满满干货抗弯刚度(梁的抗弯刚度)

本文选自《商品混凝土》杂志2021年第10期混凝土梁抗弯刚度研究综述*李向阳［摘 要］混凝土开裂后刚度开

 

本文选自《商品混凝土》杂志2021年第10期混凝土梁抗弯刚度研究综述*李向阳［摘   要］混凝土开裂后刚度开始发生下降，刚度对试件的极限承载力起着重要的作用，对刚度退化规律的研究有利于预测试件的承载力本文搜集国内学者针对混凝土梁的抗弯刚度的研究，并对其研究现状进行了总结。

［关键词］抗弯刚度；刚度退化；混凝土梁0 引言随着我国基础设施的大力兴建，混凝土也大量地投入使用，试件的承载力问题需要有理论指导与解决抗弯刚度对于梁极限承载力是一个重要的指标，对刚度退化规律的研究有利于对混凝土梁极限承载力进行预测，对混凝土材料在土木工程中的应用具有一定的积极作用。

本文对近些年一些国内学者关于混凝土梁抗弯刚度的研究进行了一些总结和归纳，分析了发展与研究趋势1 混凝土梁抗弯刚度研究现状张明[1] 等通过 7 根钢筋钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验，探讨了钢纤维类型、钢纤维体积率、钢纤维掺入范围等因素对钢筋钢纤维高强混凝土疲劳寿命及刚度的影响规律，在试验研究的基础上，提出了考虑钢纤维影响的钢筋钢纤维高强混凝土梁在刚度退化第二阶段衰减速率的计算公式。

刘相[2] 等对碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁在完全卸载或不卸载的短期刚度进行研究，在分析碳纤维布加固损伤混凝土梁截面刚度变化规律的基础上，通过对试验资料统计分析，建立了碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁截面短期刚度的简化计算公式，经试验资料验证，该公式具有较高精度。

封喜波[3] 等通过对 8 根高强钢筋混凝土梁进行抗弯静载试验和疲劳试验，探究了钢筋强度等级、混凝土强度等级及配筋率对高强钢筋混凝土梁疲劳抗弯刚度的影响，分析了疲劳试验过程中高强钢筋混凝土梁挠度的变化规律。

杜进生[4] 等为研究再生混凝土梁的抗弯性能，验证公路桥梁规范中开裂弯矩与抗弯刚度的计算方法对再生混凝土梁的适用性，设计 1 根普通混凝土梁和 2 根再生骨料取代率分别为 50%、100% 的再生混凝土梁进行抗弯性能试验，并将试验值与规范计算值进行对比。

利用国内外既有典型试验数据，分别对公路桥梁规范中开裂弯矩和抗弯刚度的计算方法进行修正，并对修正后的方法进行验证修正后方法的计算值与试验值吻合较好，预测精度较高，可分别用于计算再生混凝土梁的开裂弯矩和抗弯刚度。

王笑[5] 基于 Wiener 过程研究了混凝土梁的耐久性退化问题，其中包括基于 Wiener 过程的混凝土梁耐久性退化过程辨识，耐久性退化剩余寿命预测以及考虑耐久性的可靠性评估等刘洋[6] 等对混凝土叠合构件进行了研究，文中阐述了一次、二次受力叠合构件的受力、变形机理，系统总结了叠合构件弯曲变形计算关键参数短期刚度的 8 种计算方法；论述了这 8 种方法的基本原理、适用范围，讨论了各方法典型的计算公式以及各国规范公式的推导要点；探讨了叠合构件短期刚度计算方法需要进一步研究的问题。

马学振[7]对连续组合梁负弯矩区刚度进行了研究，概述了双面组合梁模型试验的静力挠度、滑移、裂缝发展规律，研究了力比和钢梁与混凝土高度比对双面组合梁开裂后的有效刚度的影响；利用 Dirac 函数推导了等刚度和变刚度裂纹梁的有效刚度及挠度的一般解；在此基础上，结合前文所得局部柔度，提出了混凝土损伤的双面组合梁有效刚度及挠度的计算方法。

周建庭[8]等针对钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土截面刚度衰变问题，提出了考虑锈蚀率、混凝土强度与配筋率的截面刚度退化实用计算模型钢筋锈蚀对损伤截面刚度的影响极为显著，随着锈蚀率的增加，截面开裂时和钢筋屈服时刚度不断减小，且开裂、破坏阶段提前发生；刚度退化实用计算模型可为钢筋锈蚀损伤混凝土结构性能检测评定提供参考。

曾宪桃[9] 等对宽缺口混凝土梁的变形与刚度特性进行了研究，在充分考量 CFRP （碳纤维增强塑料）筋的刚度贡献的前提下，对内嵌 CFRP 筋加固的宽缺口混凝土梁的刚度的计算公式进行了理论推导，并将理论公式的计算结果与实测结果进行了比对。

谢芳[10] 等根据 GFRP（玻璃纤维增强塑料）管配筋混凝土构件的弯曲试验结果，分析配筋类型、构件尺寸、GFRP 管厚度等参数对构件抗弯刚度的影响，借鉴国内外技术规范，提出适用于 GFRP 管配筋混凝土构件的抗弯刚度修正公式，对 GFRP 管配筋混凝土构件在未来工程中的应用具有较好的参考价值。

