝土有效受压区高度 F i g ． 16 Concrete e ff ec t i v e depth of co m p r e ss i o n考虑尺寸效应的极限承载力计算结合上述破坏机理分析，根据极限承载状态的等效矩形应力分布图，建立极限承载力计算基本方程，见公式( 1) 和公式( 2) ． 其中，M u s 是极限弯矩． 4 ∑x = 0，α1 f c bx ( 1) = k u s f y A s － f y 'A s '= 0，M u s ≤ α1 f c b x ( h 0 － )+ f y 'A s '( h 0 － a s ') x ∑M A s ( 2) 2 在正截面承载力计算中，由于受压区混凝土非均匀受压，截面压应变是不均匀的，即反映在几何特征参数 α 和 β 的赋值上． 现行规范对几何特征参数取恒定值，没有考虑尺寸 效应影响，也即没有考虑不同截面尺寸构件应变梯度的差异． 本文结合实测数据，根据应 力分布图的等效条件，获得几何特征参数 α 与 β 的解析表达式，见公式( 3) ，其关于梁高 h 的数据拟合见公式( 4) —公式( 6) ． 其中，梁高 h 的单位是 m ，实测范围 0． 2 ≤h ≤1; εc u s 是 不同尺寸构件在极限承载状态下的受压区边缘混凝土实测压应变; γ 是强度特征参数，通 过与梁试件同步浇筑的不同尺寸混凝土棱柱体轴心抗压强度试验实测，ε0s 是其实测最大 应力对应的压应变． 这使得几何特征参数 α 和 β 成为关于截面尺寸的变量，如图 17 所示． 进而将尺寸效应考虑到计算方程中．2 6 ( εc u s － ε0s ) + ε0s ( 8 εc u s － 5 ε0s ) 1 β ( 1 － ) ε0s α ( 3)= x / x n == β 2ε ( 3ε )－ ε 3εc u s cus cus 0s = － 0． 20h 3 + 0． 29h 2 － 0． 13h + 1． 00 ( 4)( 5)( 6) α 3 2 β1 = β α1 = αγ = － 0． 43h + 0． 62h － 0． 29h + 0． 91 3 2 = － 0． 15h + 0． 53h － 0． 79h + 1． 20在计算方程中，k u s 是极限承载状态纵筋应力调整系数． 根据规范对正截面承载力计 算基本假设，在钢筋的本构关系中，纵筋超越屈服状态后，其应力水平不再增加． 根据上述 承载机理尺寸效应的相关分析，当试件超越屈服状态后，其纵筋实际应力水平依然是增长 的． 当试件达到极限承载状态时，在受压区边缘混凝土处于极限压应变的同时，受拉区纵 筋应力水平处在略微强化状态，且随试件尺寸增大，其强化幅度呈降低趋势． 根据实测结 果，对 k u s 的数据拟合见公式( 7) ．3 2 ( 7)k u s = － 0． 12h + 0． 11h － 0． 18h + 1． 24 图 18 和表 2 是不同比例试件极限承载力实测值与计算值的对比结果． 其中，M u s ，t 是 极限承载力实测值; M u s ，e 是按现有规范计算的极限承载力; M 'u s ，e 是按公式( 1 ) 和公式( 2 ) 考虑尺寸效应修正后的计算结果; 计算值与实测值之差的含义分别为 Δu s ，e － t = M u s ，e － M u s ，t 、Δ'u s ，e － t = M 'u s ，e － M u s ，t ． 数据对比结果表明，考虑尺寸效应修正后，对极限承载力的计 算结果更接近实测值．表2 极限承载力实测值与计算值 Measured and c a l c u l a t e d va l u e s of b e a r i n g c a p a c i t yT a b l e 2 h / m M u s ，t / k N ·m M u s ，e /k N ·m M 'u s ，e /k N ·m Δu s ，e － t / M u s ，t /% Δ'u s ，e － t / M u s ，t /% 0． 2 0． 4 0． 6 0． 81． 021． 09 125． 34 386． 42 997． 46 1369． 0215． 01 105． 90 322． 22 710． 90 1273． 3817． 98 122． 74 362． 80 770． 44 1315． 91－ 28． 86 － 15． 51 － 16． 61 － 28． 73 － 6． 99－ 14． 78 － 2． 07 － 6． 11 － 22． 76 － 3． 88结论( 1) 不同尺寸试件在屈服前基本特征相似，尺寸效应主要表现在钢筋屈服阶段和混凝土压碎阶段;( 2) 随构件尺寸增大，受压区混凝土材料强度和极限变形能力呈减小趋势． 相比之 下，内力臂和钢筋对构件力学性能产生更为显著的正面影响． 随构件尺寸增大，试件的强 度和延性储备在第三阶段和第四阶段均呈增大趋势;( 3) 基于实测数据，拟合特征参数随构件尺寸的关系，建立考虑尺寸效应的极限承载 力计算方程．5 参 考 文 献［1 ］陈忠范，徐 明． 碳纤维片材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验研究［J ］． 