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适筋梁从开始加载直至正截面受弯破坏经历了哪几个阶段?各阶段正截面上应力、应变分布、中和轴位置、跨中最大挠度的变化规律是怎样的?各阶段的主要特征是什么?每个阶段是哪种极限状态的计算依据?


参考答案和解析
1)第一阶段——截面开裂前的未裂阶段。当荷载很小时,截面上的内力很小,应力与应变成正比,截面的应力分布为直线,这种受力阶段称为第Ⅰ阶段。当荷载不断增大时,截面上的内力也不断增大,由于受拉区混凝土出现塑性变形,受拉区的应力图形呈曲线。当荷载增大到某一数值时,受拉区边缘的混凝土可达其实际的抗拉强度和抗拉极限应变值。截面处在开裂前的临界状态,这种受力状态称为第Ⅰ a 阶段。 2)第二阶段——带裂缝工作阶段。梁在各受力阶段的应力、应变图截面受力达第Ⅰ a 阶段后,荷载只要稍许增加,截面立即开裂,截面上应力发生重分布,裂缝处混凝土不再承受拉应力,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,这种受力阶段称为第Ⅱ阶段。荷载继续增加,裂缝进一步开展,钢筋和混凝土的应力不断增大。当荷载增加到某一数值时,受拉区纵向受力钢筋开始屈服,钢筋应力达到其屈服强度,这种特定的受力状态称为第Ⅱ a 阶段。 3)第三阶段——破坏阶段。受拉区纵向受力钢筋屈服后,截面的承载力无明显增加,但塑性变形急速发展,裂缝迅速开展,并向受压延伸,受压区面积减小,受压区混凝土压应力迅速增大,这是截面受力的第Ⅲ阶段。在荷载几乎保持不变的情况下,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,这种特定的受力状态称为第Ⅲ a 阶段。 进行受弯构件截面受力工作阶段的分析,不但可以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了依据。截面抗裂验算是建立在第Ⅰ a 阶段的基础之上,构件使用阶段的变形和裂缝宽度验算是建立在第Ⅱ阶段的基础之上,而截面的承载力计算则是建立在第Ⅲ a 阶段的基础之上。
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