摘要：公路工程中常常會(huì)涉及到鋼筋混凝土梁的問(wèn)題，近幾年來(lái)，由于結(jié)構(gòu)的要求使得對(duì)于鋼筋混凝土梁的剛度要求也隨之增加。如何解決在滿(mǎn)足剛度要求的同時(shí)可以節(jié)省構(gòu)件用料，提高經(jīng)濟(jì)效益，成為首當(dāng)其沖的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了變截面的不等剛度的混凝土構(gòu)件以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，梯形鋼筋混凝土梁作為運(yùn)用廣泛的構(gòu)件得到關(guān)注。

關(guān)鍵詞：梯形；鋼筋混凝土梁；變形

隨著我國(guó)公路建設(shè)的大力發(fā)展，其安全性也受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。梯形鋼筋混凝土構(gòu)件作為一種經(jīng)濟(jì)、安全可靠的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在鋼筋混凝土構(gòu)件中得到大力推廣。由于其截面尺寸較小，且梯形鋼筋橫筋的約束作用可以改善混凝土的粘結(jié)力，保證高強(qiáng)度鋼筋可以發(fā)揮其作用，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)需求。

在鋼筋混凝土構(gòu)件中，鋼筋和混凝土通過(guò)粘結(jié)力來(lái)共同工作。鋼筋混凝土梁在公路橋涵設(shè)計(jì)中有著十分重要的作用，所謂橋涵是指供鐵路、公路、管線(xiàn)和渠道等跨越障礙物且具有一定承載能力的架空建筑物。為了保證橋梁在恒載、活荷載和偶然荷載的壓力下的安全性，鋼筋混凝土梁在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到其抗剪強(qiáng)度和剛度。因?yàn)樘菪武摻罨炷亮涸趯?shí)際的工程中得到較為廣泛的運(yùn)用，且有著普通鋼筋混凝土梁不具備的優(yōu)點(diǎn)，本文就梯形鋼筋混凝土梁受荷載過(guò)程中產(chǎn)生的變形進(jìn)行分析研究。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)過(guò)程中采用了兩根鋼筋混凝土梁，為了得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，其中兩根均為梯形截面，采用專(zhuān)用焊機(jī)來(lái)焊接保證焊點(diǎn)有足夠的抗剪能力。試驗(yàn)主要的設(shè)備有MTS擬動(dòng)力試驗(yàn)機(jī)、百分表、位移傳感器等。

試驗(yàn)過(guò)程中采用分級(jí)加大荷載，直到混凝土梁發(fā)生破壞。并記錄每個(gè)階段每根鋼筋混凝土梁從裂縫出現(xiàn)前到裂縫出現(xiàn)后以及完全破壞的數(shù)據(jù)，總結(jié)其變形發(fā)展的趨勢(shì)，以得出結(jié)論。

在試驗(yàn)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：

（一）在焊接鋼筋混凝土試件的時(shí)候需要注意其焊點(diǎn)受力的特性，選擇合適的焊接方式，以保證不影響梯形鋼筋混凝土梁裂縫的開(kāi)展；

（二）在分級(jí)加載的時(shí)候需要注意加載量，不要超過(guò)預(yù)計(jì)破壞荷載的10%左右且保證加載均勻，以免影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

（三）隨著荷載的加載對(duì)鋼筋混凝土梁的破壞達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，需要減小加載量并控制位移，保證測(cè)得較為準(zhǔn)確的破壞荷載值。

2 試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容

試驗(yàn)中需要測(cè)量的內(nèi)容有：梯形鋼筋混凝土梁的遠(yuǎn)端位移；梁的最大荷載破壞值；以及裂縫隨著荷載增加的寬度變化。從而得出荷載—位移曲線(xiàn)圖和梯形鋼筋混凝土梁應(yīng)力曲線(xiàn)，說(shuō)明荷載對(duì)于構(gòu)件的應(yīng)力變化狀況。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

梯形鋼筋混凝土梁工作過(guò)程與普通鋼筋混凝土梁基本一致，在加載過(guò)程中的構(gòu)件變形基本可以分為三個(gè)階段。

第一個(gè)階段為彈性工作階段，荷載與構(gòu)件撓度變形基本呈線(xiàn)性關(guān)系；隨著荷載的逐漸增大，構(gòu)件變形也隨著線(xiàn)性增大；這一過(guò)程中梯形鋼筋混凝土梁與普通的矩形鋼筋緩凝土梁基本上沒(méi)有任何差別。

第二個(gè)階段為彈塑性階段，在這個(gè)階段中由于構(gòu)件出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致曲線(xiàn)出現(xiàn)拐點(diǎn)，但是由于梯形鋼筋混凝土構(gòu)件橫筋的作用，在某一方面限制混凝土變形，組織混凝土拉應(yīng)力隨著荷載的增加而增大。促使混凝土構(gòu)件裂縫區(qū)域拉應(yīng)力重新分布，并延緩裂縫的變形，呈現(xiàn)“細(xì)密”的特征。相較于普通的鋼筋混凝土梁裂縫的發(fā)展來(lái)說(shuō)，梯形截面的鋼筋混凝土梁裂縫開(kāi)裂速度得到緩解，如果在實(shí)際的公路工程中利用這一點(diǎn)，不但可以改善構(gòu)件的剛度，還能有效減小構(gòu)件裂縫開(kāi)裂寬度，大大延長(zhǎng)工程的使用壽命。

第三個(gè)階段為塑性破壞階段，經(jīng)過(guò)前面階段的荷載作用，使得鋼筋混凝土梁處于臨近破壞的狀態(tài)，隨著荷載的不斷增大，構(gòu)件也隨之遭到破壞。

對(duì)于梯形鋼筋混凝土梁來(lái)說(shuō)，其裂縫開(kāi)展有以下特點(diǎn)：第一，在梯形鋼筋混凝土梁試件上的裂縫間距一般的小于橫筋的間距；第二，隨著荷載的逐步增大，裂縫寬度也隨之線(xiàn)性發(fā)展，并不會(huì)出現(xiàn)中斷的情況。從理論上來(lái)分析主要是由于橫筋的錨固作用，鋼筋與混凝土之間不存在粘結(jié)應(yīng)力，并且鋼筋的應(yīng)力增量由橫筋承擔(dān)，并不會(huì)影響到鋼筋本身。且隨著荷載的不斷增加，臨近橫筋的混凝土周?chē)鷷?huì)出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，作用于試件本身，使得試件距離橫筋很小的部位出現(xiàn)兩條主裂縫。

4 結(jié)論

由于梯形鋼筋混凝土梁的橫筋的作用，使得其應(yīng)力分布在彈塑性階段產(chǎn)生變化，其上裂縫的開(kāi)展受到限制，延緩了梯形鋼筋混凝土梁剛度的削弱。使得其比普通鋼筋混凝土梁裂縫開(kāi)展速度緩慢很多，并且保證了構(gòu)件中主鋼筋的強(qiáng)度發(fā)揮。

從試驗(yàn)過(guò)程中可以看出，梯形鋼筋混凝土梁受荷載作用產(chǎn)生的裂縫主要有兩種狀態(tài)：一個(gè)是均勻分布于梯形鋼筋混凝土梁中部的裂縫，一般裂縫會(huì)按小于橫筋間距的距離分布；另外一個(gè)是分布于梯形鋼筋混凝土梁兩側(cè)的間距很小的裂縫。

假設(shè)在剛度要求相同的情況下，由于梯形鋼筋混凝土梁的截面形狀，其配筋率要比普通鋼筋低，可以大范圍的節(jié)省材料用量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

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