刘劲[11] 等针对负弯矩作用下钢—混凝土组合简支梁的抗弯刚度进行了研究并用有限元软件进行了模拟，剪力连接度对刚度影响最大，纵筋率的影响其次，其余参数影响不大；提出考虑混凝土翼板 0.6hc 有效厚度并计入钢梁与钢筋等抗弯刚度贡献的负弯矩折减刚度法，与现有的钢—混凝土组合梁负向抗弯刚度计算公式相比精度较高。

肖锦[12] 等对 T 形截面部分包覆钢—混凝土组合梁（简称 PEC 梁）的抗弯刚度及承载力进行了研究，竖向荷载作用下 T 形截面 PEC 梁具有良好的延性和变形能力，达到极限荷载时，型钢受拉翼缘和腹部纵向受拉钢筋均进入屈服状态，型钢受压翼缘未发生局部屈曲。

并在试验的基础上，推荐准确实用的 T 形截面 PEC 梁抗弯刚度及承载力计算公式王艺霖[13] 等对型钢混凝土梁可能型钢锈蚀、混凝土受硫酸盐腐蚀的情况进行了四种不同情形下型钢混凝土梁受弯变形性能的试验研究；混凝土受硫酸盐腐蚀及型钢锈蚀程度逐步加深时，跨中挠度—荷载曲线的非线性段逐步提前出现，梁的延性逐步增大，极限挠度值逐步降低，梁的抗弯刚度也下降；并基于跨中挠度—荷载关系获得了梁短期抗弯刚度的确定方法，可用于适用性中变形条件的验算。

费建伟[14] 等通过解析和迭代的方法，把钢管混凝土异形截面的刚度等效为矩形钢管混凝土截面刚度，推出截面刚度等效公式，求出等效矩形钢管混凝土截面钢管的长度 b，宽度 a 和厚度 t计算精度较高，对钢管混凝土异形截面受力计算具有一定的参考价值。

朱胤[15] 等基于裂缝的数量、位置信息、深度信息，建立裂缝附近梁截面的非线性应变分布模型，提出的抗弯刚度计算方法能够准确反映开裂钢筋混凝土梁刚度随裂缝分布的变化管俊峰[16] 等进行了 4 组 8 根不同配筋率的配置 600MPa 高强钢筋与 C60 高强混凝土梁的刚度试验，以及 1 组 2 根配置 400MPa 钢筋与 C60 混凝土的对比梁的刚度试验研究，确定出各级荷载作用下各试验梁的截面应变变化规律，分析了开裂后正常使用阶段实测钢筋应力的变化规律，得到了配制 600MPa 高强钢筋高强混凝土梁的荷载—挠度全过程曲线。

周云[17] 等通过 7 个碳纤维增强复合材料加固钢筋混凝土短梁的受弯试验，得出 CFRP 加固钢筋混凝土短梁在加载全过程的抗弯刚度曲线，分析抗弯刚度全过程曲线规律，采用合理计算假定，提出 CFRP 加固钢筋混凝土短梁抗弯刚度全过程曲线的计算方法。

刘芳平[18] 等研究了疲劳荷载作用下钢筋混凝土梁承载力退化规律并建立了承载力退化模型承载力在疲劳初期、构件接近破坏阶段下降较快，中间较长时间基本呈线性退化，与刚度的衰减较为一致，退化曲线都呈现 S 形形态；通过建立的承载力退化模型，可以用最少量剩余承载力的破坏性试验，实现了疲劳后钢筋混凝土梁承载力的准确、快速、有效预测。

邹正浩[19] 等对再生混凝土梁在不同纵筋锈蚀率下刚度退化规律进行了研究，极限承载力随钢筋锈蚀率的增加而减小，梁的刚度因纵筋锈蚀发生了一定的退化，由于再生混凝土梁截面和纵筋横截面面积减小以及二者之间粘结性能的退化造成的，推导了再生混凝土梁弯曲刚度退化计算方法。

周术明[20] 等开展了不同裂缝名义损伤比下跨中预裂梁的力学试验来对钢筋混凝土简支梁桥跨中开裂后的刚度特性进行研究，研究了标准跨径混凝土简支梁不同荷载级别下跨中预裂梁抗弯刚度折减系数 k 随裂缝名义损伤比 

λ 和裂缝张开度 w 的演化规律并提出了跨中开裂钢筋混凝土简支梁桥抗弯刚度折减系数的计算公式2 混凝土梁抗弯刚度研究趋势目前已有众多学者对于混凝土梁抗弯刚度做了相关的研究，但是大多数是针对一些材料进行的，而没有一个统一的理论来对这些抗弯刚度退化规律进行一个归一的指导与处理，未来的研究趋势应是对这些问题有一个统一的规定或者指导，这应该是学者未来研究的一个趋势，也应该是发展所需。

3 结论混凝土材料从出现发展至今经历了许多年，对一些性能的研究日渐成熟，抗弯刚度作为混凝土梁极限承载力的一个重要指标，众多学者做了许多的研究，也提出了许多的刚度退化规律的公式与相关的理论指导，未来如何把这些归一化是学者未来要做到的一项重要工作。

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