工程抗震与加固改造，2006，28( 4) : 47-51 Chen Zhongfan ，Xu M i n g ． E x p e r i m e n t a l research on RC beams r e i n f o r ce d w i t h C F R P ［J ］． E a r t h q u a k e R e s i s t a n t E n g i n ee r i n g ，2006，28( 4) : 47-51A l c a N ，A l e x a n d e r S D ，Macgregor J G ． Effect of s i z e on f l e x u r a l b e h av i o r of h i g h -s t r e n g t h concrete b e a m s ［J ］． A C I S t r u c t u r a l J o u r n a l ，1997，94( 1) : 59-67O z b o l t J ，M e s t r o v i c D ，Li Y J ，et a l ． C o m p r e ss i o n fa il u r e of beams made of d i ff e r e n t concrete types and s i z e s ［J ］． J o u r n a l of S t r u c t u r a l E n g i n ee r i n g ，2000，126( 2) : 200-209Appa R G ，V i j aya n a n d I ，E li g e h a u s e n R ． S t u d i e s on d u c t ili t y and e va l u a t i o n of m i n i mum f l e x u r a l r e i n f o r ce m e n t in R C b e a m s ［J ］． M a t e r i a l s and Structures ，2008，41( 4) : 759-771C o lli n s M P ，KuchmaD ． How safe are our l a rg e li g h t l y r e i n f o r ce d concrete b e a m s ，s l a b s and f oo t i n g s ［J ］． A C I S t r u c t u r a l J o u r n a l ，1999，96: 482-490金玉娟，李 彬． 钢筋混凝土正截面极限承载力通用算法［J ］． 武汉理工大学学报，2010，32( 11) : 58-61 J i n Yujuan ，Li B i n ． G e n e r a l a l g o r i t hm for u l t i m a t e c a p a c i t y of r e i n f o r ce m e n t concrete cross s ec t i o n s ［J ］． J o u r n a l ofWuhan U n i v e r s i t y of T ec hn o l o g y ，2010，32( 11) : 58-61吴基金． 钢筋混凝土单筋矩形梁正截面承载力分析［J ］． 铁道工程学报，2009，( 5) : 44-49 Wu J i j i n ． A n a l y s e s of the b e a r i n g c a p a c i t y of n o r m a l s ec t i o n of r e i n f o r ce d concrete r ec t a n g l e g i r d e r w i t h s i n g l e r e i n f o r ce m e n t ［J ］． J o u r n a l of R a il w ay E n g i n ee r i n g S oc i e t y ，2009，( 5) : 44-49管俊峰，赵顺波，黄承逵． 钢筋混凝土梁裂缝延伸高度发展规律试验研究［J ］． 应用基础与工程科学学报，2011， 19( 2) : 251-259 Guan J un f e n g ，Zh a o Shunbo ，Huang C h e n g k u i ． E x p e r i m e n t a l study on r e g u l a r i t y of crack e l o n g a t i o n h e i g h t in r e i n f o r ce d concrete b e a m s ［J ］． J o u r n a l of B a s i c S c i e n ce and E n g i n ee r i n g ，2011，19( 2) : 251-259卢少微，谢怀勤． CFRP 加固 RC 梁抗弯可靠度设计方法研究［J ］． 应用基础与工程科学学报，2007，15 ( 4 ) : 517-523 Lu S h a o w e i ，X i e H u a i q i n ． D e s i g n method r e s e a r c h i n g of f l e x u r a l r e li a b ili t y for CFRP-strengthened RC b e a m s ［2 ］ ［3 ］ ［4 ］ ［5 ］ ［6 ］［7 ］［8 ］［9 ］M i n i s t r y of co n s t r u c t i o n P R C h i n a ． GB50010-2002 Code for d e s i g n of concrete s t r u c t u r e s ［S ］． B e i j i n g : C h i n a B u il d i n g I n d u s t r y Press ，2002中华人民共和国建设部． GB50011-2010 建筑抗震设计规范［S ］． 北京: 中国建筑工业出版社，2010 M i n i s t r y of co n s t r u c t i o n P R C h i n a ． GB50011-2010 Code for s e i s m i c d e s i g n of b u il d i n g s ［S ］． B e i j i n g : C h i n a B u il d i n g I n d u s t r y Press ，2010过镇海，时旭东． 钢筋混凝土原理和分析［M ］． 北京: 清华大学出版社，2005: 214-233 Guo Zh e nh a i ，S h i X u d o n g ． R e i n f o r ce d concrete theory and a n a l y s i s ［M ］． B e i j i n g : T s i n g hu a U n i v e r s i t y P r e ss ，2005: 214- 233王祖华，陈眼云． 混凝土与砌体结构［M ］． 广州: 华南理工大学出版社，2006: 97-227 Wang Zuhua ，Chen Y a n y un ． Concrete and b r i c k masonry s t r u c t u r e ［M ］． Guangzhou: South C h i n a U n i v e r s i t y of T ec hn o l o g y P r e ss ，2006: 97-227［11］［12］［13］E x p e r i m e n t a l Study on S i z e Effect of B e nd i n gF a il u r e M ec h a n i s m of RC B e a m sZHOU Hongyu ， LI Zhenbao ， DU Xiuli ， GUO E r w e i( C o ll e g e of A r c h i t ec t u r e and Civil E n g i n ee r i n g ，B e i j i n g U n i v e r s i t y of T ec hn o l o g y ，B e i j i n g 100124，C h i n a )Ab s t r a c tS i z e effect i s concrete i nh e r e n t c h a r a c t e r i s t i c and has an effect on beam b e n d i n g f a il u r em ec h a n i s m ． B e n d i n g e x p e r i m e n t s based on d i ff e r e n t s ec t i o n s i z e RC free beams were c a rr i e d o u t and test data was co ll ec t e d in d i ff e r e n t l o a d i n g s t a g e ，i n c l u d i n g b e a r i n g c a p a c i t y ，d e f l ec t i o n ， s ec t i o n s t r a i n e t c ． S i z e effect factors and f a il u r e m ec h a n i s m were a n a l y z e d a cco r d i n g to d i ff e r e n t l o a d i n g s t a g e ． Concrete co m p r e ss i v e p r o p e r t i e s show n e g a t i v e s i z e effect in b e n d i n g member m ec h a n i c a l p r o p e r t i e s ，b u t i t i s not s i g n i f i c a n t in o v e r a ll m ec h a n i c a l b e h av i o r s ． I n t e r n a l force arm and l o n g i t u d i n a l r e i n f o r ce m e n t have p o s i t i v e effect to f l e x u r a l b e a r i n g c a p a c i t y a n d d u c t ili t y ． F l e x u r a l b e a r i n g c a p a c i t y and d u c t ili t y show a gr o w i n g trend w i t h member s i z e i n c r e a s i n g ． F a il u r e c h a r a c t e r i s t i c s and measured data show s i g n i f i c a n t d i ff e r e n ce in s p ec i m e n s i z e ． R e l a t e d c a l c u l a t i o n parameters w h i c h have a r e l a t i o n s h i p w i t h s ec t i o n h e i g h t are d e r i v e d ， and then u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y c a l c u l a t i o n e q u a t i o n s w i t h s i z e effect r e l a t e d aree s t a b li s h e d ． B e a r i n g c a p a c i t y c a l c u l a t i o n t h eo r i e s in current s p ec if i c a t i o n s are proved to be safe in research s c a l e ．K e y w o r d s : r e i n f o r ce d concrete beam; f l e x u r a l performance; s i z e e ff ec t ; e x p e r i m e n t a l s t u d y ; f a il u r e m ec h a n i s m。
